BIM技术在南京某大楼幕墙中的应用
何龙江 张忠仁 杨强
摘 要：由于国内对幕墙的应用还不够成熟，对幕墙缺少系统性的认知与掌握，导致了幕墙工程从设计到施工再到管理运营的混乱。比如设计意图不清晰、施工方无法准确理解设计方的意图，导致施工时造成幕墙材料的浪费，以及幕墙完工所呈现的效果与设计意图不一致等等一系列问题。本文通过BIM在幕墙工程中对节点控制的应用来提高幕墙工程的品质，不仅能为幕墙工程的施工过程降低成本，还能有效缩短工程周期，更能为幕墙工程的后期运营维护带来质的提升，为今后的幕墙工程的建设提供参考意见与建议。
关键词：BIM; 幕墙工程; 节点; 模拟施工
中图分类号：TU17;TU974? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? 文章编号：1006-3315（2020）10-193-002
1.引言
建筑幕墙是建立在墙体外围防止墙体损坏的外部结构，幕墙的材料一般由玻璃、石材等材料制作而成。由于幕墙本身材料与钢筋混凝土的差异性，除了幕墙自身的质量安全要求高外，施工质量的好坏也直接影响了建筑物整体的美观。其中的最重要的原因就是由于二维图纸的表达局限性，使得施工方对幕墙的细节要求把握不定，思路不够清晰[1]。因此，幕墙施工工艺的高难度对施工方而言一直是个不小的挑战。本文通过BIM技术的可视性，参数化建模以及施工模拟性在幕墻工程中的应用来解决传统幕墙工程建设过程中设计到施工再到管理的混乱，以此来为今后的幕墙工程的建设提供参考价值意义。
2.BIM技术在幕墙工程中的应用
BIM技术在幕墙工程中的应用不局限于单个阶段，从幕墙的设计到施工再到后期的运营维护各个阶段都离不开BIM的应用（图1）。
2.1BIM在幕墙设计阶段的应用
BIM在幕墙设计阶段的应用十分显著，由于BIM本身自带的可视化功能，可以让BIM所做的一切模型实现二维从三维的跨越，这就大大增强了幕墙工程在BIM作用下的直观性[2]。此外，更重要的是，BIM不仅能最直观的展现幕墙的三维效果，还能输出各类报表，使得项目的设计、施工、运营维护过程中的沟通决策都可以在可视环境下进行。进一步的，BIM可以通过数字信息仿真模拟来赋予幕墙大量可用的真实信息，除了直观的三维信息，还可以赋予幕墙的材料信息，如材料的种类、强度、导热性、造价等等。由于BIM的三维性能特点，使得BIM可以按照参数建模，之后在此模型基础上按照幕墙的实际板块进行分格，最后从模型中抠出每一个板块，直接生成加工图，以此来对施工进行指导[5]。
2.2BIM在幕墙工程招投标中的应用
设计方可以利用BIM建模的方式完美地展现幕墙工程完工后所能达到的效果来在招投标中增强竞争力。例如对在设计阶段进行环境模拟，在招投标阶段中进行5D模拟，控制成本。
2.3BIM在施工管理中的应用
由于BIM的可视化技术，可以将一个幕墙项目所包含的完整信息都充分地展现出来，如材料结构、尺寸、成本、工期、运营等[3]。通过BIM提供的这些信息指导幕墙施工，可以使得施工过程减少不必要的返工，既保证了工期的顺利进行，又可以节约经济与时间成本。此外，BIM还为各单位提供了一个协作共享平台，例如施工方可以进行幕墙施工模拟，进度控制等等[4]。在后期运营阶段甚至可以为之后可能进行的维修、改建等提供数据参考。
3.实例分析
3.1项目介绍
该大楼位于南京某大学内，地上8层，地下1层，采用点支式玻璃幕墙。幕墙整体呈曲面，高约40米，曲面宽度以高差10米的趋势呈阶梯式从下往上减少，幕墙总面积约为800平方米。
3.2土建模型的建立
首先用REVIT软件根据图纸要求建立大楼土建模型，完成大楼的初步模型（图2）。
传统幕墙在设计时，往往板块的分格优化精度欠缺，并且设计方、加工方与施工方没有办法进行太多的关联[7]。因此经常出现板块的加工质量问题以及安装缺乏精度等。运用BIM技术建立的模型，可以清晰地呈现出幕墙的分格以及工程量。
3.3节点族的建立
土建模型完成后，对幕墙各节点的族进行创建。建立幕墙节点时，将幕墙材料要求进行相应的标注，由此通过查看族保证材料在进入场地时不会出现错漏等现象[6]。以下通过大楼幕墙的一个玻璃幕墙单元和石材节点的建立，展现其节点族。
在玻璃节点模型建立完成后（图4），将玻璃幕墙中运用到的材料的要求进行标注，例如立柱以及铝合金横梁氟碳喷涂面积、层数等信息（如图3所示）。保证之后在施工时不会暴露出材料表面喷涂层属性以及厚度不符合规范等问题[8]。
以下建立的是其中一个石材节点模型（图5）。
节点模型的建立，使得幕墙完工后的效果清晰的展现在工作人员面前，对之后的施工阶段具有重要指导意义。通过节点模型的建立，使得材料的管理更加可控。此外，还可以展示施工工序，极大地避免了在安装时各构件的连接错误，如龙骨体系中转接件与横梁立柱连接错误问题。节点模型完成后，将BIM与加工工序结合，进一步单独对节点各点的材料加工分析，减少加工时的人为误差。
3.4幕墙模型的建立
节点模型完成后，将各节点相互组合形成幕墙大样，然后再将组合好的幕墙大样进一步与土建模型相结合，形成完整的大楼幕墙模型（图6），以此来对之后的施工、管理、运维带来实际指导意义。
3.5施工模拟
在大楼幕墙模型完成后，导出视图文件，进行施工模拟。对幕墙工程的各个工况进行编号处理，在施工过程中井然有序地进行施工，避免工序错乱引起的幕墙玻璃、石材等材料的浪费损坏，提高幕墙施工品质（图7）。
本文通过运用BIM技术来对幕墙设计过程中的关键点，如玻璃节点模型＼石材节点模型进行应用，使得幕墙工程的可施工性、质量安全性、安装精度、成本控制等等都得到明显提升。充分验证了BIM技术在幕墙工程中有着广大的应用前景。
参考文献：
[1]王梓涵，毛锴文，李国强，等.BIM技术在如东某医院外科大楼幕墙中的应用[J]价值工程，2019，38（28）：265-269
[2]宋凌月.浅谈主流BIM软件在幕墙设计中的运用[J]中国建材，2019（09）：144-147
[3]梁贵登，程小剑，毛旺兴，魏西川，陶玲燕.异形曲面菱形折拼铝板幕墙施工技术[J]施工技术，2019，48（16）：78-80
[4]宗兆民，王福龙，刘明文，闫金鑫，鲁晋.BIM技术在中央歌剧院剧场幕墙工程中的应用[J]城市住宅，2019，26（7）：21-23
[5]袁俊.BIM技术在幕墙工程项目管理中的应用优势[J]上海建设科技，2019（3）：96-99
[6]张荣强，王月磊.玻璃幕墙立面外观的艺术设计[J]天津城市建设学院学报，2005（3）：171-174
[7]严丽，陈纪欣，刘凌风.工程建筑幕墙埋件形式选择和施工质量控制研究[J].中华建设，2019（11）：156-157
[8]赵姜，张春元.玻璃幕墙设计与施工的探讨[J]建材与装饰，2019（25）：39-40
