摘要：聚金雅园综合楼逐渐展现优雅形态的背后，从方案策划到幕墙施工，从信息采集到工程管理，都以BIM 技术作为驱动力，以创新理念打造精品幕墙工程的过程。本文对BIM 在大厦外幕墙工程的设计、施工全过程的应用实施，展现了BIM 在幕墙领域的实践价值。
关键词：建筑大厦；幕墙；BIM 技术
我国建筑行业一直存在着高耗能、重污染和产业效率低等现象，严重违背了绿色建筑理念.近些年来，随着信息化程度的不断提高，以数字化形式表达的建筑信息模型BIM技术快速发展，缓解了以上问题，成为建筑行业新的发展趋向。聚金雅园综合楼由14万m2，其复杂的形态，特殊的柔性支撑结构以及632m 的超级高度共同决定了这一项目的实施工程。
一、概况
聚金雅园综合楼从一开始就被注入了“旋转”起来的灵感，而“绿色建筑”的设计理念又让“内圆外三角”以及“自下而上的缩小”这两项设计原则被定义出来，这使得聚金雅园综合楼与常规矩形建筑形态相比减少24% 的风荷载，并可以采用更高效的幕墙结构。另一个重要因素“V 形口”的存在，打破了外立面连续圆滑的局面，更为大厦的效果增加了动感的元素，完成了“时间”与“空间”的转换，将“未来”与“过去”链接在了一起。
二、幕墙设计阶段的BIM 应用
一切幕墙工程的顺利实施都是以正确的设计为基础。聚金雅园综合楼外幕墙共计19317 个单元，以每个单元中平均包含30个不同种类的主要构件计算，约为58 万个主要构件，而每个构件一般包含3－5 个关键加工尺寸，则共计约有174 万－290 万个加工尺寸，这些海量的加工数据的设计、提取和整理都需要投入大量的人力资源；同时，重复而单调的工作更容易产生疲劳和高错误率的风险，而这些情况在如此重要的工程项目中不允许出现的。
采用Rhino 和Grasshopper 软件，较好地保证了幕墙设计对建筑设计的延续，成功地解决了加工数据庞大和错误风险高的问题，但由于无法在模型中加入物理和功能等信息。因此虽然模型精度等级可以很高，但却缺少了“灵魂”，也就是信息，不能称之为BIM 模型。为了更好地在上海中心大厦中实施BIM，同时引入校核检测手段以确保如此重要项目的深化设计实施的正确性，在外幕墙工程中同时也同时采用Rhino软件创建了整个大厦的模型，并输入物理和功能信息，作为工程信息管理的基础。这就使得创建完全不同的19317 个单元变得不再那么的困难，虽然这一过程依然充满挑战。这些单元族文件随着项目的进展也在调整的过程中，同时输了幕墙的各种信息，包括：材料物理信息、厂家信息、寿命质保、维保信息等，这就为将来的物业运维管理提供了原始数据。Autodesk 的Rhino软件创建的模型与Navisworks具有很好的转换接口，项目中很多BIM 应用都采用了Navisworks 的软件平台。这些运用包括：4D施工模拟，多专业碰撞检查，效果方案变更快速响应，幕墙方案优化调整等。同时，总包发起的多专业复合检查，也在很大程度上避免了现场实施风险。
三、幕墙施工阶段的BIM 应用
虽然运用单元模块化的实施手段已经将最不确定性和更多的难题留在了工厂来解决，但大厦外幕墙的现场施工依然是整个实施过程中非常关键和困难的部分。通过在BIM 模型中植入安装时间信息，运用软件进行模拟，可以清晰地观察不同时间段的某一区域可能存在的交叉施工情况，从而判断施工方案的可行性。
通过创建单元板块吊装设备模型，将其植入建模模型中，模拟其工作路径，可以有效地分析出吊装设备的有效工作范围及工作效率，从而为同一楼层所需的设备数量以及某些区域可能存在的风险进行预判。
如图所示，施工吊机的模拟能够有效地判断出每个区的设备无法直接覆盖区域，同时判断出这些区域可以采用人工拖曳的方式实现最终的安装操作。展现的是二区的卸料平台分布情况，通过BIM 模型，可快速检测卸料平台的安装位置可能存在的干涉以调整方案，并且通过植入时间，可以清晰地判断每个区需要几个卸料平台，以及这些平台是否可能会与钢构施工飞船干涉或者与其他分包的施工设施干涉。
在没有钢筋混凝土只有复杂交错的钢管支撑的巨大空间里，怎样精确地安装外幕墙的单元板块，是一个超级难题。为了解决它，远大专门量身定制了一种“双层吊篮”安装系统。而这一系统是否能够有效工作，及其设计安装过程中都采用了BIM 技术。通过创建双层吊篮模型，并将其放置于项目模型中进行模拟，以确认其所走轨迹与外幕墙的造型精确匹配，同时运行索道及其预埋件不能与幕墙支撑钢架以及将来的内擦窗机轨道埋件相干涉，干涉的部件需调整双层吊篮索道埋件的位置，以免对永久使用的擦窗机轨道埋件造成影响。这些碰撞检查集成了吊篮埋件模型和擦窗机厂家提供的擦窗机轨道及埋件模型，幕墙与擦窗机厂家的深化设计再根据这些检查的结果各自调整埋件位置，这就确保了程序及界面责任的清晰，更有效地保证了各专业分包的准确性。幕墙施工阶段是对前面两个阶段即设计和加工阶段质量的检验，大厦优雅而复杂的形态最终是由施工结果加以体现。但在项目的前期，面对如此庞大的空间柔性钢构体系，没有任何人能够轻松地完成这一挑战。保证幕墙施工质量的关键步骤是确保幕墙支撑钢结构的施工精度。
为确保钢结构的安装精度，施工现场每安装一层钢结构，监理、总包和幕墙该公司都要进行各自独立的测量。三方测量的数据均导入BIM 系统进行对比分析，根据程序事先设定好的对比方式和流程，快速获得分析结论，在此基础上查找问题和解决问题，再安装下一层结构。每区安装完成后还需测量整区的钢构数据，同样导入BIM 再进行一次对比，以分析偏差规律，变形沉降的分布情况，用于指导后续其他区域的安装。
例如，当钢结构的某个点位置偏差过大时，由于一次转接件已预先焊接在钢构上，调整的难题较大，因此可以通过定制特殊尺寸的二次转接件来吸收掉过大的负偏差，而这个二次转接件的尺寸可通过现场偏差数据输入BIM 模型后驱动二次转接件自动适应结构需求而进行调整，整个过程，与传统流程相比，能够做到：简化实施流程，提高效率，保证工期和施工质量，尤其是在工期保证方面，避免了以往出现偏差后难以解决，扯皮，并且由于安装顺序问题，可能会导致后续施工无法进行的情况，产生连锁反应，严重影响工期。
总结与展望
将BIM 技术在聚金雅园综合楼外幕墙项目进行落地实践的结果表明：“信息化预拼装”和“幕墙实施三方联动”的理念是BIM 在幕墙工程中成功应用的关键要素；而只有将BIM 技术全程植入设计、不同阶段，形成链条，并将BIM 模型与实物关联起来，不断相互修正，才能做成真正的BIM。当然，在实践过程中也发现了很多不足之处，包括BIM 与幕墙相结合的标准，在未来的工程实践中应被逐步解决的，让BIM 技术在幕墙行业中发挥更大的价值。
参考文献：
[1]杨宝明.BIM 技术在施工企业投标阶段的应用价值[N].建筑时报，2013，（4）.
[2] 王荣香，张帆.谈施工中的BIM 技术应用[J].广西建筑，2015（3）：93-94.
论文作者:王尧
论文发表刊物:《基层建设》2018年第14期
论文发表时间:2018/7/23
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