幕墙设计工程中的BIM技术分析

摘要：BIM技术早几年前已进入我国建筑行业，被设计单位广泛应用。随着BIM技术的不断推广，各类施工单位及科研院校也开始重视并应用。目前我国一些大型复杂的幕墙工程均使用BIM技术进行建模，取得很好的效果。本文主要对幕墙设计工程中的BIM技术进行分析，供同行借鑒参考。

关键词：BIM；幕墙设计；应用

引言

BIM技术的本质其实是首先是建模，其次便是围绕着此模型进行一系列的工作应用。从理论上来讲，开发商在提出项目方案开始便可以运用BIM软件进行建模获得预算数据等信息，这些信息可以支持其决策。然后提供规划设计文件供政府部门审批，将修改意见在BIM模型中体现。模型流转到建筑师和设计分包时，他们进行扩初设计，配合招投标等，图纸和模型在这一阶段是关联的，模型的几何信息在不断的调整，并定义出初步的物理信息和功能信息，以作为下一阶段总承包单位和施工单位的实施指导资料。总承包单位会对BIM在施工阶段进行调整，添加和修正各种信息，并将施工信息返回模型中，以管理和控制专业分包以及材料商的运转。监理单位在项目实施过程中从模型中获取几何信息、功能信息，可视化比对设计与施工成果的差距，而后提出意见。最后，工程项目竣工时将形成两个完全相同的建筑，一个在现实世界，另一个存在于电脑中，两者通过管理系统相互关联，物业可以基于电脑中的建筑对现实世界的建筑进行控制。

BIM是技术，也是方法，项目可以在此平台上进行收集并管理，整个业务流程均可以协同管理，在不同的阶段提供准确的数据及信息，达到共享与交流信息等目的，提高了项目的进度及质量。

一、BIM在国内的应用现状

目前，国内BIM的主要状况是：a）大部分业内人士听说过BIM；b）设计院大都已经开始应用BIM开展工作；C）大学院校开设了BIM课程，逐渐输出BIM人才；d）国家已经明确了BIM发展规划并着手制定相关BIM标准；e）越来越多的业主开始重视并在自己的工程项目中实践BIM；F）一些大型施工单位正积极运用BIM为自己创造价值；g）越来越多的BIM咨询顾问公司正在出现；h）复杂形态项目、大型项目强制要求使用BIM。比如上海中心大厦、凌空Soho等。

二、BIM的应用软件

BIM概念涉及的领域比较广，包含建筑物从规划设计、施工到运营管理整个生命周期，因此每个领域都有与之相关的BIM软件。比如BIM建模可选择许多软件厂商的软件，一般来说根据相关专业人士总结出的经验，可以按照如下原则选择软件，但也不是绝对的：

（1）民用建筑用Autodesk Revit；

（2）工厂设计和基础设施用Bentley；

（3）单专业建筑事务所选择ArchiCAD，Revit，Bentley都有可能成功；

（4）项目完全异形、预算比较充裕的可以选择DigitalProject或CATIAo

三、BIM在幕墙中的应用

BIM在幕墙中的使用，最早只是用于一些外形复杂的项目，双曲弯扭的截面用CAD制图无法绘制（如图1所示）。BIM软件有强大的三维功能，可以根据参数建模，然后在模型的基础上进行设计，按照实际幕墙的板块进行分格，最后再从三维模型中拆分出每一个板块，直接生成加工图，以指导加工，保证幕墙安装完成面，能流畅的表达出设计师想要的效果。

图1 双曲弯扭的截面

目前国内传统的幕墙设计主要依赖于CAD软件进行二维的图纸绘制。根据设计院给定的平立面及结构图纸，进行幕墙系统的深化设计，不同位置绘制幕墙的分格，在幕墙分格的基础上进一步细化为幕墙的节点图，以分格和节点图为依据绘制不同材料的加工图，进行下料加工，进而上墙安装。

通过在不同工程项目中的一系列BIM实践，我们总结了BIM在幕墙工程中的核心价值包括：

（1）曲面优化：设计师对建筑外形的设计理念是理论性的，比如很多工程的曲面是无规则的，或者说参数化的。用普通的软件难以绘制出建筑的外形，更不要说进行深化设计。幕墙BIM软件具有强大的三维功能，可以按照建筑师的设计理念模拟出设计师想要的外形。把理论性的概念变成实体模型（如图2所示）。

图2 BIM软件三维模型

（2）方案推敲：有了模型.再在模型的基础上进行细化。即把外立面按幕墙的面材材质不同进行分格。幕墙BIM协助设计师进行参数化幕墙分格，根据设计师的需求通过参数化控制幕墙分格，快速准确表达设计师的设计理念。帮助设计师在设计理念与制造成本之间寻找平衡点。在不影响设计师设计理念的前提下，对曲面玻璃平面化，自由曲面板材可展化，降低生产安装难度，减少建造成本。

（3）幕墙系统基础建模：根据设计师的图纸和幕墙顾问公司的大样节点图，快速搭建模型，直观展示建筑的真实表现，完成幕墙系统的基础建模。也可通过与其他专业模型整合检查幕墙的设计缺陷和建筑、机电、结构、钢结构的问题。基于BIM创建的三维模型，对外幕墙、外幕墙支撑钢结构及其他相关专业进行碰撞检查，快速发现问题，协调解决。

（4）幕墙深度建模：通过幕墙公司的节点图以及前期制作好的模型进行深化建模，模型参数化可以提取出加工、定位所需的数据，根据幕墙公司的需求制作加工图，定位图。幕墙公司按照BIM建模的数据图纸进行生产和安装，保证了设计师对建筑外形要求的延续性，在施工阶段避免了对建筑形体的更改。

（5）构件加工图，定位图与数据：

模型可直接导出材料加工图纸，直接与加工厂接口，进行下料加工。基于BIM模型，可快速分析现场测量数据，自动对不同偏差情况分类判别（正常偏差征超差项超差），效率大大提高；

可运用现场测量数据，快速修正设计模型，提取加工图，抽取细目定额理论数据。即使在超过设计运行的偏差情况下，也通过快速设计变更响应一>设计加工运输绿色通道等措施，在最短时间内可将新构件运至现场。响应速度大幅提升；

进行BIM模型预拼装。对于偏差较大的情况，采用先进的测量手段和设备，自动生产实际单元板块，置人理论模型中进行现场预拼装模拟。

（6）简易幕墙安装动画，指导安装：可视化模型也是指导现场施工的重要参考数据，可以通过模型进行施工顺序的指导。基于BIM创建现场施工机具模型，包括钢平台、双层吊篮、施工吊机等等，进行运行分析模拟。

（7）幕墙系统数据管理：BIM模型在幕墙使用过程中的应用。在模型中快速找到破损位置的单元板块编号，进而找出其对应的玻璃规格以及链接的构件加工图。同时，分析该板块两侧的单元尺度，从而制定合理的更换方案。

四、结束语

综上所述，BIM是可以贯穿于幕墙的设计、招标、施工及后期的运营整个过程之中的技术。未来的幕墙设计中BIM将取代CAD等二维软件，成为不可或缺的设计技术。

作者简介：

李超，1987年11月，男，本科，湖南省岳陽市，从事幕墙设计类工作，研究方向：幕墙设计及施工。