陳舜飛

摘 要 異形曲面幕墻具有現(xiàn)代抽象感與外觀新穎感，給人一種身處奇幻境界的感覺(jué)。同時(shí)建筑BIM技術(shù)出現(xiàn)和發(fā)展也為建筑師的各種建筑構(gòu)想提供了行業(yè)實(shí)踐，使異形建筑幕墻的建筑物能夠更好發(fā)揮最佳的藝術(shù)效果，是現(xiàn)代抽象主義異形曲面建筑的顯著特征。異形曲面幕墻的特點(diǎn)是工程存在較多角度旋轉(zhuǎn)，整體結(jié)構(gòu)特殊，造型復(fù)雜無(wú)規(guī)律，并且建筑截面尺寸大小不一，造就建筑空間高度各不相同。建筑整體造型由多個(gè)曲面層疊組合而成，形成大量交接弧曲部位，而這些部位為異形曲面建筑幕墻特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 建筑;BIM參數(shù);曲面;幕墻

引言

參數(shù)化是 BIM 特點(diǎn)之一，通過(guò)參數(shù)化，設(shè)計(jì)師能夠運(yùn)用參數(shù)有效地完成建筑幕墻設(shè)計(jì)，同時(shí)也能夠?yàn)橛脩糁苯荧@取項(xiàng)目信息，減小了業(yè)主與設(shè)計(jì)師間的交流障礙。歐洲城商業(yè)體幕墻工程設(shè)計(jì)和施工階段，利用 BIM 模型參數(shù)化技術(shù)，通過(guò)幕墻、土建、鋼結(jié)構(gòu)和施工在模型中的整合，進(jìn)行各專業(yè)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，大大減少了材料加工和施工安裝過(guò)程中的變更返工。

1建筑異形曲面幕墻總體分析

異形曲面構(gòu)件式幕墻模型深化設(shè)計(jì)異形曲面構(gòu)件式幕墻系統(tǒng)，其外觀裝飾線條造型獨(dú)特，內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造復(fù)雜，需要復(fù)雜內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)支撐。龍骨作為空間結(jié)構(gòu)的主要支撐構(gòu)件，同時(shí)也是幕墻系統(tǒng)最主要的受力構(gòu)件，龍骨安裝定位的精準(zhǔn)度決定了整個(gè)幕墻質(zhì)量的優(yōu)劣。將幕墻龍骨通過(guò)BIM建模，可直觀地展示幕墻龍骨整體造型，異形部位變化趨勢(shì)，體現(xiàn)龍骨之間的搭接配合，幕墻龍骨與主體鋼結(jié)構(gòu)之間的定位關(guān)系，轉(zhuǎn)角交界部位處理等信息。對(duì)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可視化模擬，可視化是BIM應(yīng)用的一種有效方式，不僅能夠進(jìn)行幕墻系統(tǒng)的三維模擬，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折交接部位的可視化，還可以模擬各材料的安裝過(guò)程和邏輯配合順序，從而對(duì)幕墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行反饋優(yōu)化。因此，異形曲面構(gòu)件式幕墻的深化設(shè)計(jì)常采用GH。GH不僅具有參數(shù)化及強(qiáng)大的曲面建模功能，還可以快速地完成模型創(chuàng)建并能夠?qū)С霾牧闲畔1]。

2建筑幕墻模型創(chuàng)建

在構(gòu)建建筑模型時(shí)，為了能夠最大限度地貼合建筑效果且滿足幕墻設(shè)計(jì)施工及其加工要求，全過(guò)程采用 Rhino參數(shù)化設(shè)計(jì)。以兩根建筑輪廓控制線為基準(zhǔn)，此設(shè)計(jì)分格原則為美學(xué)要求，也符合建筑原生板材規(guī)則。在建模過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次調(diào)整達(dá)到比較完美的效果。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，利用Rhino&GH參數(shù)化對(duì)立面進(jìn)行分格劃分，盡量控制板塊的模數(shù)，使每個(gè)板塊都能滿足設(shè)計(jì)及加工要求。通過(guò)BIM軟件對(duì)建筑外立面進(jìn)行模數(shù)化分格劃分是BIM最常用的技術(shù)之一，建筑表皮分格劃分也是為建筑表皮曲率分析確定依據(jù)。犀牛Rhino的優(yōu)點(diǎn)在于強(qiáng)大的曲面建模能力和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)算功能，有利于異形曲面建筑幕墻的建立，是實(shí)現(xiàn)幕墻參數(shù)化設(shè)計(jì)的手段之一[2]。

3參數(shù)化加工、施工數(shù)據(jù)

實(shí)體模型的建立，并不僅僅是如效果圖般給人一種直觀的視覺(jué)效果，更重要的是實(shí)體模型中需要含有大量的數(shù)據(jù)信息。 這種數(shù)據(jù)可以涵蓋設(shè)計(jì)、加工、檢驗(yàn)、施工、驗(yàn)收等全過(guò)程。

（1）材料加工數(shù)據(jù)的提取。由于歐洲城表皮空間扭曲的原因，再加上鋁板表皮“以折線代替曲線”的實(shí)現(xiàn)方式，基本每塊鋁板都會(huì)有很小的尺寸和角度偏差。如果按照普通的材料提取方式，現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)量多個(gè)控制尺寸，無(wú)疑會(huì)浪費(fèi)大量的精力。 實(shí)體模型中自帶的數(shù)據(jù)信息，可以讓材料加工尺寸按照實(shí)體模型中的編號(hào)順序?qū)崿F(xiàn)Excel表格形式的導(dǎo)出。

（2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、安裝定位的依據(jù)。根據(jù)信息化數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)人員提供幕墻主龍骨的理論三維坐標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)放樣反饋土建的偏差，通過(guò)偏差值重新對(duì)土建結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模以及龍骨的二次定位，依此達(dá)到精確安裝。

（3）工廠化制作、現(xiàn)場(chǎng)安裝的基礎(chǔ)。通過(guò)參數(shù)化的 BIM 模型， 批量提取加工數(shù)據(jù)，并對(duì)構(gòu)件進(jìn)行編號(hào)， 最終生成一張加工圖對(duì)應(yīng)一批加工數(shù)據(jù)的形式， 為車(chē)間加工及現(xiàn)場(chǎng)安裝提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。 這種方式簡(jiǎn)單、高效、快捷、準(zhǔn)確，對(duì)異形空間幕墻數(shù)據(jù)的提取提供了極大的幫助.

4建筑幕墻模型指導(dǎo)施工

4.1 材料信息提取及材料提取加工

異形幕墻折線多，交接部位多且復(fù)雜，故采用參數(shù)化方法對(duì)材料信息進(jìn)行批量提取，保證交接部位準(zhǔn)確吻合。具體實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中是通過(guò)犀牛Rhino創(chuàng)建幕墻模型，生成建筑幕墻實(shí)體模型。在Rhino中將三維模型設(shè)置在 Perspective 視圖中，采用 Orient3Pt 命令，通過(guò)三點(diǎn)定位方式，定位到基準(zhǔn)平面;在TOP視圖中采用Make2D，生成三視圖，導(dǎo)出DWG文件，從而生成加工圖。建模過(guò)程中生成的參數(shù)和構(gòu)件實(shí)體模型都可用于生成數(shù)控加工的型材模型（STP文件），此模型可以通過(guò)“導(dǎo)出幾何體”程序直接獲得，也可以先導(dǎo)出Catia文件，然后用“格式轉(zhuǎn)換”程序轉(zhuǎn)換成STP文件。幕墻生產(chǎn)車(chē)間根據(jù)型材模型利用數(shù)控機(jī)床加工型材，大大減輕了工藝圖出圖工作量，提高了加工效率及準(zhǔn)確性。

4.2 材料跟蹤管理

異形曲面幕墻的遞進(jìn)式倒退造型決定了工程中沒(méi)有相同的板塊，面對(duì)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的面板材料，材料管理成了難題。基于材料跟蹤管理系統(tǒng)結(jié)合BIM軟件形成“互聯(lián)網(wǎng)+BIM”的技術(shù)，實(shí)時(shí)更新各個(gè)環(huán)節(jié)的材料狀態(tài)，根據(jù)材料的安裝信息，將現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度實(shí)時(shí)反映在BIM模型中。利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行空中航拍形成全景影音資料，方便與BIM模型進(jìn)行比對(duì)，以便確定模型與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度絕對(duì)統(tǒng)一，對(duì)工程進(jìn)度有更為直觀的了解，對(duì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工實(shí)施動(dòng)態(tài)調(diào)整。采用這種管理方式實(shí)現(xiàn)了對(duì)材料高效化、科學(xué)化、智能化的管理。

5結(jié)束語(yǔ)

為了適應(yīng)新的國(guó)家戰(zhàn)略形勢(shì)，是配合地區(qū)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換，促進(jìn)構(gòu)建技術(shù)升級(jí)，推動(dòng)建筑行業(yè)快速發(fā)展，相關(guān)從業(yè)人員要主動(dòng)積極推廣建筑BIM參數(shù)化技術(shù)，把BIM參數(shù)化技術(shù)更多的應(yīng)用于實(shí)際復(fù)雜工程之中。積極探索主動(dòng)拓展積極配合使用三維激光掃描儀、VR技術(shù)、3D打印等先進(jìn)儀器設(shè)備;完善并加強(qiáng)“互聯(lián)網(wǎng)+BIM參數(shù)化技術(shù)”，逐步搭建適合幕墻工程的BIM構(gòu)建平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)協(xié)同的項(xiàng)目管理和全生命周期的數(shù)據(jù)信息管理;打造“BIM+智慧工廠”，實(shí)現(xiàn)模擬設(shè)計(jì)與智能工廠的無(wú)縫對(duì)接，提高異形曲面幕墻設(shè)計(jì)、施工及其各種材料構(gòu)配件生產(chǎn)效率和整體質(zhì)量，最終建造出完美的異形曲面建筑幕墻產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1] 雷淵.BIM在建筑工程管理中的應(yīng)用實(shí)踐[J].建筑學(xué)研究前沿，2018，（33）：356.

[2] 任江，王嘯波，郭娜.BIM在建筑工程生命周期的理論研究[C].BIM與工程建設(shè)信息化——第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇.BIM與工程建設(shè)信息化——第三屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集.北京：中國(guó)航空規(guī)劃建設(shè)發(fā)展有限公司，2011：237-243.