賈紅艷 鄒強(qiáng) 李盛

摘? ? 要：隨著信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，三維設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，三維設(shè)計(jì)手段已逐步進(jìn)入電力、石化、冶金、水利、建筑等各個(gè)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，成為國(guó)內(nèi)外高水平工程公司工程設(shè)計(jì)、工程管理的重要輔助手段。本文闡述了BIM信息技術(shù)在revit等BIM平臺(tái)軟件構(gòu)建建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑外立面;建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)

1? 前言

BIM建筑信息模型是在建筑工程中基于各種相關(guān)的信息數(shù)據(jù)建立模型，并通過(guò)模擬真實(shí)的信息來(lái)建立數(shù)字信息。對(duì)于建筑外立面幕墻工程而言，這里的建筑信息是每個(gè)構(gòu)件的尺寸、材料和制造商?；诮ㄖ畔?shù)據(jù)，利用BIM軟件建立輔助幕墻的完整信息，以BIM為載體建立仿真模型，實(shí)現(xiàn)了建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)與施工管理的仿真模型。

2? 建筑外立面設(shè)計(jì)概述

從字面意思來(lái)理解，建筑外立面指的就是建筑物周?chē)耐獠凯h(huán)境與其本身之間的接觸面。建筑物的外觀(guān)展現(xiàn)主要通過(guò)外立面達(dá)到的，其以直觀(guān)的方式展示了建筑的外部結(jié)構(gòu)，使觀(guān)察者獲得愉悅的視覺(jué)體驗(yàn)，滿(mǎn)足其審美需求，增加其購(gòu)買(mǎi)、居住意愿，由此現(xiàn)代建筑多對(duì)于外立面的設(shè)計(jì)十分看重。建筑立面設(shè)計(jì)具有高度的統(tǒng)籌性，它集合并統(tǒng)一了建筑美學(xué)、建筑構(gòu)造以及建筑功能三方面的知識(shí)，建筑設(shè)計(jì)師需要利用材質(zhì)、色彩、形狀、比例、尺寸以及這些元素的若干組合，并利用韻律、節(jié)奏、次序性、幾何形以及差異對(duì)比等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑外觀(guān)美感和室內(nèi)美感。

3? BIM信息技術(shù)在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

3.1? 建立外立面幕墻BIM模型

建筑行業(yè)的輔助設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的CAD、SketchUp、3Dmax等跨入了一個(gè)新的變革時(shí)代，那就是三維的Revit輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)代，它開(kāi)啟了參數(shù)化三維設(shè)計(jì)的領(lǐng)域[1]。在BIM模型的開(kāi)始，首先建立BIM模型和參數(shù)所需的基本數(shù)據(jù)，以?xún)?yōu)化基于幕墻系統(tǒng)的圖形，因此將來(lái)使用RIVIT軟件是方便的。除了這些基本工作外，還收集了與建筑幕墻相關(guān)的各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，包括型材名稱(chēng)、線(xiàn)形密度、表面處理、長(zhǎng)度、生產(chǎn)廠(chǎng)家、成本等，玻璃的顏色、寬度、成本等相關(guān)參數(shù)。每個(gè)材料的其余部分，為了建立數(shù)據(jù)庫(kù)，基于BIM模型的信息進(jìn)入建筑幕墻，從而建立真正的建筑信息模型，而不是構(gòu)造CAD之類(lèi)的信息，而不附加任何3D模式。當(dāng)這些準(zhǔn)備就緒時(shí)，可以開(kāi)始使用RevIT軟件平臺(tái)構(gòu)建BIM模型。

幕墻是一種懸掛在主體結(jié)構(gòu)中的建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)。因此，為了建立墻體的BIM模型，主要結(jié)構(gòu)必須首先基于BIM模型。BIM模型的主要結(jié)構(gòu)部分一般是由建筑設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的，幕墻設(shè)計(jì)單位采用主結(jié)構(gòu)后的BIM模型。通過(guò)BIM軟件平臺(tái)，可以進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真幕墻安裝模擬。

3.2? ?外立面幕墻BIM模型深化

Revit輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)代，它開(kāi)啟了參數(shù)化三維設(shè)計(jì)的領(lǐng)域。建筑參數(shù)化設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)的輔助設(shè)計(jì)手段，其運(yùn)用計(jì)算機(jī)和智能軟件構(gòu)建出一系列具有某種函數(shù)關(guān)系的模型，設(shè)計(jì)師修改其中一個(gè)單位模型的參數(shù)，被此參數(shù)綁定的建筑要素會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。根據(jù)圖1所示為某項(xiàng)目在Revit中的建筑外立面幕墻模型，所選異形面為建筑外表皮控制面，屋面的分割首先要在該面中提取建筑外立面的控制點(diǎn)，并對(duì)控制點(diǎn)所形成的模型單元進(jìn)行方案比對(duì)，從而選擇較優(yōu)方案。

通過(guò)Revit功能中的表皮分割功能，可以將圖1中墻面分割為不同類(lèi)型的單元塊，結(jié)合該建筑立面效果與外表皮材質(zhì)的特性，對(duì)多種立面分割方案進(jìn)行對(duì)比，最終確定以“1/2錯(cuò)縫”進(jìn)行立面分割，并對(duì)橫向（U網(wǎng)格）和豎向（V網(wǎng)格）尺寸進(jìn)行控制，如圖2所示。根據(jù)空間點(diǎn)的提取功能，還可以相應(yīng)的得到每塊外立面板的空間坐標(biāo)，從而得到設(shè)計(jì)師所需要的該材料板的幾何屬性。

3.3? ?基于模型，建立二維圖紙

傳統(tǒng)幕墻圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，主要是繪制二維圖紙，用于指導(dǎo)墻體施工，但建筑立面是一個(gè)正面的方向，只能看到一個(gè)高程。而使用建筑幕墻的BIM模型時(shí)，當(dāng)BIM模型被修改時(shí)，隨著模型的改變，相應(yīng)的方向高度將發(fā)生變化。根據(jù)工作要求及軟件各自?xún)?yōu)勢(shì)，需要在Revit軟件里完成平面深化、立面深化和剖面生成及深化等工作。根據(jù)平面深化設(shè)計(jì)要求，構(gòu)建及二維表達(dá)應(yīng)滿(mǎn)足《BIM構(gòu)件庫(kù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》及《民用建筑BIM設(shè)計(jì)實(shí)施導(dǎo)則》要求;根據(jù)立面深化要求，需要在 Revit軟件中完成立面應(yīng)表達(dá)材質(zhì)填充、材質(zhì)顏色及立面層次表達(dá)，構(gòu)建及二維表達(dá)應(yīng)滿(mǎn)足《BIM構(gòu)件庫(kù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》及《民用建筑BIM設(shè)計(jì)實(shí)施導(dǎo)則》要求;而剖面生成及深化是根據(jù)最終Revit模型，利用剖切命令創(chuàng)建項(xiàng)目剖面圖，根據(jù)方案設(shè)計(jì)要求完善剖面圖，包括剖切后各構(gòu)建顯示是否正確，相應(yīng)標(biāo)高標(biāo)注，房間名稱(chēng)等。BIM模型的特性決定了這樣的3D圖的創(chuàng)建也可以是簡(jiǎn)單和快速的。在生成2D地圖之后，使用RIFIT自身的文本標(biāo)記和尺寸函數(shù)來(lái)完成指導(dǎo)施工的2D圖。

3.4? ?優(yōu)化設(shè)計(jì)

首先，可利用可視化提升設(shè)計(jì)效率：（1）該技術(shù)中的三維可視功能能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)主體結(jié)構(gòu)模型完整、直觀(guān)地表現(xiàn)出來(lái)，且通過(guò)立體形式使外立面幕墻設(shè)計(jì)360°全面展現(xiàn)出來(lái)，不僅降低了設(shè)計(jì)難度，同時(shí)也使其他建筑工程師能夠直接在設(shè)計(jì)中與幕墻設(shè)計(jì)人員進(jìn)行溝通與修改，便于業(yè)主、建筑方等多方的監(jiān)督;（2）通過(guò)利用該技術(shù)能夠更直接地將設(shè)計(jì)中的材料用量、幕墻耗能、室內(nèi)環(huán)境等充分展現(xiàn)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)綠色建筑的同時(shí)對(duì)其耗能評(píng)價(jià)提供便利，同時(shí)為進(jìn)一步節(jié)省設(shè)計(jì)成本做到?jīng)Q定性作用。

其次，協(xié)同設(shè)計(jì)提升設(shè)計(jì)科學(xué)性：設(shè)計(jì)是牽一發(fā)而動(dòng)全身的過(guò)程，BIM技術(shù)可以將數(shù)據(jù)信息融合在一個(gè)模型中，讓建筑的所有參與單位按需提取。所有階段都可以在這個(gè)平臺(tái)中增加或完善信息。工程的開(kāi)發(fā)單位應(yīng)是BIM技術(shù)的主導(dǎo)方，聯(lián)合設(shè)計(jì)單位及施工單位共同參與協(xié)同工作系統(tǒng)。

3.5? ?視覺(jué)性能和實(shí)時(shí)漫游

利用BIM模型軟件，整個(gè)建筑外立面幕墻可以完全三維漫游，并且可以隨時(shí)感受到建筑幕墻的整體效果和內(nèi)部和外部細(xì)節(jié)。BIM模型還可以結(jié)合多媒體動(dòng)畫(huà)，進(jìn)行場(chǎng)地分析，建筑可視化展示，提高與業(yè)主的溝通效率，增加項(xiàng)目簽約率。BIM技術(shù)的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點(diǎn)，加強(qiáng)了項(xiàng)目的具象性和交互使用功能。通過(guò)適當(dāng)發(fā)揮BIM在建筑外立面幕墻設(shè)計(jì)中的作用，業(yè)主能看到建筑幕墻模擬的最終形狀和外觀(guān)。

4? 結(jié)語(yǔ)

BIM應(yīng)用的范圍十分廣泛，從三維模型構(gòu)造到性能化分析，從施工模擬到運(yùn)行策劃，從材料統(tǒng)計(jì)到項(xiàng)目成本管理。建筑外立面幕墻的設(shè)計(jì)將利用BIM實(shí)現(xiàn)幕墻設(shè)計(jì)由二維逐漸向三維的轉(zhuǎn)變，這不僅提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量，而且大大提高了設(shè)計(jì)效率。它的發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)生存和競(jìng)爭(zhēng)力發(fā)揮了十分明顯的作用，能否實(shí)現(xiàn)BIM設(shè)計(jì)也已經(jīng)成為一個(gè)優(yōu)秀的建筑設(shè)計(jì)作品的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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