BIM技术在公共建筑幕墙工程中的应用研究

郑征

摘 要：随着当前经济水平的迅速发展，建筑幕墙的相关设计方式和理念也在不断创新，建筑幕墙整体工程已经逐渐由原来的整齐化和简约化向复杂化和多元化发展。BIM技术属于一种集协调化和可视化为一体的模式和系统，被广泛应用于建筑行业中。为了进一步探究BIM技术应用于公共建筑幕墙工程的实践路径，简单阐述了BIM技术概况，重点分析了BIM技术的信息化管理和具体应用，希望能为有关人员提供参考。

关键词：BIM技术；公共建筑；幕墙工程

中图分类号：TU767                                    文献标识码：A                             文章编号：2096-6903（2023）07-0015-03

0 引言

公共建筑幕墙工程包含有多项施工环节和活动，属于建筑工程中的关键组成部分。现阶段，公共建筑整体结构形式越来越复杂，特别是对于建筑的美观程度、室内舒适程度以及使用功能等有较高要求，使得幕墙工程也逐渐变得复杂。BIM技术属于新型的一种工程管理模式和设计方法，由于其具有较高的效率而被广泛应用于公共建筑中的不同阶段，它能够在一定程度上提升施工的整体效率，确保成本降低并且按工期完成要求。

1BIM技术概况

1.1 BIM技术概念

BIM技术也被称为建筑信息模型，是立足于三维虚拟技术之上的一种数字信息技术。将BIM技术合理应用于公共建筑工程的各个环节中，能够实现工程在运营维护、施工、规划设计等阶段的全过程信息化管理。BIM技术实质是以信息技术作为基础优势，借助数字模型来智能化管理建筑工程，使得工程的质量和效率得到不断提升的同时，促进施工成本进一步降低，以此促使工程建设的整体质量实现质的提升，从而使得建筑行业实现可持续发展。

1.2 BIM技术特点

在公共建筑的幕墙工程中引入BIM技术，主要是由于该技术有着模拟化、协同化、智能化以及可视化等优点。BIM技术能够以建立模型等形式来将建筑物实体清晰呈现，帮助设计者对建筑物的特性和构造有一个直观的了解，并在建筑幕墙的实际安装中能够以此为依据设计相关图纸，让工程实际与设计内容相符合。

运用BIM技术所设计出来的图纸比平面图纸更立体，能够避免因为图纸模糊而遗漏重要项目信息。在公共建筑中应用BIM技术来对幕墙进行干预，通过多维、三维等形式将建筑预期的效果进行呈现，用户能够对建筑项目有一个初步的了解，并与用户需求相结合来优化调整设计方案。建筑幕墙BIM的应用如图1所示。

利用BIM技术能够建立起一个互动平台，可以在一定程度上实现跨部门沟通，促进各部门协同合作的效率进一步提高。BIM技术还具有一定的模拟性，能够对建筑幕墙工程进行模拟分析。如在施工前，对工程预期效果、施工进度以及施工流程进行有效模拟，以为项目方案的设计优化提供数据参考。还可以在设计环节或者施工环节模拟工程中可能出现的问题，并有针对性地采取相应措施来管理和控制施工成本、进度以及质量[1]。

1.3 BIM技术的应用核心

BIM技术属于建筑工程智能化和数字化的一种表示，能够将其用于建筑物的运营、建造、规划以及模拟中。该技术旨在提升协作水平的同时，促进行业生产率的增长，其能够给建筑行业的相关流程以及组织碎片化等带来显著改善。

现代化的公共建筑幕墙设计有独特的造型，常常出现不同形式的外表皮，因此对于龙骨结构也有较高的稳定性要求。在现场安装钢结构过程中还需要综合沉降量等相关因素进行考虑，准确定位结构，同时由于公共建筑有较大的机电系统体量，其管线的整体布置较为复杂，再加上建筑外形并不固定使得管线的排布难度进一步加大。

BIM技术在幕墙工程中主要体现在建造过程、结构辅助设计以及形体表现等方面[2]。利用BIM技术还能够展开横向支撑、箱型桁架建模，通过三维形式来对檩条坐标点进行获取，在施工过程中借助全站仪来对空间展开精确定位，以此实现檩条结构层精确安装的目的。在BIM参数和扫描复测的基础上，将其与模型数据和玻璃幕墙相结合进行加工和生产，可以在一定程度上提高玻璃容差和幕墙龙骨的精准度。

公共建筑幕墙的工程相对庞大，在此过程中涉及方方面面。在对公共建筑幕墙进行三維管线的综合设计过程中，可以通过BIM技术来进行干预，在BIM技术的辅助下，可以展示出相应模型，旨在对建筑幕墙的整体状态进行模拟，其整体三维矫正的过程有着较高的准确性和科学性。在此过程中，按照传统方式进行设计就会暴露出很多问题，主要表现为工程项目关联性和规范性相对较差，且属于专业性的整体空间高度并不吻合，和专业配合度之间也缺乏紧密联系。应用BIM技术可以最大限度减少理论和实际之间存在的不合理偏差问题，同时保证科学性、准确性。如果想要进一步修改模型参数，仅仅只需要略微改动以下系统模型，就可以进一步修改实时关联的各项参数，从而保证设备参数的系统性和准确性。

2 BIM技术在公共建筑幕墙工程中的具体应用

2.1 幕墙建模

BIM技术在公共建筑幕墙工程中最重要的一个环节就是材料建模，若在施工之前准备好建模工作，就可以直接借助BIM技术来展开后续操作。合理借助BIM技术完成建模工作，按照钢结构要求来对施工图纸进行设计并对三维节点展开放样。一般情况下，建模所用的软件有很多，但是要按照工程要求来合理进行选择。

在建模过程中若以嵌套式为主要形式，通常需要考虑使用的材料，在此过程一般采用的软件为Revit等。借助此类软件进行材料建模，Revit软件能够通过面或者点的形式展开建模，同时还能够事先对幕墙施工期间所涉及到的不同材料进行处理，并通过一系列程序完成材料建模[3]，比如尺寸、材质、控制件等操作，能够在一定程度上精确施工数据。

嵌套族指的是在同一单元幕墙中将不同的族进行镶嵌，若当前为结构幕墙，那么完成结构建模之后就能够继续进行幕墙建模。这是一种相对较为简单的方法，若是幕墙结构属于较为复杂的形式，就要按照规格以及其他相关因素生成基础嵌套族，从而完成材料的一整套建模工作。

幕墙建模需要在全部材料建模均完成后方可继续开展。在幕墙建模初期，该项目的相关人员需要对模板进行统一处理，模板处理完成后，将CAD版轴网以及幕墙剖面图和立面图导入，再继续将材料模型进行导入，就可以处理幕墙剖面图和立面图。设计人员还需要深化图纸设计，深入分析并研究图纸之后将其不明确或者缺失的地方标出。在幕墙设计环节，要想实现钢结构的制作加工会有一定的难度，而借助BIM技术来优化图纸，就会最大程度地降低钢结构制作和加工难度。在设计前，需将图纸中的缺陷和不足找出来，借助钢结构制造和加工来建立BIM平台，再以BIM技术将钢结构中不同环节展开可视化操作和处理，如钢结构中常见的螺栓、材料等相关问题。将这些问题处理完成后，就可以借助计算机技术模拟出钢结构的构件，待一切准备就绪后就能够生成钢结构设计加工图纸，以此可以用来当作后续玻璃幕墙的参考材料。BIM技术在幕墙设计中的应用如图2所示。

2.2 BIM技术在公共建筑幕墙设计中不同阶段的应用

2.2.1 在设计规划阶段的应用

在规划过程中需要综合分析本次公共建筑项目，深入了解项目当地的地形、气候等条件，全面掌握工程预期收益、成本预算以及结构主体的设计。随后立足于经济和技术两方面来对项目进行可行性分析。可以借助BIM技术来分析项目地貌地形，以此建立一个初期的模型，再初步分析项目地环境，由此制定一份合理的规划方案，并综合一些有关因素来训责最佳方案。

此外，在设计过程中，可借助专业的建模软件将项目预期效果进行直观展示。不同专业的设计师利用BIM模型完成沟通工作，能够在一定程度上缩短设计后期周期。

2.2.2 在施工阶段的应用

在公共建筑幕墙施工过程中，需要将原定的设计方案完全呈现出来。此时就要保证所有资料和施工图纸数据是完整且精确的。借助BIM技术能够最大程度地保证实际情况和模型基本相符。在建模过程中需要仔细审核设计图纸，以减少后续施工出现的变更次数。在整体施工之前要做好安全交底、技术交底以及技术准备等工作，确保建筑幕墙工程能够顺利推进。在施工前可借助BIM技术来对施工流程进行模拟，对施工设计方案进行优化，促使施工过程中不同环节工作人员均能够实现协同合作。这不仅能够使得工程的安全性和精确性得到提高，还能够进一步缩短施工的整体周期，促进施工成本进一步降低。此外，BIM 技术用于工程计量过程中，可以给物资人员以及商务等节约一定的时间，且数据会随着技术方案和设计需求的变化而产生改变，保证了数据实时更新与前后方案中的数据比对有效性。

2.2.3 在维护和运营阶段的应用

在公共建筑幕墙工程完成以后，科学合理的维护和运营能够进一步提高工程项目使用寿命，给建设单位带来经济和社会双重效益。借助BIM技术能够实现项目整体的动态可视化管理，使用BIM运营维护和模型来准确定位幕墙的位置，有利于及时发现幕墙工程中最常见的问题，精细查询设施设备的资料和维护清单。按照基础数据有针对性地制定维护和检修计划，实现预警分析、设备管理以及信息查询等高效管理，促进运用管理水平进一步提高。

3 施工过程信息化管理

3.1 布置三维场地

以往对于公共建筑幕墙工程的场地布置，均是由现场工作人员结合自身经验并按照CAD平面图完成的。但是因为图纸属于二维平面图，在一定程度上缺乏纵深布置水平，所有很难及时发现场地在布置过程中出现的问题。

利用BIM技术来合理优化施工场地，能够有效解决施工设备出现运输路线冲突或者搬运时间过长等问题。在实际操作过程中，可以借助三维场布软件来对场地进行布置，再与公共建筑项目的实际情况相结合，在BIM软件中导入二维图纸，与施工经验和地质情况结合来进一步确定基坑的实际开挖深度，以此来建立一个三维的结构模型和基坑模型。在幕墙材料加工区和堆放区布置三维场地过程中，需要按照加工机械等比例完成建模规划，立足于BIM技术可模拟性和可视化的特点，按照道路红线来科学调配材料整体运输线路，模拟幕墙材料的进场路线，可保证材料方便、快捷且通畅的运至现场。

在模拟进场路线和材料堆场的过程中，现场堆放材料的临床场地布置要综合货车进退以及卸货等因素考虑，同时还要方便材料垂直运输和水平运输。对施工区、办公区以及生活区展开合理且科学的三维布置，能够在一定程度上解决因不合理的场地布置而导致的施工現场混乱问题，有助于节约成本并缩短施工周期。

3.2 二维码辅助构件施工

利用BIM技术在云平台中导入幕墙的龙骨结构，能够对模型信息进行轻量化浏览。钢结构的构件在出厂之前，可以提取相关的模型数据并形成料单，生成一个自定义的构件二维码，并在二维码的模板中加入一些现场施工所涉及到的信息，比如验收人信息、钢结构出场或者进场时间以及材料的几何参数等。在加工环节，每个龙骨构件均需要粘贴特定二维码，方便工作人员精准定位每个构件的具体位置，以此提高精细化施工的效率。

4 结束语

公共建筑幕墙工程随着社会和科技的发展已经在不断实现高度透明化、信息化以及科技化，由此可以看出，BIM技术在公共建筑幕墙工程中具备一定的优势潜力，特别在当下建筑行业迅猛发展的前提下，会有越来越多的建筑幕墙工程引用BIM技术，从而推动建筑行业实现高效可持续发展。

参考文献

[1] 陈亮，王鸣，金舜杰，等.参数化BIM技术在复杂幕墙施工中的应用研究[J].建筑结构，2021，51（S1）：1239-1244.

[2] 林业文.BIM技术在异形曲面幕墙施工中应用——以建瓯市博物馆新建项目为例[J].福建建筑，2020（3）：122-125.

[3] 周肖飞，张世豪，唐干，等.埃及新首都CBD标志塔外幕墙工程BIM技术应用研究[J].土木建筑工程信息技术，2020，12（2）： 44-49.