BIM技术在幕墙工程中的应用

蔡金生 王旭东 彭 镈 李冰川 五冶集团装饰工程有限公司

1 工程概况

成都露天音乐公园项目具有目前国内同类型已建成的最大的穹顶天幕。项目包含5个主题音乐剧场，主舞台建筑面积14400m2，建筑最高处达52m，跨度180m，可同时容纳4.7万人观演。幕墙工程主要由四棱锥体双曲面铝板幕墙（图1）和鱼鳞叠加铝板屋面（图2）两个独立的幕墙单元组成。

图1 四棱锥双曲面铝板幕墙

图2 鱼鳞叠加铝板屋面

2 BIM应用背景

本工程的铝板幕墙为倒置四棱锥双曲面幕墙系统，有别于一般的平面幕墙和单曲面幕墙。每个单元板块均由两个半锥体组成，每个半锥体的尺寸大小、弯折角度均为变值，加工、安装易出现错误，导致返工的情况发生，工程的成本目标、质量目标无法保证。同时，在传统的幕墙施工中，幕墙板块的下料加工需在建筑结构或钢结构等支撑体系完成后现场实际测量才可进行组织，无法满足工程的进度目标。

3 Rhino+Grasshopper在项目施工阶段中的应用

在设计模型基础上，深化设计运用Rhino+Grasshopper可视化设计、参数化调整，对幕墙连接构件模型进行了两次深化，最终将连接构件深化为万向调节转盘，将双曲面上的四棱锥幕墙板块四个脚点优化为共面，保证了四棱锥铝板幕墙的安装和调节，大大减小了施工难度，提高了现场安装效率。

幕墙连接构件初始深化方案（图3）为方形钢板，采用350mm×350mm×10mm的方形钢板组成，加工成型的方形钢板与铝合金连接件拴接后进行铝板安装。初始方案的优点是加工简单，安装方便，施工速度快。通过现场打样后发现该方案的缺点为现场加工质量难把控，可调节性较小，较难满足现场施工需求，外观效果较差。

图3 幕墙连接构件初始深化方案

通过运用Rhino+Grasshopper可视化参数控制对幕墙连接构件模型进行再次深化结合现场打样，将幕墙连接构件深化为椭圆形钢板，采用10mm厚钢板为基础板+调节柱¢102mm和¢114mm圆管+10mm厚椭圆形组成，加工成型的椭圆形钢板与驳接支座拴接后进行铝板安装。该方案（图4）相比初始方案更能满足驳接支座万向调节的特点，便于把控铝板安装精度，且满足现场施工需求，外观效果好。

图4 幕墙连接构件最终深化方案

4 Revit+Dynamo在项目施工阶段中的应用

4.1 利用Revit+Dynamo在幕墙工程施工中的应用

4.1.1 铝板幕墙的加工

铝板幕墙系统总体造型为双曲面，由1743块大小、角点定位都是变值的四棱锥铝板单元组成。深化设计人员首先对Rhino+Grsshopper划分好的网格模型进行空间参数提取，将空间参数导出至Excle文件，然后利用Dynamo的Excle数据导入节点进行参数化建模，在Revit中生成与Rhino模型一致的网格模型（图5），再通过创建可以精确控制四棱锥中心突起高度、尺寸等一系列空间定位参数的Revit自适应参数化四棱锥铝板族（图6），将四棱锥铝板族利用Dynamo放置在网格模型中（图7），经设计、现场技术人员共同核对无误后，生成每个板块的加工图（图8），同时将四棱锥铝板加工单移交至铝板加工厂家进行铝板加工（图9）。

图5 Dynamo生成网格模型

图6 Revit创建参数化四棱锥铝板族

图7 Dynamo布置四棱锥铝板模型

图8 Revit生成四棱锥铝板加工图纸

图9 四棱锥铝板加工

4.1.2 铝板幕墙的安装

在四棱锥铝板幕墙安装前，技术人员利用Revit+Dynamo对1743块四棱锥铝板幕墙的每个安装节点进行三维模拟定位，从模型提取坐标点位（图10），现场测量人员将得到的安装点位导入全站仪，确定骨架安装起点，指导现场安装工作（图11），提高其准确性和施工效率。

图10 四棱锥铝板安装点位

图11 现场安装情况

4.2 利用Revit+Dynamo在屋面鱼鳞叠加铝板工程施工中的应用

成都露天音乐公园项目幕墙工程中，屋面鱼鳞叠加铝板系统由3340块四个角点距离钢结构高度均为变值的铝板组成，同时铝板之间的排布方式为双向瓦片叠加，总体造型为双曲面。运用Revit+Dynamo创建每块铝板并精确排版（图12），统计铝板工程量，生成铝板加工图，供工厂预制加工。

图12 Revit+Dynamo快速排版

5 结束语

基于“倒置四棱锥双曲面铝板”幕墙系统，通过BIM技术应用，可以更好地理解设计意图，能快速地进行幕墙深化设计、构件出图。通过制作安装模拟动画可准确地进行可视化技术交底，通过提取相应的定位点来辅助幕墙安装，极大程度地满足了该幕墙系统的施工需求，取得了良好的施工效果、提高了施工效率。BIM技术与幕墙施工技术结合在成都露天音乐公园项目取得了较好的经济效益和社会影响力，该技术可以进一步推广到各种异形建筑幕墙系统施工之中。