文章来源：湖南建工BIM中心

    玻璃幕墙是当代的一种新型墙体,它赋予建筑的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，建筑物可从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。优美的外形观感使得较多的现代建筑外墙大面积使用玻璃幕墙。而对于施工企业来说，设计出具的建筑图中幕墙的部分只是表明了幕墙的基本形式、分格尺寸，无法指导幕墙的施工。这时就需要专业的设计师对图纸进行深化设计，需要标明幕墙安装的具体材料、安装尺寸、配合尺寸等能指导施工的图纸。

    传统的幕墙深化设计费时费力，成效较差，湖南建工集团三公司依托湘潭县一中艺体馆项目在建造全过程采用BIM技术，并在幕墙优化设计方面做出了创新，节约施工成本，获得了建设单位的肯定与赞赏。

    1、项目概况

    1.1、项目简介

    湘潭县一中艺体馆项目位于湖南省湘潭县，东北两侧临贵竹北路、凤凰东路，东侧紧邻金霞山风景区，西侧为湘潭县一中运动广场，南侧为县一中行政办公楼，由湖南省第三工程有限公司承建。本工程建筑总面积14815.53㎡，地上三层，建筑高度高度23.99米。本工程是“精美湘潭”重点项目，即改善了学校体育基础设施，也提供了开展全民运动，是竞技体育的理想场所。

    图1湘潭县一中艺体馆项目效果图

    1.2、重难点分析

    公司对该项目进行了前期评估与图纸审查，经分析艺体馆项目施工的重难点有如下几点：

    （1）造型多变、结构复杂

    项目外形优美，由多个不同曲率的弧线组成为波浪形外立面，给施工带来巨大挑战。室内包含多个超高、大跨度空间，建筑外立面进出尺寸多。屋顶为球接钢网架玻璃屋顶，钢结构球节点、杆件精度要求高。

    （2）幕墙难度大

    项目幕墙整体面积达11000㎡，包含干挂石材幕墙；构件式明框、隐框、半隐框幕墙；金属幕墙；采光玻璃顶。不同曲率的主体结构造成幕墙板块的划分复杂，各部件大小变化大，较传统的相同构件组成的幕墙，深化设计部分工作要求精度高、工作量大。

    （3）工期要求紧

    项目总工期仅有330天，需要完成土建、钢构、幕墙、机电、园林、绿化等专业，工期非常紧张，需要合理组织调配人材机的投入，科学的对进度、工期进行规划控制。

    2、BIM应用准备

    2.1、BIM团队建设

    湘潭县一中艺体馆项目由湘潭土建分公司与华意装饰分公司（幕墙专业）成立联合BIM工作站共同开展BIM技术应用探索。该项目是公司2016年重点项目，公司在前期策划中即对BIM团队组织制定了以项目团队为核心、公司总工程师督促指导，公司BIM中心提供技术支持的管理方式。项目BIM工作站配备专职BIM工程师2名，与项目部其他管理部门协同开展应用工作。项目BIM团队采用工作细分、责任到人的管理模式，对项目团队成员工作内容进行责任划分。

    表1项目团队成员及分工表

    2.2、软硬件配置

    在项目开工前，项目BIM团队对项目全生命周期内BIM应用点进行分析、梳理及选取，编制了项目BIM实施规划，将BIM技术线路及BIM应用需达到的深度及成果提出具体要求。明确技术线路后，项目根据策划的应用点，配备了相关的应用软件。硬件方面按照公司《BIM技术实施指南》的要求配置了4台高性能台式电脑，6台笔记本电脑，无人机、以及其它的相关设备。

    图2BIM应用策划书及主要内容

    图3项目软件配置图

    表2项目硬件配置表

    3、BIM技术应用

    3.1、幕墙深化BIM应用

    （1）幕墙模型建立

    项目幕墙外立面造型复杂多变，由于不同曲率的曲线与多个进出的存在，普通的建模方法已不适用于本项目，项目建模团队经研究，采用全新的建模手段与方法，建模步骤如下：

    根据造型内建体量→体量面生成幕墙系统→幕墙分割深化→添加面板→添加幕墙构件→生成幕墙

    1）内建幕墙体量

    将建筑幕墙外立面包括顶面玻璃合理拆分成几个施工区域，依照相应区域图纸外观建立体量面，在通过体量面生成幕墙。

    图4外立面体量幕墙示意图

    2）幕墙板块划分

    在建模过程中，对于幕墙板块划分，软件普通的幕墙板块只允许直线分割，虽然可以通过设置调整X、Y轴角度，却无法形成弧线，不能满足项目要求（图5左）。项目团队通过使用前节建立的项目幕墙面体量，采用手动绘制模型线的方式，用焦点分割体量面层，形成需要的幕墙曲面形状(图5右)。

    图5幕墙板块划分

    3）幕墙嵌板

    与一般的平板式幕墙嵌板不同，项目使用的玻璃嵌板多达10余种，另包含多种氟碳铝板、外墙刚挂石材面板。项目均根据设计要求建立完善的参数化幕墙嵌板族，可对幕墙嵌板进行实时调整。

    图6幕墙参数化嵌板族

    4）幕墙构件、配套件

    项目包含明框、隐框、半隐框幕墙、石材幕墙等不同的幕墙形式，形式不同而导致幕墙的构件均不一致，配套件如压码、预埋件、连接件均不想同。项目团队建立了一套完整的幕墙族库，用于模型的建立与后续施工工艺可视化交底、施工方案演示等BIM应用点使用。

    图7幕墙部分构件族演示

    图8幕墙部分配套件族演示

    （2）幕墙深化设计

    项目东、西立面是由曲率不同的圆弧组成波浪形造型，根据建筑设计，原设计方案两立面部分的幕墙面板应为扇形，且扇形面板的尺寸均不相同，造成了面板加工难度大且成本极高，并且在建设方控制工期的情况下，扇形面板加工的长周期将直接导致约定工期无法完成。因此幕墙深化设计是项目团队的重点工作。

    1）深化方案

    幕墙深化过程中为节约建造成本、优化工期，项目团队提出幕墙面板采用以“折”代“曲”的方式形成设计的波浪造型，原则上尽量采用矩形面板，上下边尺寸偏差较大，矩形面板无法满足要求时采用梯形面板。该方案得到建设方与设计单位的一致认可。方案处理方式如图9。

    图9幕墙面板优化示意图

    2）幕墙嵌板必选优化

    根据深化方案所制定的优化原则，提出最佳面板优化原则将是幕墙深化设计的主要工作。项目团队经多次研究，提出了下列面板优化步骤。

    ①自行研发“四点”自适应幕墙嵌板族，将“四点自适应”幕墙面板填充至已完成的体量立面模型中。

    ②通过对矩形面板与平板面板的研究，在铝合金龙骨上下宽度差大于15CM时，应将矩形面板替换为梯形面板。

    ③在模型中建立清单明细表，通过明细表筛查字段，检查是否适用矩形面板。

    ④将清单明细表导出为Excel格式，通过公式自动筛选项目近4000余块面板。确定替换面板。

    ⑤将筛选后的清单导入软件，通过系统内的清单功能自动定位到相应面板，将其替换为梯形玻璃幕墙面板。

    ⑥将调整后的幕墙模型整合，最终形成幕墙深化模型。

    图10自行研发“四点”自适应嵌板族

    图11幕墙深化模型

    3）幕墙深化应用

    在优化后，项目团队将软件中的模型每个立面幕墙分为7-13个区，为已完成的面板添加自制的编号标注族，即可定义每一块面板的准确位置，将加入编号信息的模型导出面板材料清单汇总表，指导项目材料加工。同时可使用模型导出分区图，方便技术人员、施工人员快速定位查找。通过使用二维码技术，将分块编号图提交厂家，厂家将幕墙生产后，贴上相应的二维码标识，交付项目部，施工人员可用终端设备，扫描二维码，获得每块幕墙板的位置信息，根据幕墙安装编号图进行安装作业，快速准确。

    图12幕墙分区与编号导出图

    图13幕墙二维码

    3.2、BIM应用点

    （1）BIM审图

    BIM审图是通过模型整合，改变了以往只能但专业审查的瓶颈，将各个专业多个单项的图纸信息整合在同一个模型中，能加深项目团队对工程整体情况的了解，同时能提前发现设计存在的错误及各专业碰撞问题，减少、避免施工中的返工。项目通过BIM审图，提前发现设计存在的土建碰撞点40余处，机电与主体碰撞点200余处，经过调整及时避免了施工返工，节省了返工费用与工期。

    图14BIM审查碰撞点实例

    （2）钢结构深化

    艺体馆内屋顶为钢桁架支撑，钢结构部分由我公司钢构分公司BIM团队优化。本项目通过建立钢结构Tekla模型，对钢构各节点位置进行深化，输出图形文件，把处理好的数控数据输入数控切割机床操作端，直接加工，实现数控化施工。

    图15钢结构球点加工图

    图16屋顶钢结构示意

    （3）三维场地布置

    以BIM化的形式对施工平面进行合理布置，包括道路、场内排水、用电、材料堆场、生产、办公、生活、消防等临时设施进行设计，使施工平面布置有条理，减少占用施工用地，同时做到场荣整齐清洁，道路通畅，符合防火安全及安全文明施工要求。并对临时设施做出提前的工程量计算，控制场地布置成本。

    图17现场三维场地布置

    （4）进度模拟

    运用BIM模型，结合施工工艺，模拟工程建造过程，绘制物资供应曲线，制定实施计划，确保项目在物资采购方面实管控，减少浪费。技术人员制定进度计划后，导入BIM5D平台进行模型关联，实现4D施工模拟，已达到确保工期的目的。同时实时的进度更新可在平台实时查看，公司、项目管理层可监控进度进展，及时根据进度曲线调整资源。做到全局参数控制与项目管理结合，实现项目精细化管理。

    图18进度模拟示意图

    （5）施工模拟

    项目涉及的幕墙形式较多，如使用传统的交底方式费时费力，且施工人员接受效果不理想。因此项目采用BIM模型的虚拟性与可视化性，模拟展现各不同幕墙形式的施工工艺，3D可视化的交底形式，较传统的纸质交底，更易接收。同时项目团队还制作了一系列施工模拟的GIF图，项目部所有成员皆可将GIF下载至移动端，方便携带可随时查看。交底方式的改变提升了施工人员的施工水平，确保工程质量，优化施工过程管理。

    图19隐框玻璃幕墙施工模拟

    图20半隐框玻璃幕墙施工模拟

    图21部分幕墙施工模拟GIF图

    4、效益分析

    我公司通过在湘潭县一中艺体馆项目应用BIM技术，取得了下列成果。

    4.1、幕墙深化方面

    1）通过基于BIM幕墙的深化设计、对面板精确筛查调整后，最大限度的减少了异性玻璃面板的使用，而异性面板生产对于矩形面板增加躲到工序，影响生产时间约10%，按照面板供货周期65天计算，节约了幕墙板块的生产周期8天，加快了工程进度。

    2）采用矩形面板替代异性面板的优化，直接使东、西立面减少异性面板使用约3000块，节约面板采购费用达10万余元。

    4.2、工期方面

    通过优化工序，优化施工缩短了施工工期，而同时使用进度模拟、5D协同平台等方式，公司领导层实时管控、项目全员参与项目管理，精准把控施工过程中每个重要时间节点，及时的调整与纠偏，确保了项目工期按时完成。

    4.3、经济效益方面

    通过进度管控等措施，实现了成本管控，资源的合理配置，降低了项目运行成本。通过碰撞检查、施工模拟等工作，减少了建设工程返工量，节约了返工费用。

    4.4、社会效益方面

    碰撞检查、深化设计、可视化交底、二维码等一系列BIM应用，有效提升了项目管理精度，为项目创优、创奖等工作奠定了良好的基础，获得了项目部高度赞同。

    图22项目获奖文件

    5、推广应用前景

    如今，加快推进BIM技术在施工过程中的集成应用不仅仅是国家政策的要求，也是行业发展的内在需求。BIM不只是一中信息化技术，已经开始影响到施工企业的整个工作流程，并对企业的管理和成产起到变革作用BIM将是施工企业走向信息化企业的基础与助力。本次我公司以湘潭县一中艺体馆为契机,对大面积、异形玻璃幕墙的建筑形式进行探索与尝试，在幕墙深化设计方面取得了一定的经济效益与影响。通过该项目的BIM管理过程，团队成员即提升了自身的技术与实力，也为我们今后同类型项目的BIM应用积累了经验，在项目BIM协同管理的基础上为更深层次的优化设计、协同管理、部门联动、数据交互等打好了基础。相信随着越来越多的领导者与从业者关注和实践BIM技术，BIM必将带来更多的效益与影响。

BIM技术是未来的趋势，学习、了解掌握更多BIM前言技术是大势所趋，欢迎更多BIMer加入BIM中文网大家庭（http://www.wanbim.com），一起共同探讨学习BIM技术，了解BIM应用！