基于现代建筑幕墙设计中BIM技术的应用研究

张阳

广东世纪达建设集团有限公司

摘要:目前，我国建筑行业处于信息化快速发展的关键时期，BIM 技术作为一种典型的信息技术，在建筑幕墙设计领域有着举足轻重的地位。利用 BIM 技术可有效提高设计效率、减少设计误差、直观呈现构件空间位置，为建筑幕墙工程发展提供了更多的可能性。文章主要在建筑幕墙设计中的应用 BIM 技术进行了研究探讨，希望能为建筑幕墙设计同行提供一些有益的借鉴。

关键词：建筑幕墙；BIM；幕墙设计；应用

1、前言

随着我国建筑行业的快速发展，人们对于建筑物的要求不仅仅停留在安全性、适应性等方面，对建筑外观提出了更高的要求，越来越来的建筑采用幕墙来提升整体观赏效果。通常情况下，建筑幕墙不只包含一个结构，而是由多个结构共同组合而成，这在一定程度上增加了建筑幕墙设计的难度。BIM技术就可以在施工前深化设计，在navisworks等可视化和仿真软件上进行碰撞检查，提前预判施工中可能出现的误差和矛盾，采取预制加工，节省人力物力。因此，建筑幕墙设计人员要研究BIM技术的应用特点，注重在建筑幕墙设计、施工中的有效应用，打造绿色建筑和信息化发展，推动我国建筑行业健康平稳发展。

2.BIM技术概念

BIM 技术又称建筑信息模型，它是涵盖了建筑全生命周期中所产生的全部信息数据、准确描述建筑物构件状态信息和集合信息的数据化工具，具有提供信息共享传递、信息自动收集与统计整理等使用功能。同时，BIM 技术可以被视作一个采取数字化表达形式的共享知识资源库，在建筑设计、工程建造方面发挥着提供决策支持、可视化沟通、多专业集成设计等多重作用。BIM技术的应用优势主要体现在智能化设计、可视化设计、协同设计三方面。利用BIM 技术的模拟性，使用Ecotect、BIM360等软件的自带工具将幕墙设计方案导入软件中，进行模拟试验、热工分析等功能性试验，通过三维可视化模型和动画演示，模拟建筑幕墙建造过程和不同环境条件下的使用工况，从而判断建筑幕墙设计方案的可行性，展示设计效果，帮助设计人员发现方案缺陷和设计错误，辅助人工完成智能对象数据交换等任务。简单来讲，就是利用 BIM 技术强大的数据处理能力和自动化程度，代替人工完成一些基础设计，通过模拟试验等功能提供决策支持，约束指导设计工作开展。利用 BIM 平台的技术协调性，将各个专业的设计方案和信息模型中的信息数据上传到 BIM 数据库进行汇总整理，以保持各专业模型之间的连接，在任意 BIM 模型信息与方案内容发生变动时，平台将对其他专业模型进行实时更新，并使用软件自带的碰撞检测工具检查构件是否存在软硬碰撞问题，缓解专业冲突，避免在后续设计方案整合环节产生过多的设计错误。同时，BIM 平台也为各专业设计人员和工程参建单位提供了实时沟通渠道，可以直接在 BIM 平台上召开视频会议，相互交流设计意图、经验，协同解决设计缺陷，减少后期修改。

3、现代建筑幕墙设计中BIM 技术的应用

3.1可视化设计

在建筑幕墙设计中，通过BIM技术的有效应用，在三维数字化模型的基础上，体现设计的可视化特点，这种设计方式打破了传统二维图形的局限性，设计人员可以和施工单位、监理单位、建设单位等进行更好的沟通。在可视化功能的基础上，可以实现建筑幕墙的局部设计和整体布局的自由转化，从整体结构出发，有效减少了局部设计中可能出现的误差，提升建筑幕墙设计的整体性。

3.2幕墙方案设计

设计人员根据工程实际情况制定幕墙板块划分方案，需要综合分析幕墙外立面效果、建筑室内使用功能需求、幕墙系统基本构造、施工与使用成本、材料性能和尺寸参数等因素。例如，从追求幕墙外立面效果角度来看，根据 BIM 模型呈现内容，帮助设计人员掌握不同幕墙板块划分方案下线条形成情况是否符合设计意图、满足幕墙力学性能和节能要求。从满足建筑室内功能需求的角度出发，利用 BIM 模型检查幕墙板块划分方案是否会导致单块玻璃板材跨越多个房间和两个以上防火分区，并对幕墙板块划分方案加以调整，避免因此造成建筑防火分区失效。这样可帮助设计人员量化评价各套建筑幕墙设计方案的实施效果和综合分值，综合考虑其使用性能、造价成本、工期等，从中选择最佳方案作为建筑幕墙初步设计方案，为后续深化设计提供思路，如加强建筑幕墙结构的保温隔热性能和控制光污染指数。

3.3幕墙系统建模与深度建模

建立三维可视化信息模型是保证后续建筑幕墙设计工作顺利进行的关键，也是应用 BIM 技术的前提。因此，在建筑幕墙设计期间的首要任务是根据已掌握的工程信息，使用 Revit、ArchiCAD等建模软件建立幕墙系统的 BIM 模型。在软件中直接创建常规族文件或是在线、面基础上创建常规族文件，在软件中导入单元节点图，调整尺寸，处理所需运用的材料模因，依次设置拉伸、融合、旋转处理，设定幕墙构件的模空间、材质、尺寸等基础数据，并在常规族中镶嵌另一个族，采取放样的方法获取幕墙框架，使各段折线生成为独立板块，单独调节各处建筑幕墙板块的数值，以提高模型的真实度。使用软件双向关联功能提高优化效率与模板数据的精确度，统计项目所用机具设备与材料信息，以获取设备材料明细表，根据设计要求调整明细表内容，补充材料材质、品种型号、尺寸等信息。将所创建的模拟板块和建构加工图进行组装处理，呈现出模拟组装操作过程，组装完成后完成建筑幕墙 BIM 建模任务。

3.4幕墙施工图设计

在幕墙施工图设计期间，BIM 技术主要用于处理异形幕墙问题、提供技术验证与三维绘图。其中，针对异形幕墙问题，利用 BIM 技术的三维模拟环境进行建筑幕墙基础建设，重新划分建筑模型表皮和优化形状规格，解决设计图与 BIM 模型中存在的非标准性面板，避免后续出现卡扣、返工等问题。在提供技术验证方面，由于建筑幕
墙结构复杂、涉及专业众多、容易产生专业矛盾，可利用 BIM 碰撞检测功能进行幕墙结构内部、幕墙与建筑主体结构间的碰撞分析试验。例如，检查表面排水沟与主体桁架之间是否冲突碰撞或存在干涉问题，或是出现幕墙与暖通、机电等专业的碰撞问题，生成碰撞检查报告，提供协调设计数据。在三维绘图方面，使用 Revit 三维制图软件，利用 BIM 模型可以快速生成二维平面图纸和三维可视化图纸，在后续施工期间出现设计变更问题时，通过软件模型联动功能，可以自动变更调整BIM 模型和三维图纸内容。

    3.5 3D模拟碰撞检测

从建筑幕墙的基本结构来看，由于组成构件较多，同时在排列方式上相对复杂，在设计过程中要强化模拟碰撞检测力度，从而有效避免施工交叉碰撞的情况。BIM技术具备可视化的优势，通过构建3D模型，在碰撞检测时对设计图纸进行还原，以三维模型展现出来，参见人员可以根据检测结果对碰撞进行修正，从而避免施工中可能出现的碰撞情况。

4、结束语

综上所述，BIM技术是一种非常先进、超前的技术，其可以用在很多领域。建筑幕墙设计中BIM技术的应用有效提升了建筑幕墙设计效果，有利于建筑幕墙设计的科学化、合理化发展。

参考文献:

[1]李涛，周佶.BIM技术在幕墙结构可靠性检测中的应用研究[J].江苏建筑，2019，02:49-51+71.

[2]任璆，戈宏飞.三维建模Rhinoceros软件在幕墙设计中的应用[J].机电工程技术，2018(07)：164-167.