浅谈BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的应用

贾红艳 邹强 李盛

摘    要：随着信息化技术的不断发展，三维设计系统应运而生，三维设计手段已逐步进入电力、石化、冶金、水利、建筑等各个传统设计领域，成为国内外高水平工程公司工程设计、工程管理的重要辅助手段。本文阐述了BIM信息技术在revit等BIM平台软件构建建筑外立面幕墙设计的具体应用。

关键词：BIM技术;建筑外立面;建筑外立面幕墙设计

1  前言

BIM建筑信息模型是在建筑工程中基于各种相关的信息数据建立模型，并通过模拟真实的信息来建立数字信息。对于建筑外立面幕墙工程而言，这里的建筑信息是每个构件的尺寸、材料和制造商。基于建筑信息数据，利用BIM软件建立辅助幕墙的完整信息，以BIM为载体建立仿真模型，实现了建筑外立面幕墙设计与施工管理的仿真模型。

2  建筑外立面设计概述

从字面意思来理解，建筑外立面指的就是建筑物周围的外部环境与其本身之间的接触面。建筑物的外观展现主要通过外立面达到的，其以直观的方式展示了建筑的外部结构，使观察者获得愉悦的视觉体验，满足其审美需求，增加其购买、居住意愿，由此现代建筑多对于外立面的设计十分看重。建筑立面设计具有高度的统筹性，它集合并统一了建筑美学、建筑构造以及建筑功能三方面的知识，建筑设计师需要利用材质、色彩、形状、比例、尺寸以及这些元素的若干组合，并利用韵律、节奏、次序性、几何形以及差异对比等方式来实现建筑外观美感和室内美感。

3  BIM信息技术在建筑外立面幕墙设计中的应用

3.1  建立外立面幕墙BIM模型

建筑行业的辅助设计从传统的CAD、SketchUp、3Dmax等跨入了一个新的变革时代，那就是三维的Revit辅助设计应用时代，它开启了参数化三维设计的领域[1]。在BIM模型的开始，首先建立BIM模型和参数所需的基本数据，以优化基于幕墙系统的图形，因此将来使用RIVIT软件是方便的。除了这些基本工作外，还收集了与建筑幕墙相关的各种参数和数据，包括型材名称、线形密度、表面处理、长度、生产厂家、成本等，玻璃的顏色、宽度、成本等相关参数。每个材料的其余部分，为了建立数据库，基于BIM模型的信息进入建筑幕墙，从而建立真正的建筑信息模型，而不是构造CAD之类的信息，而不附加任何3D模式。当这些准备就绪时，可以开始使用RevIT软件平台构建BIM模型。

幕墙是一种悬挂在主体结构中的建筑围护结构。因此，为了建立墙体的BIM模型，主要结构必须首先基于BIM模型。BIM模型的主要结构部分一般是由建筑设计单位设计的，幕墙设计单位采用主结构后的BIM模型。通过BIM软件平台，可以进行计算机仿真幕墙安装模拟。

3.2   外立面幕墙BIM模型深化

Revit辅助设计应用时代，它开启了参数化三维设计的领域。建筑参数化设计是建筑设计的辅助设计手段，其运用计算机和智能软件构建出一系列具有某种函数关系的模型，设计师修改其中一个单位模型的参数，被此参数绑定的建筑要素会进行相应的调整。根据图1所示为某项目在Revit中的建筑外立面幕墙模型，所选异形面为建筑外表皮控制面，屋面的分割首先要在该面中提取建筑外立面的控制点，并对控制点所形成的模型单元进行方案比对，从而选择较优方案。

通过Revit功能中的表皮分割功能，可以将图1中墙面分割为不同类型的单元块，结合该建筑立面效果与外表皮材质的特性，对多种立面分割方案进行对比，最终确定以“1/2错缝”进行立面分割，并对横向（U网格）和竖向（V网格）尺寸进行控制，如图2所示。根据空间点的提取功能，还可以相应的得到每块外立面板的空间坐标，从而得到设计师所需要的该材料板的几何属性。

3.3   基于模型，建立二维图纸

传统幕墙图纸设计，主要是绘制二维图纸，用于指导墙体施工，但建筑立面是一个正面的方向，只能看到一个高程。而使用建筑幕墙的BIM模型时，当BIM模型被修改时，随着模型的改变，相应的方向高度将发生变化。根据工作要求及软件各自优势，需要在Revit软件里完成平面深化、立面深化和剖面生成及深化等工作。根据平面深化设计要求，构建及二维表达应满足《BIM构件库应用标准》及《民用建筑BIM设计实施导则》要求;根据立面深化要求，需要在 Revit软件中完成立面应表达材质填充、材质颜色及立面层次表达，构建及二维表达应满足《BIM构件库应用标准》及《民用建筑BIM设计实施导则》要求;而剖面生成及深化是根据最终Revit模型，利用剖切命令创建项目剖面图，根据方案设计要求完善剖面图，包括剖切后各构建显示是否正确，相应标高标注，房间名称等。BIM模型的特性决定了这样的3D图的创建也可以是简单和快速的。在生成2D地图之后，使用RIFIT自身的文本标记和尺寸函数来完成指导施工的2D图。

3.4   优化设计

首先，可利用可视化提升设计效率：（1）该技术中的三维可视功能能够将设计师的设计主体结构模型完整、直观地表现出来，且通过立体形式使外立面幕墙设计360°全面展现出来，不仅降低了设计难度，同时也使其他建筑工程师能够直接在设计中与幕墙设计人员进行沟通与修改，便于业主、建筑方等多方的监督;（2）通过利用该技术能够更直接地将设计中的材料用量、幕墙耗能、室内环境等充分展现出来，实现绿色建筑的同时对其耗能评价提供便利，同时为进一步节省设计成本做到决定性作用。

其次，协同设计提升设计科学性：设计是牵一发而动全身的过程，BIM技术可以将数据信息融合在一个模型中，让建筑的所有参与单位按需提取。所有阶段都可以在这个平台中增加或完善信息。工程的开发单位应是BIM技术的主导方，联合设计单位及施工单位共同参与协同工作系统。

3.5   视觉性能和实时漫游

利用BIM模型软件，整个建筑外立面幕墙可以完全三维漫游，并且可以随时感受到建筑幕墙的整体效果和内部和外部细节。BIM模型还可以结合多媒体动画，进行场地分析，建筑可视化展示，提高与业主的沟通效率，增加项目签约率。BIM技术的可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性五大特点，加强了项目的具象性和交互使用功能。通过适当发挥BIM在建筑外立面幕墙设计中的作用，业主能看到建筑幕墙模拟的最终形状和外观。

4  结语

BIM应用的范围十分广泛，从三维模型构造到性能化分析，从施工模拟到运行策划，从材料统计到项目成本管理。建筑外立面幕墙的设计将利用BIM实现幕墙设计由二维逐渐向三维的转变，这不仅提高了设计质量，而且大大提高了设计效率。它的发展与应用已经为提高设计质量和效率，提高产品的市场生存和竞争力发挥了十分明显的作用，能否实现BIM设计也已经成为一个优秀的建筑设计作品的重要评价指标。

参考文献：

[1] 王国斌，张利敏.Revit软件在建筑设计应用探究[J].房地产导刊，2013.

[1] 谭金锋.浅谈BIM技术在建筑设计中的应用[J].绿色环保建材，2017（5）.

[2] 蒋静.浅谈BIM技术在建筑幕墙设计中的应用[J].商品与质量·建筑与发展，2014.

[3] 苏礼泽.浅谈BIM信息化技术在幕墙工程中的应用[J].深圳土木与建筑，2016（4）：41～44.