武汉建工集团股份有限公司 湖北武汉 430000
摘要：幕墙是依附于主体存在的不承重的一种外围装饰性墙体，是建筑业中专业交叉最多的分支。随着对建筑外观审美观念的改变以及新材料新技术新工艺的不断出现更新，使得幕墙的规模及形状也日益复杂，从而使得现场安装尤为困难，如果交货顺序和安装过程稍有不慎，极可能造成工期延误及资源的浪费。BIM 技术与幕墙业务的工业化逻辑高度契合，借助 BIM模型这一建筑信息载体，采用 BIM 进行幕墙预装配，从而可以合理的安排幕墙施工计划和安装工作顺序，科学地规划现场场地，合理的安排施工工期，提高安装质量，减少多工种同时作业容易发生的窝工现象。基于此，本文对BIM自适应模型在异形幕墙施工中的应用做了简单的探讨，以供相关人员的参考。
1 异形建筑幕墙概述
科技和社会的飞速发展与进步使得建筑物外观具有艺术形态之美，建筑艺术是建筑师赋予建筑物的一种表现形式即建筑灵魂。建筑艺术根据形态美的要求，使用其独特的艺术形式来完善建筑物的文化价值和审美价值，这都是通过建筑形象来呈现的。独特的建筑造型和幕墙设计，使建筑物的风格和形态都发生了翻天覆地的变化，同时也给人们留下了更深刻的印象。现阶段，更多的异形建筑幕墙在传统的平面幕墙的基础上迅速崛起。异形建筑幕墙即形态特殊的建筑幕墙，是指使用独特的立面和空间效果来完善建筑幕墙的整体形态。异形建筑幕墙按照其曲面的形状被分为回转曲面幕墙和非回转曲面幕墙两种。异形建筑幕墙独特的艺术空间是由其特殊的艺术表现力来创建的，这样可以加深建筑的视觉冲击力和感染力。
2 BIM自适应模型在异形幕墙工程施工中的应用实例
2.1 项目概况
本工程其总建筑面积约为33 330m2。地上建筑为9 层，地下 1 层。幕墙面积约 1． 4m2。钢筋混凝土结构，结构高度为40． 8m，幕墙高度 43． 15m。整个建筑为螺纹状曲线形态，外墙均为半隐玻璃幕墙工程，如图1 所示。
图1 工程全景
2.2 工程重点难点
首先，建筑异形幕墙表面形态的特殊性直接导致了幕墙材料构件的特殊性。面材所必需的曲面弯曲特性使得有关幕墙施工构件的制作及加工难度显著提升。与此同时，为确保构件弯曲形状的稳定性与质量性，此类构件的储存及运输要求也比较高；其次，建筑异形幕墙空间造型的特殊性直接导致了整个建筑异形幕墙工程施工难度的大幅提升。再次，整个建筑异形幕墙工程施工放线难度比较大。造成这一问题的最根本原因在于建筑立面形状并非普通意义上的平面规则性，而是异形形状，且这种异形形状多以曲面，甚至是双曲面的形式呈现，有关施工定点放线作业的执行难度比较大，定位处理需要在三维空间当中进行，最后，建筑异形幕墙，特别是球形面异形幕墙的节点处理难度较大。这类型形状幕墙不但有着一定程度的平面误差，同时也有着相当大的三维空间误差，节点应当如何针对三维空间误差进行调整是整个工程施工的关键所在。
2.3 BIM自适应模型在异形建筑幕墙中的应用
2.3.1 构件加工
在幕墙加工阶段，应用 BIM 主要是起到提高精确度，减少零件加工和单板装配的偏差。在此过程中，实现了单元板加工装配的信息预装配。该模型使单元板加工精度与现场测量控制方案相结合，指导生产过程中使用的材料。结合 BIM模型提供的材料数据，进行快速、准确的材料统计，并对受项目中各种因素影响的材料数量进行实时分析和调整，以优化加工方案和方案。使用 BIM 模型，直接将幕墙单元和组件模型的大小转换成适当格式的处理尺寸数据，准确输入 CAD或其他机械设计软件，确定处理参数，并最终将其转换成可以被CNC加工设备识别的数据格式。然后直接驱动数控机床、加工中心等设备进行铝型材等幕墙部件的加工。而在工厂内，幕墙组件被组装成预制和单元板，以确保现场组装的准确性，减少因尺寸误差造成的材料浪费。
2.3.2 构件定位
为了方便施工下料，我们可以对幕墙进行编号，对幕墙进行精确的定位，减少材料的浪费。有两种对幕墙进行快速编号的方法，一种是利用速博插件运用构件定位功能对幕墙进行编号，另一种可以利用前面运用到的Dynamo 软件对幕墙进行编号。
2.3.3 场地规划
对于幕墙工程的场地，其场地往往狭小，对于整个工程的施工限制比较大，如果施工的工地又缺乏相关的设施，例如，垂直搬运设施等，考虑到幕墙工程所用材料一般较为笨重，故而这对于幕墙材料的运送又是一大挑战。除此之外，幕墙工程在安装阶段必须有效地配合吊车进行施工，而大量的幕墙材料在现场需要的空间也相对大，故而要将大量的幕墙材料安放在现场，还要考虑预留一定的空间范围，用于整个工程中其他设备的安置，例如手脚架的安装位置，管理配套用房的空间范围。
基于以上空间范围的限制，整个幕墙工程需要使用 BIM技术来辅助幕墙工程的运行。首先，利用 BIM 技术预测了幕墙工程的施工条件和安装要求，并作出估计、策划，模拟 出相应的数据，为下一步规划提供基础。接着，便可以利用BIM 技术，在上－步收集到的数据的基础上，对整个施工进度进行安排，并且根据安排，理清楚各个专业施工阶段工作的交互关系，并在此基础上作出合理的场地使用规划，这其中就包括对工程所需物料的进场时间、堆放时间和取料路线，只有保证各个阶段的规划都有效、有序地进行，才能使得整个工程的施工现场井并有条、始终高效、有序地进行。除了上述两点之外，BIM 技术在幕墙工程建筑施工过程中，对于场地的使用规划，还可以在技术人员测定定位的时候使用，也就是说，将 BIM 技术应用在测定放线定位分析验证的过程中，从而指导施工现场技术人员对于工程各个细节部位的精准测定，从而在更精确、更细致的程度上，保证施工的精致与准确。
2.3.4 施工模拟
施工计划是指导施工的核心文件，包含施工段划分、施工时间、手工工艺、机械布置、人员配置等施工所需的大量信息。该模型的四维模拟通过定义构件之间的绑定关系来模拟整个工程施工顺序。与其他传统的模型软件不同，BIM 软件通过数据信息的共享，可以随时提取施工过程中的构件信息，还可以反复指导施工过程。四维施工过程将使用空间模型来表达冗长的施工计划，实现施工过程的合理化、项目进度的控制和人力资源的配置。在施工开始时，视觉效果会显示给所有参与施工的单位。单元幕墙安装流程，是指将单元构件提升到预定位置后，进行安装、调整、固定等详细节点的操作过程。主要工艺流程如下：测量放线→连接件安装→防雷安装→单元板块吊装→防火件安装→单元幕墙封口处理→幕墙封边处理→清洁→工程验收。
2.3.5 进度控制
施工进度对于建筑工程而言都是一项十分重要的内容，其对于整个计划的开发和推进，是具有指导意义的。故而将项目计划进度表作为项目开发的核心看来，其意义重大，但是，在现实中，该类项目计划表也较为难懂，就其类型而言，已是十分复杂，再就其可变可调整的空间看来，是少之又少。也就是说，该类项目计划进度表是不会根据现场施工状况的实际来进行变更和调整的，这对于项目管理人员来说，是难通过查看工程施工进度表就对整个工程施工进展有一个较为精细准确和具体的了解。故而就难以对该工程进度表进行审查和跟踪。而将 BIM 技术引进幕墙工程施工建筑过程中，相当于对静态的三维模型加入了以时间轴作为工程项目的推进工具，从而使得原本晦涩难懂又不能实时更新的项目进度推进表变得更加人性化，符合整个工程推进任务的进行，使得相关的管理人员可以较为容易就看出整个工程的施工进度，并且可以就 BIM 技术提供的信息对建筑趋于进行各种标记，从而更清晰地了解整个推进过程，对整个工程的控制更加有效。
通过对幕墙的设计，利用 BIM 技术，将数据信息集成到BIM 模型中。在施工仿真阶段，信息模型通过 Navis works软件与施工进度信息相关联，形成4d（三维模型+时间维度）施工进度仿真。通过 4d 模型可以直观地查看施工进度，调整施工进度中不合理的地方，细化施工步骤，使施工组织方案更加合理。绵阳市科技城异形幕墙项目使用 Navis works软件来跟踪基于 BIM 技术的施工顺序和过程，采用划分施工区域、分段分片安装、全楼封闭的施工方案。由于单位幕墙的安装比较简单，假设 5 天为施工周期，每层为施工段，然后进行分段验收。对下一个过程的模拟。
总之，BIM 技术在我国还处于起步阶段，但是从国家到行业乃至各企业都对这一新技术高度重视，BIM发展势不可挡，必然带来建筑技术的革命。施工单位不能坐等该技术的到来，相关技术人员必须主动学习，做好充分准备。而且 BIM 自适应模型技术不仅能在本项目的异形幕墙施工中得以应用，在更为复杂的球型或者存在斜型、扭面异形幕墙中可以尝试推广。不仅如此，该技术还能解决其他各种异形构件的施工问题，如各种异形模版、异形墙面装饰面施工等，皆可预见性的会有建树，有广泛的推广应用前景。
参考文献
[1]何清华，钱丽丽，段运峰，李永奎.BIM 在国内外应用的现状及障碍研究[J].工程管理学报，2016（10）：60~62.
[2]周浩.BIM 在建筑幕墙中运用及管理研究［D］.苏州：苏州科技大学，2017.
论文作者:张习,俞舒翘,卞长磊,姜君琳,杨威
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/9/30
标签：幕墙论文; 异形论文; 建筑论文; 模型论文; 工程论文; 构件论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;