BIM技術在幕墻工程項目的適用性

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摘要:闡述了工程結構中幕墻工程的工程技術特點及行業管理革新的需求，基于bim技術可視化及協同設計優勢，論述了BIM技術在幕墻工程項目中的適用性。結合典型的工程案例分析了BIM技術在幕墻工程項目的設計、施工、項目驗收、后期運營等各個生產環節的作用與優勢，指出了BIM技術的廣泛應用是幕墻工程行業發展的必然趨勢。

關鍵詞:幕墻工程，BIM技術，方案設計，施工管理

信息技術的快速發展和廣泛應用，使BIM技術能夠在工程建設領域有廣闊的發展前景。由于幕墻工程結構造型多變、系統種類多樣、施工節點復雜、與其他多個專業深度交叉，這給幕墻工程帶來了很大挑戰。BIM技術擁有信息整合、可視化設計和工程協調等強大功能，可為幕墻工程項目提供巨大幫助，推動幕墻行業向技術更高、產品更優、品質更好的方向發展。

1國內幕墻行業現狀

1．1國內幕墻行業發展特點。1)幕墻企業轉型升級。在國內幕墻行業，隨著社會經濟的發展和國家政策的不斷出臺，業主方關注的方向發生了改變，不再只是對價格嚴格把控，而是更加強調設計的優化、外觀的美感和產品的質量，同時，對幕墻施工單位的要求更加全面，在施工技術、企業業績、資金運轉、人才隊伍和管理能力等方面都會進行評估。幕墻施工單位要想更具有行業競爭力，這就必然要進行企業革新，向著資源集成化、經營規模化、生產精益化的方向發展。2)幕墻行業富有生機和活力。隨著國家對發展區域的規劃，使得幕墻市場不再拘泥于北京、上海、廣州、深圳、武漢等一線城市，幕墻裝飾產品也成為了二三線城市的新寵，市場區域在不斷地擴大，市場需求也在極速增長。在城市化進程不斷加快的趨勢下，建筑幕墻的市場需求空前巨大，幕墻裝飾不再只是以辦公建筑為載體，同時，在商業、旅游和交通運輸類等建筑中有著巨大發展空間。幕墻行業巨大的發展前景，使得幕墻企業在迅速地擴大，也有眾多資本把目光投入到這一行業當中。3)快速的技術革新和產品淘汰。在科技快速發展的時代背景下，我國幕墻行業在材料、技術、工藝等方面不斷地進行更新換代，引領著國際發展趨勢，向著高效節能、綠色環保、高技術化的方向發展。幕墻企業對幕墻裝飾產品研發的力度和投入都非常大，不斷推出雙層呼吸式幕墻、光伏幕墻、綠色生態幕墻等高新產品，打開了中高端市場。1．2國內幕墻工程技術及管理現狀。1)設計階段。由于幕墻設計專業是近些年新興專業，很多設計院一般沒有相關設計專業，進而缺乏在設計管理方面的相關經驗，對于大型幕墻工程，一般會聘請幕墻專業顧問公司來進行相關工作，如節點、構造、工藝等方面進行監督審查，而設計院主要負責飾面材質、顏色、分格等幕墻外裝飾效果方面進行控制把關。在這種多方參與的設計體系下，有效溝通不順利，加大了在時間、人力和物力上的投入，技術問題發生的概率也會增加。同時，要想達到成本控制最優，無疑設計階段是最好的選擇，在設計階段嚴格管控，也是對工程質量的最佳保證。因此，各方的信息溝通和有效交流成為了項目成敗的重要因素之一。2)加工階段。幕墻工程在有關圖紙和相關設計資料對幕墻的重要構造，都會進行文字說明和圖紙表達，由于構件一般是工廠預制，在制作過程中，設計階段沒有充分考慮加工工藝的差異，導致有關描述不符實際情況，這會給以后的現場安裝的環節制造技術問題。幕墻工程中構造節點是非常重要的環節，然而這種節點在幕墻工程中眾多，又因施工圖紙對安裝節點不能逐一進行詳細表達，會出現子項目工程的錯項、漏項，嚴重影響工程質量。目前，在圖紙設計和加工過程中存在以下突出問題:a．各階段銜接不好;b．所屬專業范疇不同;c．加工詳圖管理的問題。3)施工階段。幕墻施工企業在項目的技術管理方面，對于一些在施工過程中常見的技術問題都能夠有針對性的去解決，也會制定相關的規范標準、措施及管理制度，做到快速解決相關問題。但是幕墻工程是一個綜合性技術項目，涵蓋了設計、加工、施工等技術流程，并非常注重各個專業配合、流程銜接、質量控制等因素，這也是幕墻工程在建筑技術領域的重要特征。然而，幕墻施工企業很難實現有效地把控，由于部門職能不同、信息反饋滯后，使其整個過程無序分散，導致問題惡化或拖延，從而嚴重影響工程質量。

2BIM技術應用優勢

2．1可視化，協同設。計BIM工具是一種三維可視化的設計工具，利用BIM技術可以更便捷地協助設計人員進行設計工作，在設計過程中更有立體感和畫面感，可以有效避免設計過程中的錯誤。因為在幕墻工程施工過程中，對幕墻安裝工藝的準確性有更高要求，如果施工圖紙出現了碰撞沖突的問題，會浪費幕墻材料，從而提高了成本，同時也會導致施工工藝質量不過關。因此，利用BIM三維可視化的優勢可以幫助設計人員減少此類設計沖突。同時，幕墻結構設計團隊能夠在BIM技術的協助下高度參與到幕墻工程項目中，并且使幕墻結構通過BIM工具三維模型的動態展示，讓設計團隊有更加明確的設計任務分工，更有針對性地對所承擔的設計任務進行優化設計，使結構更加合理和經濟，最后再利用BIM技術進行資源整合，這樣開展設計任務更加具有計劃性，同時使幕墻結構設計的工作效率得到了極大地提高。2．2項目管理信息化。由于建筑幕墻結構造型多變、系統種類多樣、施工節點復雜、與其他多個專業深度交叉，所以對傳統工程管理方式充滿了挑戰，而BIM技術給幕墻工程管理帶來了便利性。幕墻工程項目管理是一項綜合性的項目管理，BIM技術能很好地對各環節進行可視化、精細化的管理，提高管理效率和降低管理風險。幕墻工程項目是需要多方參與并有效溝通和協調管理才能完成的工程項目，又由于各方責任不同，可能導致實時信息傳遞不準，實際情況反饋不及時，從而耽誤工程進度和影響工程施工工藝質量。然而，基于BIM技術的項目管理平臺可以有效地減少矛盾沖突，使項目方案得到優化，另一方面，利用BIM信息整合能力通過對施工的模擬和可視化可以在各個工種人員面前清晰展示，并指導施工，在加快施工進度的同時也保證了施工質量。

3工程案例

上海中心大廈位于上海浦東陸家嘴金融中心區域(見圖1)，總高度632m，地下5層、地上121層，造型美觀，具備“內圓外三角形”的“自下而上收縮”的綠色設計理念。外墻采用以雙層單元式玻璃幕墻為主，使其具有動態美感，同時，還兼顧了其外圍護結構高效節能的優點。由于上海中心大廈幕墻工程體量龐大，主樓的玻璃幕墻達到14萬m2，支撐體系結構復雜(見圖2)，外幕墻共19317個單元板塊是無一相同的異型單元板，幕墻工程共分為9區，以主體結構的8道桁架層為分界，每個區域的幕墻自成獨立體系。整個玻璃幕墻體系要綜合考量抗臺風、抗地震、高低溫差變形、幕墻玻璃板塊加載自重等各種環境因素影響下，幕墻變形及結構安全實施的控制。因此對其結構的安全性、變形控制、施工安裝精度的要求極具挑戰性。實踐證明BIM技術的應用為該項目上述難題的系統性解決提供保證，其作用表現在:1)設計階段BIM方案模型的創建解決了復雜設計在各個專業間的有效銜接的問題。借助BIM模型蘊含豐富的建筑物結構信息的特點和功能，利用BIM模型的設計能力與可視性，在設計交底和圖紙會審工作中，提供了最便利、最直觀的專業間的溝通手段，有效的解決了建筑方案、結構構造與幕墻設計等各個相關環節設計方案的銜接問題，BIM模型在指導設計方案設計及施工圖設計中發揮了關鍵作用。2)基于BIM技術的幕墻深化設計高質、高效。在設計階段采用了BIM建模技術對設計方案模型進行了信息完善，更加符合現場實際情況。在深化設計的過程中，利用BIM模型通過定制的族模塊，建立可指導加工圖設計的三維立體，能夠精準指導幕墻單元模塊工廠化預制加工，避免出現現場安裝誤差，使得工作效率和安裝準確性都有了大幅提升。3)用BIM技術指導幕墻施工降低成本、節省工期。利用BIM技術為施工單位的施工決策提供技術支持，三維施工的模擬減少了施工過程的錯、漏、碰、缺的問題，大幅提高安裝的成功率，避免了重復施工對工期、人力、材料的浪費，同時也為方案優化、施工組織方案提供了科學依據，BIM平臺提供的數據可讓項目管理更加安全有序，并可實現幕墻工程全生命周期的工程管理。

4結論與展望

幕墻工程中引入BIM技術是當代建筑技術發展的里程碑式技術應用，通過BIM三維協作平臺和可視化的信息傳遞，可以為實現設計、施工一體化提供良好的技術平臺及解決方案，提高現有的技術及管理的水平，提升幕墻工程施工質量，增加業主對工程產品的滿意度，同時，建設參與的各方也會有更大的回報。在競爭激烈的幕墻行業，要想增強企業競爭力、長遠發展和提升管理能力，應用BIM技術和革新管理模式已是必然趨勢。

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作者:韓冰 于克蛟 單位:黑龍江省建筑設計研究院