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BIM技术在幕墙工程设计及项目管理的应用

来源:金刚幕墙集团有限公司  作者:黄庆文 梁少宁  日期:2015-4-17
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  提要:本文从幕墙设计技术角度出发,对当前幕墙工程设计、施工、项目管理等领域中对BIM技术的应用进行介绍,旨在揭示BIM技术在幕墙工程中深化设计、施工技术、以及项目管理方面,特别是在技术成本控制中以及功能增值方面的应用潜力,为今后类似的工程项目提供技术理论、方法及流程的借鉴。
  关键词BIM,幕墙工程设计,项目管理

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  随着建筑设计技术的进步与发展,复杂形体的建筑越来越多,异形、等复杂造型层出不穷,这些异形建筑外墙大多采用作为其外。由于传统的幕墙设计技术、项目管理方式难以高效地处理这种复杂的技术、工艺及其技术、项目管理上的变化,导致其工程质量、项目效益低下,信息传递错漏等问题层出不穷,已成为阻碍当前幕墙技术及产业发展的一大问题。由此,BIM技术被引入一些大型的复杂建设项目,通过三维协作平台以及可视化的信息传递方式,可以为实现设计、施工一体化提供良好的技术平台及解决方案。

  1 BIM的概念及特性

  BIM即Building Information Modeling的英文缩写,汉语直译为“建筑信息模型”。此类似概念的提出始于20世纪70年代,但BIM技术的日渐发展和完善却是从本世纪开始的。BIM 以三维数字技术为基础,集成建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型,是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。同时,BIM又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法,这种方法既支持建筑工程的集成管理应用,又可以藉此使建筑工程提高管理效率、减少技术风险。

  BIM并不仅仅局限于对建筑形体、三维几何空间等进行数字化表达,而是对项目空间中所有几何体的形状(如:长、宽、高)、属性(如:材质、质量、),甚至是所用材料价格、所属厂家、项目建设施工进度等信息均有能力进行具体的描述,直观且共享。与传统的设计蓝图为技术基础的技术管理体系不同,BIM技术具有以下特性:

  第一,模型信息的完备性。除了对工程对象进行3D几何信息和拓扑关系的描述外,BIM技术还支持涵盖完整的工程信息描述,如对象名称、结构类型、、工程性能等设计信息;施工工序、进度、成本、质量,以及人力、机械、材料资源等施工信息;工程安全性能、材料能等维护信息;项目对象之间的工程逻辑关系等。

  第二,模型信息的关联性。信息模型中的对象支持识别且相互关联,系统能够对模型的信息进行统计和分析,并生成相应的图形和文档。如果模型中的某个对象发生变化,与之关联的所有对象均会按预先设置的关联规则随之更新,以保持模型的完整性和统一性。

  第三,模型信息的一致性。在建筑生命周期,不同阶段模型信息可以是一致的,同一信息无需重复输入,而且信息模型能够随着不同阶段的需要演化,模型对象在不同阶段可以进行修改和扩展,而无需重新创建,且项目各相关方可方便地共享这些即时更新的信息,这就避免了信息在各阶段传递过程中出现错漏、不一致的错误。

  在实际工程中,BIM本质上是各专业的工程信息的集成,这意味着要实现基于BIM技术的项目管理,需要项目各方在一定的规则下共同协作,而绝不是个人或某个孤立团队能完全胜任的工作。

  2 项目应用背景

  一个建设工程项目的全生命周期,可概括为项目决策阶段、实施阶段、使用阶段以及最后的拆除阶段;而作为建设项目的生命周期中最为核心,信息发生量、资金使用量最大的项目实施阶段,则包括了前期准备、设计、施工、竣工验收等一系列重要活动。如何确保这一阶段的项目信息、数据在传递、共享的过程中不发生错漏和缺失,成为当今许多大型复杂项目建设过程中必须面对的难题。BIM这一先进的技术工具及管理方法由此被导入工程项目之中,以图解决上述问题。

  目前较为成熟的BIM应用领域,主要是用来做一些复杂的大型工程的建筑设计研究、结构分析、能耗分析以及水电、暖通等安装工程的协同设计及施工。施工管理、运营领域方面目前各家企业还在探索及不断完善中。对建设单位(业主)而言,BIM在项目各阶段的应用通常可采用两种管理模式:第一种是项目参建单位按照常规方式完成相应的工程任务,业主独立聘请BIM咨询服务机构进行各阶段的BIM应用,以协助业主对整个项目进行综合管理;第二种模式是以合约形式要求参建单位应用BIM履行全部或部分合同规定的职责。而对施工企业而言,无论业主采用哪种方式BIM技术管理,都意味着需要投入一定的人力物力,建立相应的信息、技术交流平台或渠道,以便确保项目各种信息、数据准确无误地被记录,并最终反映到业主的BIM管理模块中。本文将以天津万通大厦幕墙工程项目为案例,从施工单位的角度阐述第二种模式,即BIM合约模式对施工项目的深化设计、项目管理的作用。

  天津万通大厦(信达二期)幕墙工程(以下简称天津万通幕墙工程)项目位于天津市徐州路,传统的小白楼中央商务区内,南临新规划的城市花园,西临商业购物街,北临海信购物广场与写字楼,位于大沽北路与解放南路之间。基地面积8714 m2,包括184.2m高的34层办公楼,3层,结构形式:裙房,塔楼体系,其效果如下图2所示。

  由于该项目建筑物外形独特,塔楼东西立面为直纹双曲面,南北立面竖直收分,裙楼造型复杂,因此本项目幕墙应用了BIM技术,采用了Revit Architecture,Rhinoceros(犀牛)、Solidworks等软件进行建模设计,前期阶段由于时间较短,我司仅对塔楼东西立面局部进行BIM设计,分析东西立面双曲面单元式玻璃幕墙通过平面的块进行组合拼接来实现的可行性,通过BIM设计指导单元幕墙的加工、安装、定位,同时提高幕墙设计的效率。

  3 BIM技术在幕墙工程设计、施工中的应用

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专家介绍

 黄庆文

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:广东金刚幕墙工程有限公司

技术职称:高级工程师

专业:个人业绩 主编了《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001,参编了《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003、国标《建筑幕墙》、《建筑玻璃采光顶》、《既有建筑幕墙鉴定与加固规程》、《铝合金结构设计规范》、《采光顶与金属屋面工程技术规范》、《建筑幕墙检测标准》、《铝合金门窗》等标准; 参与了《点支式玻璃幕墙支承装置》及《钢拉索柱型接头》等标准的审查工作; 发表过《点式全玻璃幕墙结构设计简介》(铝门窗幕墙行业年会论文集)、《南京奥林匹克体育中心游泳馆单层索网采光顶的设计》(铝门窗幕墙行业年会论文集)、《提倡个性设计,争做精品工程》(铝门窗幕墙行业年会论文集)、《高强单片防火玻璃在建筑中的应用》(《建筑学报》2002.2)等多篇论文; 参与发明了四项实用新型专利——钢桁架端部支座头万向调节机构、背栓式金属板干挂幕墙、幕墙用可调角度转角型材系统、木质格珊装饰系统。

专长:建筑幕墙、屋面设计与施工管理、钢结构设计

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