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浅谈:BIM在幕墙上的应用

来源:2016年会论文集  作者:杨向良 王晴  日期:2016-4-7
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  提要:随着时代的进步,计算机技术的飞速发展,BIM引发了幕墙行业的第二次革命,从二维图纸到三维设计和建造的革命。对于幕墙单位而言,复杂异形的幕墙工程要使用BIM,简单传统的幕墙工程更要采用BIM。
  关键词:BIM,异形幕墙,传统幕墙。

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  引言

  ,即建筑信息模型(Building Information Modeling),是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础,进行建筑模型的建立,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化,协调性,模拟性,优化性和可出图性五大特点。

  BIM技术的核心是信息的存储,共享及应用。BIM能够在综合数字环境中保持信息不断更新并可提供访问,使建筑师、工程师、各专业以及业主可以清楚全面地了解项目。BIM使建筑、结构、给、空调、电气、景观、室内装修、幕墙等多个专业基于同一模型进行工作,从而使实现真正意义上的三维集成设计,完善了整个建筑行业从上游到下游的各个企业间的沟通和交流环节,优化了建筑设计,节约了时间和成本,实现了项目全生命周期的信息化管理。

  对于幕墙行业而言,BIM的应用将带来巨大的意义,使得设计乃至整个工程的质量和效率显著提高。BIM将直接促使幕墙行业各领域的变革和发展,它将使幕墙行业的思维模式及习惯方法产生深刻变化,使幕墙设计、建造和运营的过程产生新的组织方式和新的行业规则。

  1、BIM平台选择

  BIM的软件很多,一般情况下可进行如下的选择:选用Autodesk公司的Revit系列;工厂设计和基础设施选用Bentley公司的Bentley Architecture系列;单专业建筑事务所选择Graphisoft公司的Archi、Revit、Bentley;项目完全异形、预算比较充裕的可以选择Gehry Technologies公司的Digital Project或CATIA。

  然而BIM并不是某一款软件,而是一种工作方式,一种思维方式。在具体项目中,在不同阶段要采用不同的BIM 软件,从而有助于优化设计与施工。

  2、BIM在异形幕墙上的成熟应用

  2.1异形幕墙

  异形幕墙顾名思义即特殊形状的幕墙,主要是建筑表面整体的形态呈而在空间显示为特殊的立面效果。近年来,随着技术的发展,异形幕墙日益增加。异形幕墙以其极强的艺术表现力,使得建筑风格发生了颠覆性的变化。令人炫目惊叹之余,异形幕墙也给幕墙设计施工带来了一系列问题,传统的二维图纸已经没有办法清晰表述设计意图,这正促使幕墙单位采取更加有效的手段进行设计,施工与管控,由此,BIM应运而生。BIM为幕墙行业领域带来了第二次革命,从二维图纸到三维设计和建造的革命。同时,对于整个幕墙行业来说,BIM也是一次真正的信息革命。

  2.2 BIM在异形幕墙上应用的案例

  最初,BIM只是应用于一些大规模标志性的异形幕墙项目当中,除了堪称BIM经典之作的大厦项目外,上海世博会的一些场馆也应用了BIM。之后,银河SOHO、武汉汉街万达广场、成都大魔方售楼处…这一系列项目中BIM的成功实践应用,无一不表示着BIM在异形幕墙上的应用已经成熟。

  以下展示了某商业项目中,对于屋面椭圆采光顶(如图一),利用犀牛,借助插件Grasshopper,在不影响外饰效果的情况下,进行参数化设计,优化表皮,将曲面的玻璃拟合成为玻璃,优化前玻璃规格214种,优化后94种,大大减少了不同规格玻璃数量,给设计施工带来了极大便利。

  3.BIM在传统幕墙上的应用

  实践证明,BIM在异形幕墙中取得了辉煌的成果。那么,对于幕墙设计施工而言,在传统幕墙中,应用BIM,是否能够提高设计效率,提高工程质量?为此,我司在2014年上海外滩某项目上应用了BIM技术,进行了传统幕墙应用初步探索。并在此经验的基础上,在2015年的另一商业办公项目中更加深入探索BIM的实践应用。

  3.1 2014年上海外滩某项目的BIM实践

  该项目主要包括单元式玻璃幕墙系统、单元式石材幕墙系统、系统、式石材幕墙系统、其余为幕墙、玻璃栏杆、百叶、玻璃百叶、、等。为办公综合楼,分多个建筑单体组成。

  根据对比几种BIM软件的优劣点,并结合项目的特点,设计人员决定采用Revit进行三维建模。Revit功能强大,界面直观,协同设计,对于幕墙设计而言,多人同时进行建模,极大的提高建模速度。

  3.1.1三维可视化

  在BIM建筑信息模型中,由于整个模型是三维可视化的,所以,可视化的结果不仅可以用来效果图的展示(如图二),更重要的是,项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行,极大的方便了业主建筑师建筑效果的选择,极大的减少设计变更,减少时间与人力的浪费。

  3.1.2 协调性

  建筑信息模型是BIM应用的基础,有效的模型共享与交换能够实现BIM应用价值的最大化。对于建筑而言,幕墙只是其中一部分,幕墙设计施工不免会和其他专业有工作交界口。由于Revit的本身协同设计,可以让幕墙和其他专业进行同时设计,设计阶段就能发现交接碰撞问题,生成碰撞报告(如图三),而且还可以将Revit导入到Navisworks ,进行碰撞校审。不仅支持硬碰撞(物理意义上的碰撞)还可以做软碰撞校审(时间上的碰撞校审、间隙碰撞校审、空间碰撞校审等),也可以定义复杂的碰撞规则,提高碰撞校审的准确性,这样既避免了施工阶段的资源的浪费,同时提高了设计质量和施工速度。由此可见,BIM的提前预警和协同共享的是其价值所在。

  3.1.3工程量的准确统计

  工程量统计,由于统计方法,对图纸理解程度,设计变更、施工变更等各方面的原因,一直都是老大难的问题。在Revit模型中,所有的图纸、平面视图、三维视图和明细表都是建立在同一个建筑信息模型的数据库中,它可以收集到建立在建筑信息模型中的所有数据。因为它的绘图方式是基于BIM技术的三维模型,模型和明细表之间有着紧密的关联性,所以一方修改,另一方会自动修改,节省了大量的人力和时间,并且保证了明细表中工程量统计的准确性。如图四中的明细表,当模型中信息改变,明细表中统计数据也会改变。

  3.1.4 精确的成本控制

  利用BIM进行成本管控,具有极大的意义。BIM技术将成本与设计完美耦合进行成本精确测算,提供了目标成本确定时的限额设计和方案比选优化,并在建造过程中实现动态成本的监控,方便了项目的成本控制和合理材料采购,避免了资源的浪费。

  3.1.5 施工阶段的下料

  在施工下料阶段,利用Revit的明细表,可以方便快速的生成的石材、玻璃、下料单,如图五的石材下料,极大的提高了下料的准确性,提高了工作效率,实现了的人力、时间和资源的合理配置。

  3.1.6与等其他软件协作

  Revit可以导入3DMAX,在方案设计阶段得到更高品质的渲染效果图;Revit可以导入Navisworks,与此同时,Navisworks还可以导入目前项目上应用的进度软件(p3、Project等)的进度计划,和模型直接关联,通过3D模型和动画能力直观演示出幕墙施工的步骤。

  3.2 2015年另一商业办公项目的BIM实践

  该项目主要是,分多个,造型相对简单。两名设计人员利用Revit的幕墙嵌板,建立单元组,3天的时间建立了样板模型,如图六。

  3.2.1 设计阶段二维设计出图

  由于传统的工作模式还没有完全改变,很多时候还是需要二维图纸的表达。同时,在设计阶段,由于业主想法不定,进行了多次变更,Revit以其强大的联动功能,平、立、剖面、明细表双向关联,一处修改,处处更新,自动避免低级错误;Revit设计会节省成本,节省设计变更,加快工程周期。

  由于我司与相关BIM研发机构进行合作,在Revit中开发了属于我司的制图标准,极大的方便了我司的二维设计图纸的设计。利用样板的模型,并结合Revit中的注释功能,可以生成样板的平面图、立面图、大样图,同时,利用剖面图,还可以生成深化(如图七)。

  3.2.2施工阶段的深入应用

  到了施工下料阶段,利用模型,可以生成单元组装图(如图八)。由于模型建立的比较精确,在误差合理范围内,可以生成加工图,同时利用Revit自身的明细表,可以生成下料单,极大的减轻了设计人员在下料阶段的工作量。而且,由于样板的三维建模,对工厂加工,现场施工管理也带来了极大的便利。

  结语

  由于硬件等的限制,BIM工具针对于幕墙领域的专业设计功能还不够完善、本地化程度不够,以及BIM技术服务商的技术支持能力参差不齐等多方面的原因限制了BIM的广泛应用,但是随着技术的发展,应用的实践推动,BIM技术将在幕墙方案、施工设计、成本管理、材料采购、施工管理等方面得以进一步推广。

  BIM不仅是一类软件,更是一种新的思维方式。幕墙行业的发展趋势是信息化程度更高、更加透明化,未来的设计趋势将由二维走向三维,达到一个新的阶段。相信随着我国幕墙行业的日趋成熟以及人们对建筑美学的更高追求,BIM软件在异形幕墙上的应用更加广泛,在传统幕墙上的应用将更加成熟,而BIM在幕墙行业将成为主流,前途不可限量。

  参考文献

  [1]任璆,戈宏飞。三维建模Rhinoceros软件在幕墙设计中的应用[J]。机电工程技术。2010。(07)

  [2]陈继良,张东升.BIM相关技术在上海中心大厦的应用

  [3]梁家烨。BIM技术在复杂幕墙工程施工阶段的应用

  [4]王斌.复杂幕墙系统的BIM实践

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