王梓涵　毛鍇文　李國強(qiáng)　章雨晨　林王晨　李國文

摘要：如東某醫(yī)院外科大樓整體造型規(guī)則，其幕墻主要形式為花崗巖石材。結(jié)合工程實(shí)況，綜合運(yùn)用BIM技術(shù)模擬施工全過程，從云平臺、碰撞檢查、深化設(shè)計(jì)、施工模擬、精細(xì)化管理等方面進(jìn)行預(yù)施工。以達(dá)到零返工，進(jìn)度快，成本低的目的，實(shí)現(xiàn)幕墻施工信息化管理，并以此為基礎(chǔ)推廣到更為復(fù)雜的異型多曲面幕墻工程中。

Abstract： Rudong a hospital surgical building has the overall modeling rules， and the main form of its curtain wall is granite stone. Combined with the project example， BIM technology is used to preinstall the curtain wall. Application results are presented from collision inspection， detailed design， construction simulation and fine management. In order to achieve the purpose of reducing rework， accelerating construction progress and saving cost， the informationized management of curtain wall engineering is realized， and based on this， it is extended to more complex special-shaped multi-curved curtain wall engineering.

關(guān)鍵詞：建筑信息模型;幕墻工程;信息化管理

Key words： building information model;curtain wall engineering;information management

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）28-0265-05

0? 引言

自2002年我國定義了建筑信息模型概念算起，BIM技術(shù)在我國國家政策的推動下轟轟烈烈的發(fā)展了十七年[1]。BIM的應(yīng)用范圍從大型建筑逐漸向中小型基礎(chǔ)建筑普及，但在推行的過程中仍存在方方面面的問題，其中沒有統(tǒng)一的BIM技術(shù)應(yīng)用流程是制約BIM全面推廣的重要原因之一，本文以如東某醫(yī)院外科大樓幕墻工程為例介紹一種比較合理規(guī)范的BIM技術(shù)應(yīng)用流程，以期為更為復(fù)雜的異型多曲面幕墻工程施工提供借鑒。

1? 工程概況

如東縣某醫(yī)院外科大樓位于如東縣掘港鎮(zhèn)，該建筑為地上框架-剪力墻結(jié)構(gòu)21層，總建筑面積51916.9m2，幕墻總面積19427.57m2。幕墻施工內(nèi)容包括背栓式石材幕墻、鋁合金門窗、入口玻璃雨棚、局部鋁板幕墻。該工程總工期為280日歷天，質(zhì)量目標(biāo)“確保揚(yáng)子杯，爭創(chuàng)魯班獎”，擬打造如東縣標(biāo)志性建筑。石材幕墻安裝高度為85.3m，其系統(tǒng)面層材料為30厚花崗石，最大橫向分格寬度1025mm，縱向分格寬度700mm;骨架材料為鍍鋅鋼管立柱、角鋼橫梁，附件為不銹鋼背栓和鋁合金掛件。鋁合金窗為120系列明框玻璃窗，玻璃為鋼化中空玻璃，最大橫向分格寬度700mm，縱向分格高度2100mm;骨架為氟碳鋁型材，四邊支撐。石材及窗均安裝于1-21層外立面。

可見，幕墻工程如果按照常規(guī)“按圖施工”進(jìn)行建造，其質(zhì)量和工期很難實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)。因此，綜合運(yùn)用BIM技術(shù)，不但可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌兼顧、多方合作、互利共贏的目的，而且能夠確保工程整體目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2? BIM技術(shù)應(yīng)用流程

為了保證質(zhì)量和工期能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，一個優(yōu)秀的BIM專業(yè)團(tuán)隊(duì)更應(yīng)合理規(guī)劃好時間空間，有組織的協(xié)調(diào)安排團(tuán)隊(duì)隊(duì)員的各項(xiàng)任務(wù)，BIM技術(shù)的完整流程如下，流程圖見圖1。

①平臺的搭建：人民醫(yī)院外科大樓幕墻工程BIM技術(shù)應(yīng)用廣聯(lián)達(dá)“三端一云”（桌面端、手機(jī)端、協(xié)筑云平臺）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)統(tǒng)籌各方行動。需要做好搭建BIM協(xié)同管理平臺的準(zhǔn)備工作。②模型的創(chuàng)建：運(yùn)用REVIT建模軟件建立專業(yè)三維數(shù)字化模型，通過碰撞檢查完成模型優(yōu)化，并對幕墻節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)。③施工預(yù)算的編制：運(yùn)用廣聯(lián)達(dá)BIM土建算量軟件（GTJ2018）和云計(jì)價平臺（GCCP5.0）完成施工預(yù)算。④進(jìn)度計(jì)劃的編制：運(yùn)用斑馬·夢龍進(jìn)度軟件完成施工進(jìn)度計(jì)劃的編制。⑤施工過程的模擬：運(yùn)用BIM場布、BIM VR軟件完成動態(tài)模擬施工過程。⑥施工過程的管控：將調(diào)整后的數(shù)字化模型、施工預(yù)算、施工進(jìn)度計(jì)劃、動態(tài)模擬施工導(dǎo)入項(xiàng)目管理軟件BIM5D中，從成本、進(jìn)度、質(zhì)量、安全四個方面對項(xiàng)目實(shí)施階段進(jìn)行管理控制。

3? BIM技術(shù)在協(xié)同管理平臺的應(yīng)用

搭建BIM協(xié)同管理平臺是必不可少的準(zhǔn)備工作，通過廣聯(lián)達(dá)公司的協(xié)筑軟件構(gòu)件了一個集文檔共享、任務(wù)流程、BIM協(xié)作、團(tuán)隊(duì)溝通等多功能的協(xié)同平臺。在這統(tǒng)一的平臺上，甲方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方、咨詢方多方一體，桌面端、網(wǎng)頁端、手機(jī)端三端接口對接，實(shí)現(xiàn)BIM模型與施工信息數(shù)據(jù)聯(lián)動，共享項(xiàng)目信息和進(jìn)展，及時溝通，高效的完成項(xiàng)目任務(wù)[2]，主要應(yīng)用于以下幾個方面。

3.1 信息共享交互工作

項(xiàng)目參與方第一時間能夠獲取最新的、準(zhǔn)確的、一致的信息是項(xiàng)目協(xié)作高效完成的保證。通過協(xié)同管理平臺的輕量化，實(shí)現(xiàn)了隨時隨地地訪問、瀏覽、剖切、漫游等功能來檢索所需要的信息[3]。通過協(xié)同管理平臺，相關(guān)人員無需安裝專業(yè)軟件，便可在線查閱工程的全部數(shù)據(jù)信息并實(shí)現(xiàn)交互工作?；趨f(xié)同管理平臺中精細(xì)的權(quán)限管控和版本管理功能，實(shí)現(xiàn)了信息安全高效共享，避免了使用錯誤或者舊版本信息帶來的返工等問題。

3.2 施工風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時預(yù)控

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)借助協(xié)同管理平臺實(shí)現(xiàn)BIM模型的可視化交流，直觀高效的發(fā)現(xiàn)、處理設(shè)計(jì)和施工問題。并實(shí)現(xiàn)對成本、進(jìn)度、質(zhì)量的監(jiān)測、分析，從而有利于工程風(fēng)險(xiǎn)的事前控制。減少造成工程停工、返工等影響工程正常施工事件的發(fā)生，節(jié)約了資源，保證了工期。

3.3 工程變更動態(tài)管理

在協(xié)同管理平臺上，可通過批注方式記錄發(fā)現(xiàn)的問題并將任務(wù)指定給責(zé)任人，而且可以實(shí)現(xiàn)跟蹤監(jiān)督，直至問題解決。當(dāng)文件需要在多方之間流轉(zhuǎn)審閱時，可以通過任務(wù)模塊快速發(fā)起一個任務(wù)流程，相關(guān)成員會在第一時間收到提醒并進(jìn)行處理，提高辦公效率。

4? BIM技術(shù)在幕墻施工中的應(yīng)用

本文以如東某醫(yī)院外科大樓幕墻工程為例，從其數(shù)字化模型建立、碰撞檢查及優(yōu)化、節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)、施工動態(tài)模擬、施工過程跟蹤管理等五個方面詳細(xì)闡述了BIM技術(shù)應(yīng)用實(shí)例，展示了BIM技術(shù)在幕墻工程中的應(yīng)用正在逐漸推廣和完善。

4.1 REVIT幕墻模型的建立

REVIT 建模是BIM技術(shù)在幕墻工程整個應(yīng)用體系中的基礎(chǔ)，建立精細(xì)的幕墻模型有助于施工單位更直觀的了解幕墻內(nèi)部構(gòu)造，同時也為后期碰撞檢查及節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)做好準(zhǔn)備。

4.1.1 識別CAD施工圖

將不同的幕墻進(jìn)行分類匯總，對材質(zhì)一致做法相同的幕墻進(jìn)行編號，分割、定位每個幕墻的各節(jié)點(diǎn)，確定幕墻族類型與個數(shù)，為建立單個族模型做好前期工作，見圖2。

4.1.2 幕墻屬性族的創(chuàng)建

在REVIT軟件中，創(chuàng)建公制常規(guī)模型，將分割好的節(jié)點(diǎn)圖導(dǎo)入軟件，鎖定節(jié)點(diǎn)的位置，初步確定幕墻輪廓的形狀，再進(jìn)行幕墻的創(chuàng)建。創(chuàng)建過程中，依次將幕墻材質(zhì)、大小等屬性進(jìn)行參數(shù)化控制，最終使得建立的單個模型具有參數(shù)化[4]能力，見圖3。

4.1.3 幕墻附件族的創(chuàng)建

在模型中插入背栓、金屬掛件族，使之與幕墻施工圖一致，見圖4。

4.1.4 幕墻模型批量生成

將繪制好的幕墻單元批量繪制在醫(yī)院大樓的體量模型上，形成專業(yè)的幕墻系統(tǒng)，見圖5。

4.2 碰撞檢查及優(yōu)化

碰撞檢查是深化設(shè)計(jì)的重要部分，使用Revit軟件碰撞檢查功能后形成碰撞報(bào)告，針對碰撞檢查報(bào)告有明確性的進(jìn)行下一步節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)。在此幕墻工程中針對不同專業(yè)間的碰撞和相同專業(yè)內(nèi)的碰撞兩個層次發(fā)現(xiàn)所存在的沖突[5]，錯位，重疊，缺失等問題，再根據(jù)系統(tǒng)的碰撞檢查報(bào)告結(jié)合具體的施工工藝進(jìn)行交互式調(diào)整。這些空間碰撞問題在施工前期就發(fā)現(xiàn)并解決，避免了施工過程中不必要的人力物力的損失，加快了施工進(jìn)度，也實(shí)現(xiàn)了BIM技術(shù)帶來的效益最大化。

4.2.1 不同專業(yè)間的碰撞

以層為單位，分別將土建，結(jié)構(gòu)，暖通，給排水，機(jī)電作為不同集合進(jìn)行碰撞。結(jié)果顯示，在幕墻與標(biāo)準(zhǔn)層樓面連接、幕墻與主樓頂部連接、幕墻與雨篷梁連接、幕墻與管道連接這幾處的節(jié)點(diǎn)需優(yōu)化，見圖6。

4.2.2 相同專業(yè)內(nèi)的碰撞

以層為單位，分別將所有的同種構(gòu)件作為一個集合進(jìn)行碰撞。結(jié)果顯示，在幕墻轉(zhuǎn)角連接、幕墻與鋁合金窗連接、幕墻橫豎龍骨連接這幾處的節(jié)點(diǎn)需優(yōu)化，見圖7。

4.3 幕墻節(jié)點(diǎn)深化設(shè)計(jì)

此工程采用背栓式干掛石材幕墻結(jié)構(gòu)，由“干掛石材幕墻安全檢測鑒定與評級建議”顯示：背栓式工藝的結(jié)構(gòu)有松動，但面板未破壞[6]?；谌S模型和現(xiàn)場制作的樣板，針對碰撞檢查報(bào)告，對原有設(shè)計(jì)所存在的節(jié)點(diǎn)問題進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。在本項(xiàng)目原先設(shè)計(jì)圖紙中，幕墻窗戶的窗臺板設(shè)計(jì)為水平狀，見圖8，裝飾單位到現(xiàn)場進(jìn)行考察后，將原本的幕墻模型進(jìn)行改良測驗(yàn)，最后將窗臺板設(shè)計(jì)向下傾斜8°，見圖9，經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，不僅能夠有利于窗臺的排水，同時也能延長窗臺的使用壽命。另外在窗臺板下部增加一橫不銹鋼條，承受窗臺板自重和負(fù)壓，同時當(dāng)窗臺板損壞需要更換時，擰開不銹鋼橫條上的螺栓，直接更換，方便快捷，更加人性化。

4.4 BIM施工動態(tài)模擬

4.4.1 施工場地布置

采用BIM技術(shù)建立起三維模型，根據(jù)施工進(jìn)度，劃分流水段，將模型依次進(jìn)行施工動態(tài)模擬，模擬出大樓幕墻安裝施工的先后順序。施工場地、機(jī)械運(yùn)行、材料堆放等方面都結(jié)合在一起，BIM技術(shù)自動生成施工動態(tài)情景，并進(jìn)行實(shí)體渲染，通過3D演示的效果，直觀地展示出與安裝施工相關(guān)的流程，從而找出其中可能不合理的布置，加以改善，使得幕墻施工與其他各方面施工之間更協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于管理。

4.4.2 動態(tài)漫游

在REVIT軟件中，合理運(yùn)用漫游工具，可以更加直觀的查看幕墻所處位置，檢查幕墻系統(tǒng)轉(zhuǎn)角、內(nèi)部是否存在問題，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目可視化預(yù)管理。創(chuàng)建漫游，需要在REVIT軟件的平面視圖中繪制正確路徑，針對此項(xiàng)目，繪制內(nèi)外兩條獨(dú)立路徑，更有利于動態(tài)觀察。在繪制外部漫游路徑時，以人眼的水平高度作為相機(jī)的高度，以醫(yī)院大樓外部首層為起點(diǎn)，逐層環(huán)繞向頂部移動，將關(guān)鍵幀設(shè)置在幕墻轉(zhuǎn)角以及外墻特殊部位處，同時將相機(jī)的視角對準(zhǔn)幕墻窗戶及轉(zhuǎn)角處，設(shè)置合理的幀數(shù)。內(nèi)部漫游路線同理，以首層大門為入口，圍繞幕墻內(nèi)部從樓梯依次向上，在幕墻與梁柱交界處設(shè)置關(guān)鍵幀，調(diào)整相機(jī)視角并設(shè)置幀數(shù)。完成內(nèi)外部漫游路徑后，依次導(dǎo)出視頻，經(jīng)過后期的制作。在實(shí)際施工中，施工員能夠清楚掌握幕墻的位置，及時發(fā)現(xiàn)連接的錯誤，裝飾單位也能將視頻作為展示成果的另一種方式。（圖11）

4.5 BIM施工過程跟蹤管理

4.5.1 施工進(jìn)度管理

基于BIM5D對幕墻安裝施工進(jìn)行進(jìn)度管理，事先編制好施工進(jìn)度計(jì)劃，再輸入到BIM5D，把建立的模型與施工進(jìn)度計(jì)劃聯(lián)系在一起，軟件中生成大樓幕墻的虛擬施工過程，動態(tài)顯示進(jìn)度執(zhí)行情況，從而對整個過程進(jìn)行分析，尋找出施工進(jìn)度中可能存在的弊端，并及時變更不合理的施工進(jìn)度，保證現(xiàn)場更好的施工與安裝。同時，可以通過云平臺共享建設(shè)規(guī)劃進(jìn)度和實(shí)際進(jìn)度。根據(jù)時間表，每日施工的數(shù)據(jù)內(nèi)容將與時間表同步。通過將計(jì)劃中的進(jìn)展與實(shí)際進(jìn)展相比較，及時提醒延遲工作的完成并指出可能被延遲的工作，確保幕墻的施工按時完成。

4.5.2 施工成本管理

基于BIM5D對幕墻安裝的過程進(jìn)行成本管理，根據(jù)施工過程的進(jìn)展，利用BIM建立的模型能夠精確地獲取某一時間點(diǎn)或某一時間段的工程數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總與整理，最終導(dǎo)出表格，使得工程數(shù)據(jù)計(jì)算的工作變得簡單快捷。將幕墻實(shí)際施工需要的資源和產(chǎn)生的損耗情況編入到BIM模型中，以時間為統(tǒng)計(jì)單位生成表格，從而進(jìn)行對比分析，清楚了解施工過程中的成本分布情況，實(shí)行成本動態(tài)管理。

4.5.3 施工質(zhì)量、安全管理

基于BIM5D對幕墻安裝施工進(jìn)行質(zhì)量安全過程管理，將移動通信設(shè)備（例如手機(jī)移動端）與BIM模型相結(jié)合，及時找出施工過程中的質(zhì)量問題和安全隱患，并進(jìn)行標(biāo)注備案，安排相應(yīng)責(zé)任人及時處理，問題處理的過程中也需要實(shí)時跟蹤，直至問題得以解決，避免不確定風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生與經(jīng)濟(jì)的損失。施工質(zhì)量、安全管理能夠及時發(fā)現(xiàn)問題、處理問題并解決問題，管理統(tǒng)一，實(shí)時有效，減少諸多不可預(yù)見情況的發(fā)生，排除施工安全風(fēng)險(xiǎn)[7]。

5? BIM技術(shù)在幕墻工程的前景展望

5.1 BIM與預(yù)制裝配技術(shù)結(jié)合運(yùn)用

近幾年來運(yùn)用BIM技術(shù)繪制預(yù)制加工圖的精度越來越高，加工的預(yù)制件更加精準(zhǔn)。未來在幕墻施工這一方面，可以先運(yùn)用BIM技術(shù)對幕墻的結(jié)構(gòu)作出深化設(shè)計(jì)，繪制出預(yù)制加工圖，再根據(jù)導(dǎo)出的成果圖進(jìn)行預(yù)加工，這樣可以形成一種標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流水線，最后將成品一起運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，進(jìn)行拼接安裝。安裝過程中一旦出現(xiàn)幕墻損壞或因擠壓安裝不上等問題，可以及時聯(lián)系廠家，根據(jù)現(xiàn)場具體情況，再生產(chǎn)出與其配套的幕墻配件，極大的縮短了施工進(jìn)度。

5.2 BIM與3D打印技術(shù)結(jié)合運(yùn)用

3D打印技術(shù)能夠迅速地打印出軟件生成的虛擬模型，而現(xiàn)在的BIM技術(shù)也正好可以建立起立體的三維模型，這兩種技術(shù)注定可以完美的融合在一起，前景非常樂觀。首先，繪制出三維模型，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行精確分析與改進(jìn)，再利用3D打印技術(shù)按相應(yīng)的比例打印出各個部件。3D打印的優(yōu)勢在于可以打印出形狀多樣化的產(chǎn)品，成本也較低，綠色環(huán)保。BIM技術(shù)與快速打印相結(jié)合，設(shè)計(jì)階段可以通過BIM繪制出幕墻的形狀，建立細(xì)致的數(shù)字模型，再進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，精確到各個節(jié)點(diǎn)的連接，提高了幕墻構(gòu)件的加工精度，避免打印出來的幕墻不符合施工要求。施工現(xiàn)場也可以實(shí)時打印各部件，打印好的幕墻構(gòu)件就進(jìn)行現(xiàn)場拼裝與固定，有利于節(jié)約成本，減短施工工期，高效又快捷[8]。

6? 結(jié)語

這套完整的BIM技術(shù)應(yīng)用流程在如東某醫(yī)院外科大樓幕墻工程施工中，實(shí)現(xiàn)了零返工，成本低的效果，充分展現(xiàn)了可視化、數(shù)字信息化和協(xié)同管理的重要價值。相信其在更為復(fù)雜的異型多曲面幕墻工程中的應(yīng)用價值會更高。

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