余林昌

（廣東創(chuàng)成建設(shè)監(jiān)理咨詢有限公司，廣東 廣州 510000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國建筑行業(yè)獲得了巨大的發(fā)展機(jī)遇，且高度重視技術(shù)引進(jìn)和創(chuàng)新，不斷推動著設(shè)計(jì)與施工技術(shù)體系的完善。在建筑實(shí)踐中，BIM 技術(shù)逐步普及，該技術(shù)的應(yīng)用為工程設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)的信息及資源交流共享奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?；贐IM 技術(shù)的智能化工程建設(shè)目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，而追求項(xiàng)目綜合效益最大化的需求也能被滿足，所以推動技術(shù)應(yīng)用優(yōu)化顯得十分必要。

1 復(fù)雜幕墻工程中BIM 技術(shù)的應(yīng)用價值和要求

BIM 模型是建筑工程建設(shè)的新工具，無論是工程設(shè)計(jì)、施工還是運(yùn)營管理都需要BIM 技術(shù)的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，BIM 模型具有可視化、模擬性功能以及協(xié)調(diào)性、可出圖性和優(yōu)化性特點(diǎn)，基于BIM 技術(shù)可助力和優(yōu)化復(fù)雜幕墻工程的設(shè)計(jì)與施工。從現(xiàn)實(shí)角度來看，有效應(yīng)用BIM 技術(shù)可切實(shí)提高復(fù)雜幕墻工程的整體開展質(zhì)效，可從根本上實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工管理優(yōu)化，同時提升施工安全性、節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)效性。通過借助BIM 技術(shù)還能強(qiáng)化復(fù)雜幕墻工程的工序銜接，為幕墻設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)的信息共享、數(shù)據(jù)互通以及技術(shù)交底奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，使得項(xiàng)目管理難度降低、過程性管理可靠性提升。為充分發(fā)揮BIM 技術(shù)的應(yīng)用價值，必須要求復(fù)雜幕墻工程的設(shè)計(jì)與施工人員確保BIM 技術(shù)可視化、參數(shù)化、協(xié)同化優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，并重視BIM 技術(shù)在設(shè)計(jì)理念表達(dá)、設(shè)計(jì)方案優(yōu)化、節(jié)能措施運(yùn)用、項(xiàng)目施工管理中的重要作用。

2 復(fù)雜幕墻設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)的主要應(yīng)用方向

結(jié)合實(shí)踐可知，復(fù)雜幕墻的復(fù)雜性遠(yuǎn)高于普通幕墻，一旦在設(shè)計(jì)或施工過程中出現(xiàn)疏漏則會導(dǎo)致工程事故的發(fā)生，最終給項(xiàng)目帶來不必要的損失。所以在工程開展過程中，應(yīng)用BIM 技術(shù)的根本目的是保證項(xiàng)目的高質(zhì)量開展，基于設(shè)計(jì)、施工優(yōu)化從根本上實(shí)現(xiàn)工程管理優(yōu)化，為項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)降本降耗、提質(zhì)增效提供保障。BIM 技術(shù)在復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)中的主要應(yīng)用方向如下。

（1）可視化設(shè)計(jì)。為降低復(fù)雜幕墻的施工難度，設(shè)計(jì)與施工人員必須有效應(yīng)用BIM 技術(shù)，通過全面采集數(shù)據(jù)構(gòu)建直觀模型，利用可視化功能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化改進(jìn)，進(jìn)一步提升設(shè)計(jì)圖與施工方案的合理性、可操作性。

（2）節(jié)能設(shè)計(jì)。與普通幕墻相比，復(fù)雜幕墻施工中需要動用的資金和資源更加豐富，極易造成成本浪費(fèi)，從而與綠色節(jié)能管理理念相悖。所以設(shè)計(jì)與施工人員應(yīng)該以節(jié)能降耗為導(dǎo)向推動BIM 技術(shù)的合理運(yùn)用，同時找出最具節(jié)能性的設(shè)計(jì)思路，并基于設(shè)計(jì)方案優(yōu)化與施工管理優(yōu)化提高節(jié)能效果。

（3）協(xié)同設(shè)計(jì)。BIM 技術(shù)的協(xié)調(diào)性優(yōu)勢在復(fù)雜幕墻設(shè)計(jì)與施工協(xié)同方面表現(xiàn)得淋漓盡致，借助該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工數(shù)據(jù)的有效融合，并結(jié)合真實(shí)數(shù)據(jù)改進(jìn)設(shè)計(jì)和完整施工方案，從而避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)與施工相差過大的情況。

3 復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)與施工環(huán)節(jié)的BIM 技術(shù)要點(diǎn)

從實(shí)踐可知，復(fù)雜幕墻工程的結(jié)構(gòu)、造型設(shè)計(jì)難度大，施工精度要求高且風(fēng)險較大，因此必須高度重視設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量，強(qiáng)調(diào)二者的順利銜接與配合?；贐IM 技術(shù)可有效解決復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)與施工脫節(jié)問題，還能為改進(jìn)圖紙與方案提供有力支持[1]。為深入了解基于BIM 技術(shù)的復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)與施工，本文將依托案例分析法進(jìn)行探究。

3.1 工程概況

廣東電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度中心幕墻工程（圖1）位于廣州市海珠區(qū)，項(xiàng)目總用地面積和總建筑面積分別為27 614 m2、161 500 m2，其中地上與地下面積分別為101 042 m2、60 457 m2。本次施工的重點(diǎn)在于項(xiàng)目副塔樓與后勤服務(wù)樓幕墻施工。前者是總層數(shù)為15 層的99 m 高（地上）建筑，后者是擁有地上4 層的26 m高建筑。二者的主體結(jié)構(gòu)分別為鋼筋混凝土框架核心筒結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，其抗震烈度（Ⅶ度）、建筑工程等級（特級）以及建筑物耐火等級（一級）相同。

圖1 廣東電網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度中心幕墻工程

案例工程中的幕墻類型眾多，幕墻設(shè)計(jì)與施工復(fù)雜性較高。在建設(shè)過程中需要完成以下7 種幕墻的設(shè)計(jì)與施工：①鋁合金外窗。②石材幕墻。③鋁板幕墻與鋁板遮陽雨棚。④帶大裝飾線條玻璃幕墻。⑤屋頂造型穿孔鋁板幕墻。⑥豎明橫隱玻璃幕墻。⑦鋼結(jié)構(gòu)玻璃雨棚。在設(shè)計(jì)與施工過程中需要保證項(xiàng)目一次性驗(yàn)收合格，從而達(dá)成安全生產(chǎn)、文明施工、綠色施工目標(biāo)。結(jié)合實(shí)踐可知，本復(fù)雜幕墻工程的施工重難點(diǎn)在于工期緊、任務(wù)重、安全隱患多、整體統(tǒng)籌難度大；質(zhì)量效果控制、功能質(zhì)量保障、參建單位協(xié)調(diào)與工序銜接等方面的要求也較高，而且施工現(xiàn)場的臨時用地較為緊張。為達(dá)到預(yù)期效果，復(fù)雜幕墻工程開展環(huán)節(jié)選擇使用BIM 技術(shù)推動設(shè)計(jì)與施工的優(yōu)化配合[2]。

3.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在復(fù)雜幕墻工程的設(shè)計(jì)階段，BIM 技術(shù)主要用于快速建立設(shè)計(jì)方案，并基于可視化、協(xié)同化、節(jié)能化設(shè)計(jì)完成圖紙與方案的調(diào)整，從而為后續(xù)施工提供更為有力的支持。在這一過程中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用必須強(qiáng)調(diào)信息價值挖掘，重視模型建設(shè)與參數(shù)處理，并持續(xù)關(guān)注BIM 模型的調(diào)整與優(yōu)化。此外，基于BIM技術(shù)的復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)需要做好建模軟件選用工作，設(shè)計(jì)人員需基于實(shí)際需求、個人能力以及技術(shù)偏好，在 Autodesk Revit、Bentley、ArchiCAD、CATIA 等BIM 軟件和平臺中做出合理選擇。同時，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該從聯(lián)合工作視角出發(fā)，科學(xué)選用擁有BIM 方案設(shè)計(jì)、可持續(xù)分析、可視化、結(jié)構(gòu)分析、深化設(shè)計(jì)、模型綜合碰撞檢查等功能的BIM 軟件。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)中，基于BIM 技術(shù)的幕墻設(shè)計(jì)流程如圖2 所示。

圖2 基于BIM 技術(shù)的幕墻設(shè)計(jì)流程

3.3 模型建設(shè)

對于案例工程中的復(fù)雜幕墻設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員需先實(shí)現(xiàn)副塔樓與后勤服務(wù)樓的建筑形狀、輪廓以及參數(shù)分析，然后基于參數(shù)化建模打造建筑模型，并利用BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)模型外表面劃分，初步確認(rèn)幕墻的分格形式。為保證幕墻模型創(chuàng)建的有效性，設(shè)計(jì)人員先對樓層的標(biāo)高平面進(jìn)行了創(chuàng)建，再將其導(dǎo)入BIM核心建模軟件，在實(shí)現(xiàn)外層幕墻點(diǎn)、線定位后基于順時針方向沿定位線創(chuàng)建幕墻。然后設(shè)計(jì)人員還完成了幕墻單元嵌板創(chuàng)建和土建結(jié)構(gòu)的BIM 模型創(chuàng)建，大大增加了模型的完整性與可用性，如圖3 所示。

圖3 幕墻BIM 深化模型

在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員借助參數(shù)化建模對外立面幕墻的形態(tài)邏輯進(jìn)行分析，為后續(xù)基于多源數(shù)據(jù)的參數(shù)調(diào)整和信息化模型建設(shè)奠定基礎(chǔ)。建立參數(shù)化方案模型后，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)該利用BIM 技術(shù)建立復(fù)雜幕墻的設(shè)計(jì)邏輯，在充分踐行參數(shù)化、完整性、針對性設(shè)計(jì)原則的基礎(chǔ)上，逐步優(yōu)化幕墻整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完善構(gòu)件形態(tài)控制與構(gòu)造連接，循序漸進(jìn)地推動復(fù)雜幕墻的深化設(shè)計(jì)。在此次復(fù)雜幕墻工程設(shè)計(jì)的模型建設(shè)階段，設(shè)計(jì)人員還基于BIM 技術(shù)構(gòu)建了一體化模型，為實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)與施工的一體化協(xié)同提供了有力保障[3]。

3.4 施工圖優(yōu)化

將BIM 技術(shù)應(yīng)用到復(fù)雜幕墻的設(shè)計(jì)階段可實(shí)現(xiàn)施工圖改進(jìn)和優(yōu)化，在案例工程中BIM 技術(shù)的這一功能同樣得以發(fā)揮。在實(shí)際應(yīng)用中，設(shè)計(jì)人員以建成的BIM 模型為依據(jù)設(shè)計(jì)施工圖，BIM 的可視化和可出圖化功能從根本上為提高施工圖繪制精度提供了保障。此次設(shè)計(jì)基于BIM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了信息化模型的可視化分析，在完全展示幕墻結(jié)構(gòu)、構(gòu)建信息與構(gòu)造連接狀態(tài)的前提下，依托數(shù)據(jù)支持完成了施工圖紙與方案的深度優(yōu)化。同時還基于BIM 的碰撞檢測功能對設(shè)計(jì)圖紙的可操作性、安全性以及便捷性加以調(diào)整，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能性、安全性、協(xié)同性設(shè)計(jì)提供了有力支持。從結(jié)果上來看，有效應(yīng)用BIM 技術(shù)可以增加復(fù)雜幕墻設(shè)計(jì)的整體協(xié)調(diào)性，保障了設(shè)計(jì)與施工之間的有效銜接[4]。

3.5 施工要點(diǎn)

在復(fù)雜幕墻施工中，BIM 技術(shù)主要應(yīng)用在施工模擬、質(zhì)量檢測以及施工管理3 個方面。通常來說，基于BIM 技術(shù)的復(fù)雜幕墻施工管理需要經(jīng)過如圖4所示的流程。此外，該技術(shù)貫穿于項(xiàng)目施工的全過程，為及時解決施工問題、嚴(yán)格控制質(zhì)量工期、切實(shí)提高技術(shù)水平奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

圖4 基于BIM 技術(shù)的復(fù)雜幕墻施工管理流程

案例工程施工中，施工單位需要先基于技術(shù)交底獲得已完成深度優(yōu)化的三維BIM 模型，通過設(shè)計(jì)與施工的有效配合以及BIM 的有力支持提高測量放樣可靠性。然后施工人員需要利用BIM 技術(shù)對復(fù)雜幕墻施工的構(gòu)件吊裝過程進(jìn)行模擬，通過優(yōu)化調(diào)整形成最佳操作方案，從而為現(xiàn)場施工人員提供可靠指導(dǎo)?；贐IM 漫游完成工程設(shè)計(jì)以及施工方案的可視化實(shí)現(xiàn)，基于3D 漫游展示確認(rèn)復(fù)雜幕墻施工的整體效果，從而進(jìn)一步完善細(xì)節(jié)。

在利用BIM 模型實(shí)現(xiàn)施工過程的動畫展示時，施工管理人員應(yīng)及時制定管理計(jì)劃，為實(shí)現(xiàn)針對性強(qiáng)、實(shí)效性高的現(xiàn)場管理做好準(zhǔn)備[5]。對于施工人員來說，基于BIM 技術(shù)完成全過程施工掃描也同樣十分必要。這一操作可實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的動態(tài)化更新，在結(jié)構(gòu)掃描誤差協(xié)同指揮系統(tǒng)的配合下可大幅提升復(fù)雜幕墻的施工質(zhì)量。

從施工管理的角度來看，BIM 技術(shù)主要扮演結(jié)構(gòu)參數(shù)復(fù)測、施工質(zhì)量監(jiān)控、現(xiàn)場施工指導(dǎo)等角色，其將成為項(xiàng)目管理的最佳工具。復(fù)雜幕墻的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)中避免管線碰撞是極為重要的環(huán)節(jié)，該項(xiàng)工作可直接基于BIM 模型完成，施工人員需要結(jié)合實(shí)際對管線布設(shè)復(fù)雜性高的區(qū)域或重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域進(jìn)行針對性碰撞偵測，以便保證整體施工質(zhì)量。此外，施工管理人員還需要利用BIM 技術(shù)對施工人員進(jìn)行三維可視化培訓(xùn)，并基于該技術(shù)的四維模擬工序功能提高工序分割與協(xié)調(diào)可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，建筑工程中BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍極為廣泛，該技術(shù)貫穿項(xiàng)目開展全過程。因此基于BIM技術(shù)開展復(fù)雜幕墻設(shè)計(jì)與施工，將會為降低幕墻工程難度，為項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)化繁為簡、提質(zhì)增效提供保障。在實(shí)際作業(yè)環(huán)節(jié)中，必須強(qiáng)調(diào)基于BIM 技術(shù)的信息化幕墻設(shè)計(jì)與施工，重視數(shù)據(jù)價值挖掘和利用，從而依托于可靠方案保證復(fù)雜幕墻施工的安全性、有效性與經(jīng)濟(jì)性。