刍议BIM技术在建筑幕墙设计中的应用

韩云飞

中幕建筑装饰工程有限公司 北京 100070

1 建筑幕墙设计现状

建筑外墙一般具有节能、安全、简洁、美观的特点，现今的高层建筑、大空间的设计大多都会采用具有美观特性的轻质幕墙作为建筑物的外墙围护结构。结构支撑与镶嵌材料一起构成幕墙系统，并且对主体要求具有位移与形变的能力，还要具有安全、强劲、美观、吸声等特点。建筑的外衣是建筑幕墙，一个建筑是否能够达到一眼中意的效果，很大程度上都是建筑幕墙的效果，因此，不管是建筑的工程师还是业主都越来越重视建筑物幕墙，而BIM应用最得力的应该是异性幕墙，它形状多变并非规范，建筑的材料也异形多变，有弯有直，有前有后、有凹有凸。

在幕墙设计中，当前的cad软件二维图纸已经无法满足现在复杂、多样的幕墙设计，不能简单快速的呈现出设计师的设计想法。BIM技术就是一款弥补这些缺陷的软件，我国建筑行业对BIM技术的应用还处于起步阶段，并且在应用中有些不是太规范完美的地方。但相信在不久的未来BIM技术应用会越来越广泛，因为我国并不缺少BIM技术精通的人才，在他们的带动下不少建筑公司开始了对BIM的应用。但是无论是与外国的应用程度相比还是我国自己在建筑中的应用普及都是有一定差距的。随着现今建筑风格的需求，有更多面积大、建造复杂的建筑构造中应用BIM都会有极大的帮助，而BIM技术公司也就应运而生，从这些情况可以看到在不久的未来，BIM技术在我国会日渐稳定、成熟[1]。

2 BlM技术在建筑幕墙设计中的应用特点

BIM技术相对于二维模型优势更加明显。主要表现为以下三点：第一，把设计想法图形化。大部分设计师进行幕墙设计时，设计的想法、观点很多，也很杂乱，并且二维性质软件无法根据设计者提供的信息做出易于理解的模型，但BIM技术的方法可以帮助设计师把设计想法图形化的展示出来，让负责施工的人有指导的做好工程的建设。第二，设计方案的改正具有快速、高效的特点。设计师能够在BIM中输入数据，在利用BIM技术的功能，建造出符合自己建筑理念的模型，而且设计师还可以根据BIM技术中展现出来的幕墙系统找出自己设计方案的不妥帖的问题，从而进行改进自己不足之处，这种方式对优化方案起到很关键的作用。第三，保证幕墙设计方案的准确执行。在建筑工人根据图纸进行施工的过程中，工作人员由于种种原因都可能会把设计图纸进行改动，这可能会导致设计的理念与呈现结果有差异，而BIM技术的产生，能够弥补这一缺陷，使设计理念不会被轻易的改变，有利于设计的准确执行[2]。

3 BlM技术在幕墙系统设计中的应用

3.1 BIM技术让设计思路易于理解

建筑物的图纸一般情况下都是需要多次更改的，多次修正之后才会进行实施，但这种情况的弊端就是会导致我们工程的效率非常低。因此，解决设计方案的屡次修改问题是我们工程提高效率的关键，此项问题的解决也会对我们建筑行业的发展产生深远影响。由此，BIM技术的出现会加强设计思路的展现。幕墙构造的过程中，钢材建造构造的环节是幕墙设计中关键，BIM技术让钢材的建造更加高效，通过可视化的特点，让钢材设计的细节详尽的展现于人们的眼前，完善自己的设计思路，从而给出令人满意的方案。BIM技术可以应用于幕墙钢材的加工与制作过程，但不限于此，它还可以在其他项目中提高各个项目的效率，有利于之后幕墙环节的顺利实施。

3.2 BIM技术优化分工协作

幕墙项目方案有两种，但这两种项目方案都是需要一个包含多种方向的设计团队共同完成，不仅仅要求建筑师，幕墙设计师也是必不可少的，这种合作的目的是让这个幕墙的设计不仅要有建筑师的想法，更是需要结合幕墙设计师的想法，以此来解决一些幕墙设计建造中的专业问题。在复杂、美观的幕墙设计中，幕墙设计更加需要设计师在幕墙的外观形状的设计、幕墙的材料、功能等方面发挥作用，建筑师可以从幕墙设计师那里获得更多专业的信息，比如在外观的选取、建造材料的选择等方面，能够保证幕墙的设计与建筑物的其他方面的统一协调，从这一点上统一整个建筑物的外观以及内在选材等各方面的协调、美观。BIM在根据自己的独特性，把数字、信息变成可以看见的立体模型，把建筑师的设计方案转化成方便观看理解的三维图形，从而，为建筑物的构成提供便利，与此同时，建筑的招标书可以更加清晰的呈现这部分的内容，也为后续幕墙的施工，建筑的构造提供重要的、有价值的参考。

3.3 BIM技术满足幕墙设计中数据共享的需求

一般比较复杂、美观建筑物的幕墙的设计是有一些难度的，这种情况就要求一个设计团队根据设计幕墙的特点进行分工建设。若建筑物的设计项目处于顾问方案阶段，这时幕墙设计师就要与建筑师等专业人士合作。从项目规划中，可以看到幕墙系统在分项工程设计中，设计师一定要做到各种数据的统一、一致的更新，数据还要更新的及时，设计过程中，想要达到这一要求，就要把数据建造成能够统一使用、调度的，能多方位同享的数据库，根据这个数据库的作用使得多个设计师之间保持信息的快速更新、共享。而BIM技术中含有大量的信息，使得数据库中的信息可以及时更新、使得设计师之间的信息能够共享[3]。

4 BlM技术在幕墙系统设计中的优势

4.1 可视化及参数化设计

BIM技术提供了非常方便的可视化功能，也就是我们常说的所看即所得。对以往以2D线条表现的构件改采用3D视觉进行展示；跟效果图所不同的是，这些3D图是通过构件的信息库自动生成的，能够反应出构件之间的互动性和关连性。所以在BIM之中，整个过程都是可视化的，不仅能够展示三维效果，产出各类报表，更重要的是项目设计、建造、运营和维护过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

4.2 协调性及构件关联性设计

幕墙施工设计全生命周期是一个复杂的过程，一旦项目的实施过程中出现了问题，参建各方就需要开协调会议查找问题原因，提出解决办法，进而出具变更。施工中常会遇到的碰撞问题，通过BIM的碰撞检查就可在设计时间处理碰撞报告，做成碰撞检测数据，供参与的各方进行讨论协调。

4.3 进行各种模拟检验

通过BIM可提取建筑物模型数据，进行模拟计算、模拟演习等。在设计时间中，BIM可以对建筑模型进行模拟计算和实验，例如：节能模拟、日照模拟、热能传导模拟和紧急疏散模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟，也就是根据施工组织设计模拟实际施工，优化施工方案来指导施工；还可以加上造价成本做5D模拟，从而实现成本控制；后期运营阶段则可模拟与外墙有关的日常紧急动线的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

4.4 协同作业设计

随着幕墙施工设计复杂性的增加，跨专业的合作成为建筑设计的趋势。BIM为传统幕墙施工设计提供了良好的技术协作平台，提供了建筑物的统一完整信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变更后信息的连动性。例如，结构工程师改变柱子的尺寸时，建筑模型中的柱子也会立即更新。BIM还为不同的设计单位、施工单位提供了一个良好的协作平台，例如施工单位可以在建筑信息模型基础上添加时间参数进行施工4D虚拟，控制施工进度等等。BIM技术不仅仅改变了设计单位、施工单位传统的工作协调模式，而且还使业主、政府部门、材料制造商和施工单都可以基于同一个BIM模型协同工作。

4.5 接口整合及工序检查

首先可依营建管理专业，将幕墙工程与其它工项或机电系统，需要厘清的界面关系找出来，作为建模及应用的界面，再把碰撞冲突找出来加以检讨管理，后续再将幕墙工程总体工程进度完全依照实际现场工程规划区分为系统及分区，制作成与施工计划较为一致，含有施工动线的幕墙工项4D工序，做为总体进度中与其他工项协调的沟通工具。

5 解析BlM在幕墙施工设计管理中的作用

将BIM技术运用在工程项目管理当中，其主要是通过数字建模的方法，对其整体和建筑结构开展解析。对幕墙施工设计项目开发过程中，为了全面将其建设成效提高，需要特别注重以仿真过程为基础进行三维建模。这种技术能够更好将幕墙施工设计数据信息进行整合，对幕墙施工设计进行开发和运转过程中，区域环境仿真解析可以更好对各项数据信息进行整合，使用各类数字管理平台开展有效仿真操作。在这种情况下，对BIM技术高效运用能够有效将幕墙施工设计施工管理的效率提高。以高效率的建模作为基础，这种技术可以更好提高幕墙施工设计整体管理成效。将BIM技术运用在设计方面，对建设实际操作提前进行把控，能够更好改善控制中的各类问题，推动幕墙施工设计项目活动的稳定开展。

实际运用BIM技术可以对幕墙施工设计施工中所包含的各类信息进行整合，一般情况下投标人员中标之后，需要根据各方标准整合拟订前期BIM数据，运用6D技术可以构建高速数据计算信息库。运用这种数据库能够确保施工部门了解建设材料和人力资源使用情况，对工程项目建设进度进行合理把控，第一时间对其状态进行调控。数据集成则是建筑项目施工中的难点，有很多发达国家需要根据手工对各类数据集中进行计算，这种情况会损耗非常高的任务量，造成数据很难集中进行储存。运用BIM技术可以把幕墙施工设计信息导入到软件中，确保软件可以达到自动化计算和排序，推动施工部门了解到软件所形成的模型，这样更有利于掌握建筑实际情况。天气幕墙施工设计施工管理过程中，很多管理部门之间并没有构建完善的沟通交流渠道，运用BIM可视化和可调节，能够确保建筑模型和项目规划信息的集中整合，对建筑施工现场实施细化把控。项目管理部门要对其建设进度进行把控，确保其每个部门都能够有效协作，达到各项资源的有效共享。在建筑项目管理当中，运用BIM技术可以更好避免其出现工期延误的情况，节省项目建设资金，对材料投入和保管进行合理规划。

6 结束语

建筑工程管理当中运用BIM技术有着非常重要的作用。近几年，由于国内BIM技术使用越来越成熟，并且在不断升级改造，这种技术已经成为建筑工程施工领域当中非常重要的推动力，可以确保我国建筑业长远稳定发展。虽说目前我国BIM技术在幕墙方面应用的相对较少，而且处于起步阶段，相信随着时间的推移，经过更多项目的历练和总结，BIM技术在我国的幕墙应用终有一天会有长足的进步，实现设计（包括方案设计、结构计算、热工计算、日照计算等等）、加工制作、安装施工和运行维护的各个阶段的运用软件使用整合，BIM技术的优势应该由设计公司、政府单位等可能用到这种技术的部门共同重视与推广。相信在BIM技术的帮助下，我国相关行业会更加高效。