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BIM在幕墙设计中的应用
发布时间: 2021-01-12 11:20:27
内容来源: 腾讯科技
标签: BIM

BIM是一个可视化的建筑信息数据库和平台,因它连接设计、施工和运维,整个建筑全生命周期,从而有效促进绿色建筑和建筑产业化发展,BIM也实现幕墙设计与施工的集成。

幕墙——建筑的外衣,集建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构为一体,是气派、高雅、具有时代感的代名词,已成为现代化大都市的重要标志。

幕墙依附于建筑业,但它具有天生的机械制造工业基因,是建筑业中专业交叉最多的分支。幕墙在设计制造安装过程中具有多专业深度交叉的特点,建筑师们对艺术孜孜不倦的追求以及大量城市综合体和超高层建筑的不断涌现,这些都给幕墙技术提供了极大的发挥空间。而BIM的出现给幕墙技术的发展也带来了良好的机遇。

一、幕墙行业发展中的挑战

传统的建筑业存在严重的产能浪费现象。造成浪费的原因包括建筑材料使用率低、工程返工以及人员窝工等诸多因素。据统计,在建设过程中,各种资源的浪费竟高达建设项目总投入的25%,其中很大一部分浪费是源自建筑幕墙的设计制作安装过程。

二、BIM技术在幕墙行业的优势

1.三维动画展示:

参数化设计BIM技术提供了非常方便的可视化功能,对以往以2D线条表现的构件改采用3D视觉进行展示;与效果图所不同的是,这些3D图是通过构件的信息库自动生成的,能够反应出构件之间的互动性和关联性。所以在BIM中,整个过程都是可视化的,不仅能够展示三维效果,产出各类报表,更重要的是项目设计、建造、运营和维护过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

2.综合项目设计参数选择最优设计:

BIM参数化设计的意义在于可以针对不同的设计参数,快速进行造型、布局、节能、经济、疏散等的各种计算和统计分析,优先采取最合适的设计方案。这是BIM的参数化设计与一般只能实现几何造型的参数化设计不同之处。

协调性设计建筑信息模型是BIM应用的基础,有效的模型共享与交换能够实现BIM的应用价值最大化。作为建筑的一个分支,幕墙设计施工不免会和其他专业有工作交界。建筑工程全生命周期是一个复杂的过程,一旦项目的实施过程中出现了问题,参建各方就需要开协调会议查找问题原因,提出解决办法,进而出具体变更。施工中常会遇到的碰撞问题,通过BIM的碰撞检查就可在设计时间处理碰撞报告,做成碰撞检测数据,供给各方进行讨论协调。

3.可视化幕墙设计:

可视化设计基于BIM技术的三维虚拟设计环境将设计信息、模拟信息快速地传递给项目协作伙伴,提高了协作方的沟通效率,减少了因设计失误返工带来的经济损失。可视化可用于幕墙边角、洞口、交界处、梁底收边等细部构造节点的设计交底。此外,通过可视化的展示,可以快速发现各专业之间的矛盾,有助于提高设计的质量。

4.幕墙深化节点图:

接口整合工序检查依建筑管理专业,将幕墙工程与其它工项需要理清的界面关系找出来,作为建模及应用的界面,再把碰撞冲突找出来加以检讨管理,后续再将幕墙总体工程进度完全依照实际现场工程规划区分为系统及分区,制作成与施工计划较为一致,含有施工动线的幕墙工项4D工序,做为总体进度中与其它工项协调的沟通工具。

4D模拟施工图:

三、BIM技术即将带来的改变

模型交付模型化设计交付是实现幕墙行业工业化的重要手段之一。幕墙大量采取工厂定制的生产方式,设计与制造紧密结合。在建筑行业中相对于其他专业,幕墙的机械化程度更高,可定制化的程度更高,不仅各个项目的设计不同,甚至有时在一个项目中的幕墙板块也各不相同,需要灵活、快速的按需生产,因此通过幕墙单元标准化和规则化实现大批量生成的工业化模式或许不是幕墙行业的主流的工业化方向。

1.BIM建模,参数导出加工图:

基于BIM技术的模型化设计交付,可以避免从二维设计图纸到三维加工模型转换这个环节出现的信息损失,精准地把幕墙设计数据传递到数控机床,直接用于幕墙构件加工。设计数据的无损传递、数字化自动加工不但可以提升建筑品质,而且可以减少从设计到加工各个环节中的巨大浪费,这或许是未来幕墙行业的工业化发展趋势。

2.将幕墙节点做成模板,辅助招投标:

近来,单元式幕墙的应用越来越多。由于单元式幕墙的板块是在车间加工和组装,所以现场施工人员必须要掌握幕墙不同立面、不同层高、不同类型的板块才能与现场的施工区域一一对应。基于BIM技术完成幕墙的深化设计后,单元面板、龙骨框架、非常规型材这类构件都可以依据数据规划进行唯一的编码,装配出整体建筑的幕墙模型,而可提取数据产生料单。料单中对每根构件都有唯一的编号,通过编号下料加工、管理材料堆放,根据标准单元模板图快速拼装单元。

3.BIM建模,参数导出零件加工图:

未来的设计必将由二维走向三维,BIM技术在未来一定会达到一个深度的应用。由于幕墙本身的特性,BIM技术一定会在幕墙行业具有更加广泛的应用,在幕墙的设计、生产、施工上出现新的变革。

四、通过BIM可以进行幕墙的创作

1. 采用Rhino、Revit等BIM工具可以方便地实施各种易曲面、双曲面和复杂造型设计。

2. 通过参数化的设计方式进行创作。

3. 分割表皮。

4. 分析自然采光效果。

5. 分析反光板和遮阳板。

6. 多种方案对比,选择最佳方案。利用BIM可以得到不同方案的经济指数。(如:建筑面积、体积、表面积;能耗、人体舒适度、窗墙比等参数)

7. 分析幕墙的反光和遮挡

8. 三维打印方案设计的模型

9. 设计幕墙LED灯

10. 设计可视化幕墙灯

BIM模型对比和可视化,确保了设计的品质,减少方案设计时间,提高效率。

可漫游和巡游动画,身临其境,感受设计是否合理。

BIM模型结构计算

1. 复杂的形态可以借助计算软件找型(如:犀牛软件)

2. 计算翘曲量

3. 模拟幕墙的力学和热工性能

(3)深化和节点设计

运用XSTEEL进行复杂钢结构设计,设计钢结构节点

(4)控制设计质量

1. 核查幕墙构建细节

2. BIM三维审图

(5)统计工程量和造价

1. BIM导出材料统计表可以为工程造价、成本核算服务,采集工程量,根据实际情况设置成本科目。

分析生成工程项目计算结果、项目资源消耗量柱状图,这样对于各类成本一目了然。

(6)模型出图

BIM技术可以提升出图质量

后期通过模型进行施工交底,生产预制件,再到工程施工管理以及后期的运维管理中,都会用到BIM技术。

BIM在幕墙中的应用提高了整体工作效率以及项目工程的质量,减少50%的审核时间,精确地管理和监控项目进度。工程量和工程造价大大减少,4D模拟为项目提供更加精准和灵活的施工方案分析以及优化。

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