上海辽申幕墙工程有限公司
摘要：当前建筑造型日益新颖、复杂化及多元化，建筑幕墙由于具有大方、华丽、现代化等特征，是外围护结构优选项。在幕墙工程设计时基于二维图纸表达的技术方案及管理方式往往在过程中容易在各个专业和阶段之间造成信息孤岛，已满足不了当前幕墙发展需要。引入BIM技术可以有效解决衔接失效、信息传递不畅等问题。但在实际应用中，还会存在一些问题。本文通过工程案例，对BIM技术在幕墙工程中的应用存在的问题进行分析，并提出应对措施。
关键词：碰撞；检测；数字化；幕墙
一、BIM技术应用优势
BIM作为新兴的信息化管理应用工具，在建筑行业已引起各个专业的专家学者的关注，BIM集成了参数化设计、协同作业、可视化管理、施工仿真模拟等管理技术，可以有效对项目全生命周期进行数字化管控，提高项目效益。基于BIM技术的应用总结有以下几方面的优势：
（一）在项目建设之前增加业主对项目的管控能力。BIM能够对建设项目目标成本、利润、性能或质量等级进行事前管理；增加建设项目的性能和质量；利用集成化项目交付提高项目协作水平。
（二）在设计方面的优势：BIM能提供更及时及准确的设计意图表现；用参数化的设计方法，在变更设计时对建筑模型的底层数据进行自动更新；在各个设计阶段随时生成准确的2D图纸；提高建筑物的能效和可持续性。
（三）在现场施工及预制建造方面的优势：利用设计模型为工厂预制构配件提供及时、精确的生产数据及信息；对应设计变更的快速反应能力；在项目施工（建造）之前发现及消除设计错误；在BIM模型的3D基础上增加时间因素，使设计和施工计划同步，并能够对项目进行动态的资源监控及计划管理；有利于在项目中实施精益建造（施工）技术；利用模型部件的准确数据及信息，使得设计与施工采购实现同步。
（四）项目后期运营优势：增加改进了设施运营调整（试运营）、交付的项目信息；改善了设施的管理和运营维护；通过模型可将设施运营维护与其物业管理系统紧密结合。
二、工程概况及特点
（一）工程概况
某建筑工程总用地面积8260.86m2，占地面积4091.37m2，主体建筑高119.95m，以办公为主的塔楼及5层高的商业裙房组成的城市综合体建筑，地下3层。综合体裙房内1层为各功能区入口大堂及精品商铺功能；2层为精品商铺功能；3~5层为精品酒店、包含办公功能；综合楼塔楼内6~13层为低区办公用房；15~27层为高区办公用房。本工程基坑开挖深度约12.35m。框架剪力墙结构，外立面采用玻璃幕墙。幕墙维护结构主要有主楼部分、裙楼部分以及采光屋顶部分，主楼和裙楼部位采用玻璃幕墙和铝板幕墙，由于主楼的南北立面采用交错设计，同时东西立面选用渐变双曲面形式设计，结构形式复杂，而裙楼部分采用了交错斜面的形式，要有设计效果，还要对不同区域进行独立设计，并且在施工过程中严格控制施工工艺，确保每一块单元板的位置准确。考虑该项目对建筑物的外形提出了较高的要求，不仅塔楼的东西立面和南北立面要呈现直纹双曲面和竖直收分的形式，裙楼的外形部分也与常规建筑有很大的差别。技术的使用通过集成多方面建筑软件，如RevitArchitrcture、Rhinoceros、Solidworks等，为项目的实施提供了便利条件。
三、在幕墙工程中应用BIM技术存在的问题与措施
（一）主要BIM技术问题分析
1.保证非常规建筑外形的施工效果
施工时必须选择实力雄厚的施工单位进行，严格按照设计图纸和相关要求实施施工工艺，以切实保证施工效果。
2.保证施工质量与设计质量严格一致
各项施工数据是保证设计质量的关键点，施工过程对于结构的各个尺寸及幕墙的结合部分的相关参数是施工质量的重点，为了实现二者的一致性，需要由技术优良的施工单位完成，不仅要有清晰的施工目标和完善管理制度，还要在技术上积累更多的施工经验，以便应对各种状况的发生。除此之外，对于技术的研究和开发也要符合现阶段的施工要求，如表1所示。
（二）解决措施
1.组建研究开发BIM技术的人员队伍
近年来，建筑幕墙的飞速发展对技术有了更高的要求。传统的幕墙已经无法满足现阶段以及未来房屋的使用需求，而传统幕墙的研究人员也无法满足新型幕墙的设计要求。为了高质量地完成幕墙分部工程的施工，该项目应用了BIM技术，技术队伍通过雇佣外部的已有的设计团队和从企业内部寻找合适的人员自己组建。
2.幕墙设计阶段对参数化的要求和检验手段
在设计阶段保证参数化的要求有助于减少各专业问的模型衔接可能出现的问题，并且可以及时做出技术上的修正和调整，发挥BIM技术在施工图的设计阶段的作用。在该工程项目中，通过集成多方面相关软件，如Rhinoceros}AutodeskRevit、Solidworks和AutodeskCAD等，并且通过各个软件问的相互协作和各专业技术人员的协调，保证了设计阶段的各项要求。
3.碰撞检测
考虑该项目的实际情况，位于东侧和西侧的外墙并不是常规外墙，其外线由下部向上部呈现摆线的变化形式，并由此导致了东西墙的立面效果呈现出双曲面形式，并呈现扭曲状。从外形上看，该建筑物的幕墙有两种材质，分别是铝板幕墙和玻璃幕墙，并在南北侧交错分布，位于每层塔楼的齿状楼板一方面有利于扩大办公使用面积，另一方面为管道的安置找到了位置，方便日常通风和必要的检修，实现了节约能源，保护环境的目的。但是，现代建筑不仅要保证建筑功能的使用性，还要满足建筑外形上的美观，这些要求的提出带来了技术上的难题，特别是在各专业与幕墙的结构衔接方面。要实现整体结构的完成，需要设计团队和施工队伍的共同努力，依照BIM软件的检查结果，各单位就具体施工方案进行了详细的探究分析。尽管有碰撞检查这样的有力工具对幕墙设计进行校对及检查，但实际工程的设计、施工工作是一个动态过程，仍有许多的潜在问题和风险无法在上述的“静态”模型检查中被发现或避免。
4.运用3D模型模拟设计方案和施工过程
当施工管道和结构构件的位置相互冲突时，需要通过实践检测来判断。但是实际施工过程中复杂的专业对接使整个施工过程处于相对变化的状态，这就要求各参建主体要进行相互协调。协调过程中由于各专业信息传递等方面的缺失，造成了各种碰撞问题。通过BIM技术中4D模拟施工技术的应用可以有效地在设计阶段找出碰撞问题，并对其进行处理。具体施工方案与施工模拟信息如图1所示。
5.应用自动控制和数字化技术
通过自动控制构件的统计数目以及对其进行数字化的加工过程，保证了建筑幕墙在施工整个过程的施工质量。BIM技术是施工制造阶段的技术关键，通过对该技术的支持可以有效地保证施工的正常进行。
四、结束语
此种BIM集成化应用解决方案为我国幕墙工程设计及施工的标准提供了有效的策略及技术路线，对于幕墙工程所涉及的多专业及分包项目，技术标准不应局限于建筑工程的单一领域技术应用及管理。通过以上案例的分析，可以为我国类似幕墙工程设计及施工提供指导。
参考文献
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[3]何关培．BIM总论[M]．中国建筑工业出版社，2011