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技术 | BIM技术在幕墙专项上的应用

同济设计BIM技术事业部
2022年08月25日 03:33



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幕墙集建筑美学、功能、节能和结构于一体,在设计、制造和安装过程中与各专业深度交叉相容。近年来,众多城市综合体、超高层和标志性建筑迅速涌现,对能够支撑复杂幕墙工程的设计和施工技术提出了更大的挑战。

BIM技术作为一种与虚拟建设可视化集成的新技术,在幕墙设计和施工的过程中,起到添砖加瓦的作用。

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幕墙BIM模型


本期内容结合实际项目,分别阐述设计和施工阶段中基于BIM技术的幕墙工程应用,并对方案设计、施工图设计、施工深化三个阶段的BIM应用进行价值分析。

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基于BIM技术的幕墙工程应用点


01

方案设计阶段

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BIM技术可将幕墙方案设计可视化,与建筑主体整合后进行整体推敲,实现全局把控与细部验证,提高方案的可行性与设计质量。

助力幕墙造型优化

BIM技术可利用犀牛强大的曲面造型能力进行复杂形体的找型,再结合Revit软件的全专业协调,将幕墙与主体的空间关系、幕墙本身的系统交接等内容真实呈现,辅助设计师造型推演,实现幕墙与主体建筑结构的有机结合。

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方案推演


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造型优化与结构协调

助力屋面汇水分析

在幕墙整体的找形与方案确认后,屋面幕墙的汇水和排水是设计师最关心的问题。通过BIM模型与参数化的深度融合,可进行屋面汇水分析,如对低洼处最大汇水量进行计算,辅助内部结构荷载设计和排水设计。

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屋顶汇水分析

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低洼处最大积水量分析


02

 施工图设计阶段

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BIM参数化助力细部选型

施工图设计阶段的细部选型,往往伴随着大量的选型对比工作。通过分析实际需求,附加比选重点关注的参数,利用Dynamo插件的参数化能力生成多种可选方案。在选定方案的同时,可输出精准设计尺寸。

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幕墙参数化细部选型


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墙裙族                              竖梃族                             电池组


BIM模型输出二维图纸辅助

BIM三维模型可表现真实空间形体。二维图纸内容由模型生成,模型调整实时关联图纸。随着方案的不断深化,所有二维图纸内容将随模型调整后同步更新,因此对于复杂形体的幕墙,BIM技术能够有效助力幕墙设计出图。

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模型输出二维图纸


全专业整合的错漏碰缺分析

在整合全专业BIM设计模型后,可对幕墙设计的错漏碰缺进行三维可视化检查。在施工图设计阶段,通过各专业间BIM模型协同,能够及时发现三维空间上设计存在的问题并进行调整,为幕墙施工图质量保驾护航。

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幕墙百叶与结构优化


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室外幕墙吊顶优化


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幕墙体系与结构整体检查


03

 施工深化阶段

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BIM技术辅助节点深化与优化

在幕墙的施工深化设计过程中,利用BIM技术,可及时发现并解决深化阶段的碰撞与节点缺漏问题,优化深化设计图纸。BIM技术可同时实现虚拟可视化预拼装,指导施工安装,从而节约建造时间成本,减少返工现象。

如:同一铝板型材在水平方向上,根据下方是否有格栅应有两种不同的收口方式,而设计二维节点图上仅表达了一种做法。通过建立BIM模型,可快速准确地补充相关节点,辅助节点优化并指导施工安装。

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节点深化与补充


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龙骨节点优化


复杂节点爆炸图助力施工安装

经BIM技术深化的幕墙施工模型,其深度已满足指导现场施工的需求。通过模型拆分窗、层间铝板、典型铝板与格栅等幕墙复杂节点,将二维节点图三维可视化,直观、清晰地表达相关节点的材料与施工工艺,辅助施工团队技术交底与安装指导。

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幕墙节点爆炸图


辅助数字化加工

BIM模型可以直观准确地表达实际设计,通过模型直接导出幕墙材料加工图,或转换BIM模型数据与工厂对接,进行下料加工,提高生产效率。

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铝板幕墙系统模型


此项目中铝板幕墙系统由大量双曲铝板组成,常规二维设计仅表达通用节点和整体斜率,无法精准指导每一块幕墙的下料与加工,较为依赖工人经验与工厂技术;通过拆分双曲铝板BIM深化模型,利用参数化工具为工厂提供加工模型数据或图纸,可有效提高工厂加工准确性,减少时间成本浪费与施工返工。
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单块双曲铝板拆分与数字化加工对接



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总 结


幕墙BIM应用的价值

BIM技术以其三维可视化、信息化的先进技术优势,贯穿方案设计、施工深化、数字化加工和施工落地的全过程。从整体造型到细部选型,再到内部构造及加工制作,在包括造型优化、屋面汇水分析、参数化设计、辅助输出二维图、错漏碰缺协调、模型节点深化、数字化加工和爆炸图指导安装等应用中,都体现了极大的价值。BIM技术可使每一环节的工作都能更加科学、合理与高效,从而达到提高设计效率、提升设计和施工质量、避免返工与材料浪费的目标。


遇到的阻碍

基于BIM技术的幕墙模型创建,需要表达所有幕墙体系、样式和细部节点,部分曲面幕墙需要制作大量的自适应族,复杂幕墙BIM模型的创建需要付出较大时间成本。

数字化加工则需经模型信息化的转换,IFC是国际通用的BIM数据交换和共享标准,在复杂多曲面的环境中,信息的交换存在数据丢失的现象,目前仍需连接三维设计与数字化加工的数据格式桥梁。


未来展望

BIM技术在幕墙专项中的应用,有效提升了整体工作效率和工程质量。BIM正向设计也逐步进入市场的舞台,随着BIM技术的发展、软件市场的成熟和各方管理体系的健全,基于BIM环境下的幕墙正向设计,将为各参建方提供更方便的协同环境、更精准的管理手段、更高效地实现数字化设计、数字化加工、数字化施工和数字化管理,为幕墙方案的落地、协同与管理提质增效。



项目团队:
张东升
王凌宇张桓瑞丁志华吴丹阳董政傲邓瑨


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