论文 | BIM技术在精品幕墙工的智慧应用

来源： 幕墙世界Weekly公号

文/中建深圳装饰有限公司   罗正林、魏林涛、李海祥　　

摘   要：近年来，伴随着国内建筑“扎哈”风格兴起，幕墙行业越来越盛行BIM的使用和推广，但每个公司使用的深度和功能存在差异。本文将结合中建深圳装饰有限公司在幕墙项目中对BIM的使用做一个总结，幕墙行业BIM时代已经悄然到来，并逐步在影响和改变着整个行业各个生产环节。　　

关键词：BIM技术应用、形体分析和优化、碰撞检查、参数化下单、装配式应用、商务核算

　　BIM技术自诞生以来，便以划时代的优势在建筑行业中得到了广泛的应用和发展，而旨在为建筑“量体裁衣”的幕墙行业更是BIM技术展现优势的重要阵地，行业同仁纷纷以BIM技术作为获得竞争优势的主要突破口。多年以来，中建深圳装饰有限公司在BIM技术的应用方面也做了积极探索和大胆尝试。

　　尤其是近三年来，中建深圳装饰有限公司紧跟“大运会”、“全运会”以及国家“一带一路”发展战略，在全国各地承建了一批具有地标性的异形场馆项目（诸如：西南区域：2019年高新体育中心、新都香城体育中心；2020年凤凰山体育中心；2021年乐山奥林匹克体育中心、成都天府美术馆。西北区域：2019年西安丝路会议中心；2020年西安奥体中心游泳跳水馆；2021年西安丝路进博馆、西安“长安云”。华中和其他区域：2019年中建光谷之星中国建筑科技馆；2020年济宁文化中心博览城等项目）。

　　这些异形场馆项目均具有造型独特、结构复杂、设计施工难度大、工期短等特点，只有运用BIM技术进行建模、参数化下单、通过BIM技术指导施工等手段，才能保证项目的快速、顺利实施。

　　下面仅以成都天府美术馆、西安“长安云”、中国建筑科技馆三个代表项目，对BIM技术在幕墙工程上的应用做简要介绍。

应用一：基于BIM技术的建筑外立面形体分析和优化

成都天府美术馆，建筑设计灵感来源于成都市花——芙蓉花，扭曲的屋顶造型如同一朵巨大的芙蓉花。

　　这种宛若芙蓉花开的造型是由14000余块形状各异的蜂窝铝板组成，面积两万多平米，其中80%为双曲和单曲面板，这给材料加工和现场安装带来了极大的难度，而作为“大运会”配套的工程，理论工期仅为4个月（包含2021年春节）。

　　深化施工时，在遵循建筑设计意图的前提下，运用BIM软件对表皮进行了优化，首先消除了原模型中的部分突变缺陷，使得造型更加顺滑，提升了整体美观度。其次基于施工高效和材料可生产性，对分格进行了优化调整，将无法生产的面板进行了分格优化，吊顶部位采用装配式提高安装效率，有利的保证了工期和整体效果。这些工作不仅得到业主和建筑师的充分认可，也为项目的顺利实施打下了坚实基础。

　　在古城西安，灞河之畔的城市展示中心，犹如漂浮在水岸上空的一朵美丽星云，因此称之“长安云”。

　　它是全运会的配套项目，工期仅为6个月。作为EPC项目，在合同签订时，外立面设计方案尚未最终定案，我们主动参与到建筑设计工作之中。在外立面如何分格的问题上，建筑师初步考虑采用菱形或者矩形两种分格方向。

　　我们配合顾问公司在两周时间内通过BIM建模和现场打样，向建筑师展示了两种分格形式的不同效果，快速推进方案落地，这是项目获得成功履约的关键。

　　应用二：基于BIM技术的碰撞检查

碰撞检查是BIM技术应用的基本功能之一，是建筑设计从二维时代转向三维时代的重要标志。通过全面的“三维校审”，在此过程中可发现大量隐藏在设计中的问题。在真实建造施工之前理论上能100%消除各类碰撞和缺失，减少返工，缩短工期，节约成本。因此BIM技术也是解决建筑业资源浪费，建立建筑业低碳经济时代的有效方法。

　　在长安云项目的设计阶段，我们通过幕墙BIM模型与土建、钢结构、机电等BIM模型的合模和碰撞检查，共发现：47处模型碰撞干涉问题，最大干涉尺寸达1400mm；9处幕墙与主体结构间距过大的结构缺失问题，最大空腔达到5～8m。我们及时进行了相关提资，敦促设计院修改了主体结构，提前化解了结构问题。

　　正是基于BIM技术的碰撞检查提前消除了各种“碰撞干涉”和“无处生根”的问题，大幅保证了工期。长安云项目得以在第十四届全运会开幕之前顺利亮相。

　　应用三：基于BIM技术的参数化下单　　

由于场馆项目往往造型独特，幕墙面板和龙骨的形状各异、尺寸大小各不相同，传统人工统计的下单方式不仅耗时、费工而且准确性得不到保证，不能满足工期需求。采用BIM参数化编程技术，可以实现面材和龙骨的“一键下单”、“一键出加工图”等高效下单模式。

　　中国建筑科技馆的“种子”造型由2900余块各不相同的双曲面不锈钢面板组成。因为不锈钢板的曲面成型加工难度很大，全部加工完成需要至少4个月时间，在总工期有限的情况下，只能尽可能压缩设计下单和现场安装时间。我们采用了BIM参数化建模下单，提高了下单效率，不到一个月时间完成了全部面板下单，节约了工期。

成都天府美术馆项目，龙骨全部为不规则曲线，我们通过BIM技术建立LOD400深度可视化模型，再通过Grasshopper直接获取所有龙骨规格、长度、角度、编号等相关参数，一周内完成了180余吨幕墙基层龙骨的原材料下单和两万余种拉弯龙骨的加工任务单，较传统方式节省了40%以上人员投入和出图时间。

　　应用四：基于BIM技术的装配式应用

随着建筑装配式技术的不断发展，其用工少、质量好、效率高、安全风险低的优势越来越得到大家认可，对场馆类幕墙工程施工更是如此，BIM技术是该类幕墙工程装配式施工的基础。

天府美术馆项目的吊顶区域，由于面板分格小，5500平米左右的吊顶需要10000余支龙骨。我们在BIM建模时候将龙骨划分为577个组装单元（龙骨单元的组装在地面完成），龙骨安装定位点相比散装减少了90%，大幅降低了安装难度和缩短了安装时间，安装精度也得到了保障。

为了完美呈现中国建筑科技馆“种子”的视觉效果，BIM建模时将6~8块不锈钢面板和骨架划分为一个安装单元，在地面完成单元组装，再像搭积木一样逐个安装上墙。

通过BIM模型导出每一个单元的安装编号和坐标，再结合一定的测量技术，精确控制每一个组装单元的安装位置。安装精度、施工速度及最终呈现的效果，都堪称完美。乐山奥体中心三馆的立面和体育场屋面等区域也同样实现了面板+龙骨的全装配式施工。

　　应用五：基于BIM技术的商务核算

传统的商务核算工作中，商务人员以设计图纸为依据进行商务统计、测算和汇总，却往往因为设计图纸不完整、图纸表达不清楚、图纸相互矛盾或者不同人员对图纸的理解不同而产生分歧，也会因为商务人员的错算、漏算而产生争议，这种情况在异形项目商务核算中尤为明显，施工单位的商务人员和审计咨询单位的商务人员经常达不成一致，导致项目结算工作无法推进。而设计阶段采用BIM模型的项目很好解决了这种问题，BIM模型可以完整、准确的包含工程量、材料规格、使用部位、使用含量等信息并直观展示给相关人员，BIM软件可以自动快速导出商务人员需要的信息，避免了漏算、错算的情况发生。以BIM为基础的商务核算工作减少了对人的依赖，不仅减轻了商务人员的工作负荷，而且能够快速完成成本管理或者结算工作。根据公司几年以来的经验，针对异形项目，利用BIM技术进行的结算可以缩短结算周期3个月以上。

　　BIM技术应用的前景展望

随着BIM技术的日趋成熟，或主动或被动应用BIM技术的工程也越来越多，但是建筑业对BIM技术应用依然不够全面和规范，BIM技术相关的软硬件还有待发展，从业人员对BIM技术的普遍掌握还存在较大差距。未来随着BIM技术的全面应用，将带来建筑业管理的全面变革。呼之欲出的“智慧工地”和行业数字化转型也正是建立在BIM技术和信息化手段之上。　　

1.幕墙行业全员BIM技术提升迫在眉睫。尤其是幕墙专业的BIM人员，目前大部分都是现有企业在自主培养，且主要集中在幕墙设计师，未能全覆盖幕墙的整个设计、生产、施工、运维全过程。

2.基于BIM项目管理必将领航于行业。伴随着建筑行业的数字化转型，目前智慧工地的建设，数字化工地正逐步走进幕墙行业，而幕墙的数字化转型肯定离不开BIM技术，基于BIM技术的项目管理也将是未来的一个发展趋势。

中建深圳装饰有限公司在BIM技术应用方面经过多年不断探索，固然积累了一些经验，与同行比较也尚未落后，但是距离BIM技术的全面应用依然任重道远，未来已来，我们将继续努力。

致谢：在此对在项目实施过程中给予我们大力支持的中建西南院（天府美术馆）、中建西北院和上海阿法幕墙顾问公司（西安长安云）、中信建筑设计院和迈进幕墙顾问公司（中建科技馆），以及过程中支持相关业主、总包、监理等单位，表示真诚的感谢！

（文章版权归作者所有）