幕墻工程項目中BIM技術(shù)的適用性
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摘要:闡述了工程結(jié)構(gòu)中幕墻工程的工程技術(shù)特點及行業(yè)管理革新的需求，基于BIM技術(shù)可視化及協(xié)同設(shè)計優(yōu)勢，論述了BIM技術(shù)在幕墻工程項目中的適用性。結(jié)合典型的工程案例分析了bim技術(shù)在幕墻工程項目的設(shè)計、施工、項目驗收、后期運營等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的作用與優(yōu)勢，指出了BIM技術(shù)的廣泛應(yīng)用是幕墻工程行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
關(guān)鍵詞:幕墻工程，BIM技術(shù)，方案設(shè)計，施工管理
引言
信息技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使BIM技術(shù)能夠在工程建設(shè)領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。由于幕墻工程結(jié)構(gòu)造型多變、系統(tǒng)種類多樣、施工節(jié)點復(fù)雜、與其他多個專業(yè)深度交叉，這給幕墻工程帶來了很大挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)擁有信息整合、可視化設(shè)計和工程協(xié)調(diào)等強(qiáng)大功能，可為幕墻工程項目提供巨大幫助，推動幕墻行業(yè)向技術(shù)更高、產(chǎn)品更優(yōu)、品質(zhì)更好的方向發(fā)展。
1國內(nèi)幕墻行業(yè)現(xiàn)狀
1．1國內(nèi)幕墻行業(yè)發(fā)展特點
1)幕墻企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。在國內(nèi)幕墻行業(yè)，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家政策的不斷出臺，業(yè)主方關(guān)注的方向發(fā)生了改變，不再只是對價格嚴(yán)格把控，而是更加強(qiáng)調(diào)設(shè)計的優(yōu)化、外觀的美感和產(chǎn)品的質(zhì)量，同時，對幕墻施工單位的要求更加全面，在施工技術(shù)、企業(yè)業(yè)績、資金運轉(zhuǎn)、人才隊伍和管理能力等方面都會進(jìn)行評估。幕墻施工單位要想更具有行業(yè)競爭力，這就必然要進(jìn)行企業(yè)革新，向著資源集成化、經(jīng)營規(guī)?；⑸a(chǎn)精益化的方向發(fā)展。2)幕墻行業(yè)富有生機(jī)和活力。隨著國家對發(fā)展區(qū)域的規(guī)劃，使得幕墻市場不再拘泥于北京、上海、廣州、深圳、武漢等一線城市，幕墻裝飾產(chǎn)品也成為了二三線城市的新寵，市場區(qū)域在不斷地擴(kuò)大，市場需求也在極速增長。在城市化進(jìn)程不斷加快的趨勢下，建筑幕墻的市場需求空前巨大，幕墻裝飾不再只是以辦公建筑為載體，同時，在商業(yè)、旅游和交通運輸類等建筑中有著巨大發(fā)展空間。幕墻行業(yè)巨大的發(fā)展前景，使得幕墻企業(yè)在迅速地擴(kuò)大，也有眾多資本把目光投入到這一行業(yè)當(dāng)中。3)快速的技術(shù)革新和產(chǎn)品淘汰。在科技快速發(fā)展的時代背景下，我國幕墻行業(yè)在材料、技術(shù)、工藝等方面不斷地進(jìn)行更新?lián)Q代，引領(lǐng)著國際發(fā)展趨勢，向著高效節(jié)能、綠色環(huán)保、高技術(shù)化的方向發(fā)展。幕墻企業(yè)對幕墻裝飾產(chǎn)品研發(fā)的力度和投入都非常大，不斷推出雙層呼吸式幕墻、光伏幕墻、綠色生態(tài)幕墻等高新產(chǎn)品，打開了中高端市場。
1．2國內(nèi)幕墻工程技術(shù)及管理現(xiàn)狀
1)設(shè)計階段。由于幕墻設(shè)計專業(yè)是近些年新興專業(yè)，很多設(shè)計院一般沒有相關(guān)設(shè)計專業(yè)，進(jìn)而缺乏在設(shè)計管理方面的相關(guān)經(jīng)驗，對于大型幕墻工程，一般會聘請幕墻專業(yè)顧問公司來進(jìn)行相關(guān)工作，如節(jié)點、構(gòu)造、工藝等方面進(jìn)行監(jiān)督審查，而設(shè)計院主要負(fù)責(zé)飾面材質(zhì)、顏色、分格等幕墻外裝飾效果方面進(jìn)行控制把關(guān)。在這種多方參與的設(shè)計體系下，有效溝通不順利，加大了在時間、人力和物力上的投入，技術(shù)問題發(fā)生的概率也會增加。同時，要想達(dá)到成本控制最優(yōu)，無疑設(shè)計階段是最好的選擇，在設(shè)計階段嚴(yán)格管控，也是對工程質(zhì)量的最佳保證。因此，各方的信息溝通和有效交流成為了項目成敗的重要因素之一。2)加工階段。幕墻工程在有關(guān)圖紙和相關(guān)設(shè)計資料對幕墻的重要構(gòu)造，都會進(jìn)行文字說明和圖紙表達(dá)，由于構(gòu)件一般是工廠預(yù)制，在制作過程中，設(shè)計階段沒有充分考慮加工工藝的差異，導(dǎo)致有關(guān)描述不符實際情況，這會給以后的現(xiàn)場安裝的環(huán)節(jié)制造技術(shù)問題。幕墻工程中構(gòu)造節(jié)點是非常重要的環(huán)節(jié)，然而這種節(jié)點在幕墻工程中眾多，又因施工圖紙對安裝節(jié)點不能逐一進(jìn)行詳細(xì)表達(dá)，會出現(xiàn)子項目工程的錯項、漏項，嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。目前，在圖紙設(shè)計和加工過程中存在以下突出問題:a．各階段銜接不好;b．所屬專業(yè)范疇不同;c．加工詳圖管理的問題。3)施工階段。幕墻施工企業(yè)在項目的技術(shù)管理方面，對于一些在施工過程中常見的技術(shù)問題都能夠有針對性的去解決，也會制定相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、措施及管理制度，做到快速解決相關(guān)問題。但是幕墻工程是一個綜合性技術(shù)項目，涵蓋了設(shè)計、加工、施工等技術(shù)流程，并非常注重各個專業(yè)配合、流程銜接、質(zhì)量控制等因素，這也是幕墻工程在建筑技術(shù)領(lǐng)域的重要特征。然而，幕墻施工企業(yè)很難實現(xiàn)有效地把控，由于部門職能不同、信息反饋滯后，使其整個過程無序分散，導(dǎo)致問題惡化或拖延，從而嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。
2BIM技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢
2．1可視化，協(xié)同設(shè)計
BIM工具是一種三維可視化的設(shè)計工具，利用BIM技術(shù)可以更便捷地協(xié)助設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計工作，在設(shè)計過程中更有立體感和畫面感，可以有效避免設(shè)計過程中的錯誤。因為在幕墻工程施工過程中，對幕墻安裝工藝的準(zhǔn)確性有更高要求，如果施工圖紙出現(xiàn)了碰撞沖突的問題，會浪費幕墻材料，從而提高了成本，同時也會導(dǎo)致施工工藝質(zhì)量不過關(guān)。因此，利用BIM三維可視化的優(yōu)勢可以幫助設(shè)計人員減少此類設(shè)計沖突。同時，幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計團(tuán)隊能夠在BIM技術(shù)的協(xié)助下高度參與到幕墻工程項目中，并且使幕墻結(jié)構(gòu)通過BIM工具三維模型的動態(tài)展示，讓設(shè)計團(tuán)隊有更加明確的設(shè)計任務(wù)分工，更有針對性地對所承擔(dān)的設(shè)計任務(wù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，使結(jié)構(gòu)更加合理和經(jīng)濟(jì)，最后再利用BIM技術(shù)進(jìn)行資源整合，這樣開展設(shè)計任務(wù)更加具有計劃性，同時使幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計的工作效率得到了極大地提高。
2．2項目管理信息化
由于建筑幕墻結(jié)構(gòu)造型多變、系統(tǒng)種類多樣、施工節(jié)點復(fù)雜、與其他多個專業(yè)深度交叉，所以對傳統(tǒng)工程管理方式充滿了挑戰(zhàn)，而BIM技術(shù)給幕墻工程管理帶來了便利性。幕墻工程項目管理是一項綜合性的項目管理，BIM技術(shù)能很好地對各環(huán)節(jié)進(jìn)行可視化、精細(xì)化的管理，提高管理效率和降低管理風(fēng)險。幕墻工程項目是需要多方參與并有效溝通和協(xié)調(diào)管理才能完成的工程項目，又由于各方責(zé)任不同，可能導(dǎo)致實時信息傳遞不準(zhǔn)，實際情況反饋不及時，從而耽誤工程進(jìn)度和影響工程施工工藝質(zhì)量。然而，基于BIM技術(shù)的項目管理平臺可以有效地減少矛盾沖突，使項目方案得到優(yōu)化，另一方面，利用BIM信息整合能力通過對施工的模擬和可視化可以在各個工種人員面前清晰展示，并指導(dǎo)施工，在加快施工進(jìn)度的同時也保證了施工質(zhì)量。
3工程案例
上海中心大廈位于上海浦東陸家嘴金融中心區(qū)域(見圖1)，總高度632m，地下5層、地上121層，造型美觀，具備“內(nèi)圓外三角形”的“自下而上收縮”的綠色設(shè)計理念。外墻采用以雙層單元式玻璃幕墻為主，使其具有動態(tài)美感，同時，還兼顧了其外圍護(hù)結(jié)構(gòu)高效節(jié)能的優(yōu)點。由于上海中心大廈幕墻工程體量龐大，主樓的玻璃幕墻達(dá)到14萬m2，支撐體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜(見圖2)，外幕墻共19317個單元板塊是無一相同的異型單元板，幕墻工程共分為9區(qū)，以主體結(jié)構(gòu)的8道桁架層為分界，每個區(qū)域的幕墻自成獨立體系。整個玻璃幕墻體系要綜合考量抗臺風(fēng)、抗地震、高低溫差變形、幕墻玻璃板塊加載自重等各種環(huán)境因素影響下，幕墻變形及結(jié)構(gòu)安全實施的控制。因此對其結(jié)構(gòu)的安全性、變形控制、施工安裝精度的要求極具挑戰(zhàn)性。實踐證明BIM技術(shù)的應(yīng)用為該項目上述難題的系統(tǒng)性解決提供保證，其作用表現(xiàn)在:1)設(shè)計階段BIM方案模型的創(chuàng)建解決了復(fù)雜設(shè)計在各個專業(yè)間的有效銜接的問題。借助BIM模型蘊(yùn)含豐富的建筑物結(jié)構(gòu)信息的特點和功能，利用BIM模型的設(shè)計能力與可視性，在設(shè)計交底和圖紙會審工作中，提供了最便利、最直觀的專業(yè)間的溝通手段，有效的解決了建筑方案、結(jié)構(gòu)構(gòu)造與幕墻設(shè)計等各個相關(guān)環(huán)節(jié)設(shè)計方案的銜接問題，BIM模型在指導(dǎo)設(shè)計方案設(shè)計及施工圖設(shè)計中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。2)基于BIM技術(shù)的幕墻深化設(shè)計高質(zhì)、高效。在設(shè)計階段采用了BIM建模技術(shù)對設(shè)計方案模型進(jìn)行了信息完善，更加符合現(xiàn)場實際情況。在深化設(shè)計的過程中，利用BIM模型通過定制的族模塊，建立可指導(dǎo)加工圖設(shè)計的三維立體，能夠精準(zhǔn)指導(dǎo)幕墻單元模塊工廠化預(yù)制加工，避免出現(xiàn)現(xiàn)場安裝誤差，使得工作效率和安裝準(zhǔn)確性都有了大幅提升。3)用BIM技術(shù)指導(dǎo)幕墻施工降低成本、節(jié)省工期。利用BIM技術(shù)為施工單位的施工決策提供技術(shù)支持，三維施工的模擬減少了施工過程的錯、漏、碰、缺的問題，大幅提高安裝的成功率，避免了重復(fù)施工對工期、人力、材料的浪費，同時也為方案優(yōu)化、施工組織方案提供了科學(xué)依據(jù)，BIM平臺提供的數(shù)據(jù)可讓項目管理更加安全有序，并可實現(xiàn)幕墻工程全生命周期的工程管理。
4結(jié)論與展望
幕墻工程中引入BIM技術(shù)是當(dāng)代建筑技術(shù)發(fā)展的里程碑式技術(shù)應(yīng)用，通過BIM三維協(xié)作平臺和可視化的信息傳遞，可以為實現(xiàn)設(shè)計、施工一體化提供良好的技術(shù)平臺及解決方案，提高現(xiàn)有的技術(shù)及管理的水平，提升幕墻工程施工質(zhì)量，增加業(yè)主對工程產(chǎn)品的滿意度，同時，建設(shè)參與的各方也會有更大的回報。在競爭激烈的幕墻行業(yè)，要想增強(qiáng)企業(yè)競爭力、長遠(yuǎn)發(fā)展和提升管理能力，應(yīng)用BIM技術(shù)和革新管理模式已是必然趨勢。
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作者：韓冰 于克蛟 單位：黑龍江省建筑設(shè)計研究院