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BIM技术在幕墙工程设计及项目管理的应用

来源:金刚幕墙集团有限公司  作者:黄庆文 梁少宁  日期:2015-4-17
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  提要:本文从幕墙设计技术角度出发,对当前幕墙工程设计、施工、项目管理等领域中对BIM技术的应用进行介绍,旨在揭示BIM技术在幕墙工程中深化设计、施工技术、以及项目管理方面,特别是在技术成本控制中以及功能增值方面的应用潜力,为今后类似的工程项目提供技术理论、方法及流程的借鉴。
  关键词BIM,幕墙工程设计,项目管理

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  3.1 项目技术准备及目标介绍

  由于该技术是建立在三维信息模型的基础之上,所以对比现有的二维CAD,有以下几项显著的设计优势:

  1),可视化。它可以将建筑项目整体及各分部分项工程的构件形状体量,几何尺寸,相互位置关系,相关技术参数甚至于工程量都可以完整地在该信息模型上体现出来,并且可供随时查询、分析、汇总统计等。(该特点在做投标方案时有明显优势,甚至可将其模型编辑生成叙标方案动画,使得业主对设计方案一目了然。)

  2),强大的三维设计及参数化修改功能。借助于相应的参数化建模软件及信息化技术,可改变以往建筑三维模型及二维图纸的无法进行信息协同、关联,修改时无法自动关联到相关工程信息、附属配件及系统结构变化的弊端,同时也改善了传统二维设计中不同专业难以互相协调,沟通效率低下等情况。

  3),与其他专业的协同。它可以将各个不同专业的设计成果集成到一个信息模型里头,在其他专业发生变更调整时,可即时发现与本专业发生冲突或影响的区域及详细信息,协助方案的即时调整。

  4),良好的兼容性。其三维模型可由犀牛等专业三维建模软件导入,在输出时则与建筑工程制图最常用的AUTOCAD等软件有对接接口,可以互相进行无缝搭接,具有良好的兼容性。可顺利自动生成相关的平立剖,局部大样、剖面及部分节点(词条“节点”由行业大百科提供)

  5),施工、加工深化设计的有效延伸。如果项目所建立的BIM模型足够精确,则其自动生成的平面、立面、剖面也是准确无误的。同时其所有构件的数量、形状、尺寸也可被进一步整理、统计,用于加工下料的依据。

  现阶段,用于实施BIM技术设计工作的主要的软件工具有Autodesk公司的 Revit(新版集成了Autodesk Revit Architecture (建筑)、Autodesk Revit MEP(机电、暖通)和Autodesk Revit Structure(结构)软件的功能);Bentley公司的MicroStation及Triforma(2D、3D图形平台)、Architecture(建筑模块)、Structural(结构模块)、Building Mechanical System(建筑设备模块)等;以结构设计为主轴进行市场拓展的TEKLA(国内曾用Xsteel这个名字,现在已经统一为TEKLA Structure);此外还有Graphisoft公司出品的ArchiCAD系列,Gehry Technologies 以制造业软件CATIA技术为蓝本开发的Digital Project软件等。无论选择哪种软件平台,企业或工程项目都应基于BIM设计、工程技术管理、信息集成这些共通的功能及管理方式而择优应用。在实际工程中,BIM本质上是各专业的工程信息的集成,而至今为止,还未能出现一个可通用于所有工程专业的超级软件平台。

  天津万通幕墙工程实施过程中,除了需要跟工程项目的设计院、总承包方及各相关专业分包商密切配合之外,业主还聘请了幕墙专业顾问公司以及项目BIM总顾问公司,共同对项目的幕墙设计、加工及施工安装进行全过程管控,以确保工程项目的质量及工期。业主在施工合同中,对各分包商(包括幕墙、机电、室内装饰等专业)提出了相关的BIM技术要求。BIM顾问公司的将项目的BIM技术目标定为以下两个关键点:

  1)、对异形建筑外形的准确把控:即要求在施工图中准确反映方案设计的意图,体现立面变化曲面的设计效果,这也是本项目在建筑实现上的最大重点。

  2)、对设计质量的控制:施工图的准确性是项目正确实施的必要条件,其中结构与幕墙之间的交接关系和准确定位、以及结构尺寸的适应变化也是重点之一。

  因此,幕墙施工单位有必要对公司原有的技术力量进行重新配置和整合,并制定针对性的项目设计及技术管理策略、技术路线以及项目实施办法,以满足该项目特殊需要,并制定了其幕墙BIM技术研发目标以及对应BIM应用,见下列表1所示:

  以天津万通幕墙工程为案例,下文将详细介绍BIM技术在幕墙设计及施工中的解决方案。3.2 参数化的设计方式

  该应用主要任务在于解决建筑的BIM模型与幕墙专业的衔接,同时创建一个符合实际项目需要的幕墙BIM模型,以此指导其施工图设计。天津项目采用了Rhinoceros(犀牛)、Autodesk Revit Architecture、Solidworks以及AUTOCAD2011作为创立模型的软件基础,以此完成其复杂造型的三维BIM模型的创建。

  具体方法表达如下:

  1)、根据建筑CAD方案设计图纸,在选定的BIM软件平台中建立完整的幕墙体量模型,该模型主要包括建筑物的概念造型以及标高(词条“标高”由行业大百科提供)、轴网、外轮廓尺寸的控制点等要素。

  2)、按建筑图的要求,对体量模型的幕墙外皮进行初步分格,所分网格即作为单元幕墙的板块分格,如幕墙外皮为曲面,则可选择划分UV线网格。同时,在划分好的网格上建立一个三点定位平面。

  3)、根据幕墙系统的CAD平面节点设计方案,建立符合任务精度、深度要求的若干种基本幕墙单元板块模型,并令基本单元板块的主要尺寸参数化,使得单元板块可依据其参数变化驱动板块尺寸。此外,还应确立一个基准工作面,作为基本单元板块在整体模型中的定位平面。

  4)、将参数化单元板块导入第2步建立的体量模型,并使其参数可根据网格定位面、定位控制点精确定位,同时可"自适应"生成与幕墙网格尺寸大小一致单元板块。

  5)、将建立好的基本单元板块在BIM体量模型中组合"装配"到位后,再利用"碰撞检查",3D模拟施工等技术手段,即时检查板块尺寸乃至构造节点,以适应幕墙设计功能及加工、安装工艺等要求。不符合要求的板块需重新考虑其构造及尺寸,增加基本单元板块种类,并重复第3,4步的建模过程。此外,每一个单元板块都要按类型、尺寸、构造不同分别赋予编号,以便迅速统计、查找及修改。

  6)、建筑幕墙整体BIM模型成型后,再将其与其他交叉专业的BIM模型整合,以检查可能发生的干涉或碰撞,如有发生,则立即协调并修改相应的设计。

  以上设计步骤的具体流程如图3所示。由于所建模型数据量相当庞大,而针对各幕墙系统所用的构造及安装施工技术,万通大厦幕墙工程的BIM幕墙模型分为裙楼幕墙部分(如图4)、塔楼幕墙部分(如图5)两个部分完成,最后再对两者进行模型整合,以完成对该幕墙工程的虚拟建造。

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专家介绍

 黄庆文

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:广东金刚幕墙工程有限公司

技术职称:高级工程师

专业:个人业绩 主编了《点支式玻璃幕墙工程技术规程》CECS127-2001,参编了《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003、国标《建筑幕墙》、《建筑玻璃采光顶》、《既有建筑幕墙鉴定与加固规程》、《铝合金结构设计规范》、《采光顶与金属屋面工程技术规范》、《建筑幕墙检测标准》、《铝合金门窗》等标准; 参与了《点支式玻璃幕墙支承装置》及《钢拉索柱型接头》等标准的审查工作; 发表过《点式全玻璃幕墙结构设计简介》(铝门窗幕墙行业年会论文集)、《南京奥林匹克体育中心游泳馆单层索网采光顶的设计》(铝门窗幕墙行业年会论文集)、《提倡个性设计,争做精品工程》(铝门窗幕墙行业年会论文集)、《高强单片防火玻璃在建筑中的应用》(《建筑学报》2002.2)等多篇论文; 参与发明了四项实用新型专利——钢桁架端部支座头万向调节机构、背栓式金属板干挂幕墙、幕墙用可调角度转角型材系统、木质格珊装饰系统。

专长:建筑幕墙、屋面设计与施工管理、钢结构设计

原文地址:http://www.52mqw.com/info/2015-4-17/39040-1.htm
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