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無限可能!BIM在幕墻設計中的應用

來源:中國幕墻網收集整理  作者:編輯  日期:2021-3-2
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  BIM是一個可視化的建筑信息數據庫和平臺,因它連接設計、施工和運維,整個建筑全生命周期,從而有效促進綠色建筑和建筑產業化發展,BIM也實現幕墻設計與施工的集成。

  本篇文章內容由[中國幕墻網ALwindoor.com]編輯部整理發布:

  BIM是一個可視化的建筑信息數據庫和平臺,因它連接設計、施工和運維,整個建筑全生命周期,從而有效促進綠色建筑和建筑產業化發展,BIM也實現幕墻設計與施工的集成。

  幕墻——建筑的外衣,集建筑美學、建筑功能、建筑節能和建筑結構為一體,是氣派、高雅、具有時代感的代名詞,已成為現代化大都市的重要標志。

  幕墻依附于建筑業,但它具有天生的機械制造(詞條“機械制造”由行業大百科提供)工業基因,是建筑業中專業交叉最多的分支。幕墻在設計制造安裝過程中具有多專業深度交叉的特點,建筑師們對藝術孜孜不倦的追求以及大量城市綜合體和超高層建筑的不斷涌現,這些都給幕墻技術提供了極大的發揮空間。而BIM的出現給幕墻技術的發展也帶來了良好的機遇。

  一、幕墻行業發展中的挑戰

  傳統的建筑業存在嚴重的產能浪費現象。造成浪費的原因包括建筑材料使用率低、工程返工以及人員窩工等諸多因素。據統計,在建設過程中,各種資源的浪費竟高達建設項目總投入的25%,其中很大一部分浪費是源自建筑幕墻(詞條“建筑幕墻”由行業大百科提供)的設計制作安裝過程。

  二、BIM技術在幕墻行業的優勢

  1.三維動畫展示:

  參數化設計BIM技術提供了非常方便的可視化功能,對以往以2D線條表現的構件(詞條“構件”由行業大百科提供)改采用3D視覺進行展示;與效果圖所不同的是,這些3D圖是通過構件的信息庫自動生成的,能夠反應出構件之間的互動性和關聯性。所以在BIM中,整個過程都是可視化的,不僅能夠展示三維效果,產出各類報表,更重要的是項目設計、建造、運營和維護過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態下進行。

  2.綜合項目設計參數選擇最優設計:

  BIM參數化設計的意義在于可以針對不同的設計參數,快速進行造型、布局、節能、經濟、疏散等的各種計算和統計分析,優先采取最合適的設計方案。這是BIM的參數化設計與一般只能實現幾何造型的參數化設計不同之處。

  協調性設計建筑信息模型是BIM應用的基礎,有效的模型共享與交換能夠實現BIM的應用價值最大化。作為建筑的一個分支,幕墻設計施工不免會和其他專業有工作交界。建筑工程全生命周期是一個復雜的過程,一旦項目的實施過程中出現了問題,參建各方就需要開協調會議查找問題原因,提出解決辦法,進而出具體變更。施工中常會遇到的碰撞問題,通過BIM的碰撞檢查就可在設計時間處理碰撞報告,做成碰撞檢測數據,供給各方進行討論協調。

  3.可視化幕墻設計:

  可視化設計基于BIM技術的三維虛擬設計環境將設計信息、模擬信息快速地傳遞給項目協作伙伴,提高了協作方的溝通效率,減少了因設計失誤返工帶來的經濟損失?梢暬捎糜谀粔吔、洞口、交界處、梁底收邊等細部構造節點的設計交底。此外,通過可視化的展示,可以快速發現各專業之間的矛盾,有助于提高設計的質量。

  4.幕墻深化節點圖

  接口整合工序檢查依建筑管理專業,將幕墻工程與其它工項需要理清的界面關系找出來,作為建模及應用的界面,再把碰撞沖突找出來加以檢討管理,后續再將幕墻總體工程進度完全依照實際現場工程規劃區分為系統及分區,制作成與施工計劃較為一致,含有施工動線的幕墻工項4D工序,做為總體進度中與其它工項協調的溝通工具。

  4D模擬施工圖:

  三、BIM技術即將帶來的改變

  模型交付模型化設計交付是實現幕墻行業工業化的重要手段之一。幕墻大量采取工廠定制的生產方式,設計與制造緊密結合。在建筑行業中相對于其他專業,幕墻的機械化程度更高,可定制化的程度更高,不僅各個項目的設計不同,甚至有時在一個項目中的幕墻板塊也各不相同,需要靈活、快速的按需生產,因此通過幕墻單元標準化和規則化實現大批量生成的工業化模式或許不是幕墻行業的主流的工業化方向。

  1.BIM建模,參數導出加工圖:

  基于BIM技術的模型化設計交付,可以避免從二維設計圖紙到三維加工模型轉換這個環節出現的信息損失,精準地把幕墻設計數據傳遞到數控機床,直接用于幕墻構件加工。設計數據的無損傳遞、數字化自動加工不但可以提升建筑品質,而且可以減少從設計到加工各個環節中的巨大浪費,這或許是未來幕墻行業的工業化發展趨勢。

  2.將幕墻節點做成模板,輔助招投標

  近來,單元式幕墻的應用越來越多。由于單元式幕墻的板塊是在車間加工和組裝,所以現場施工人員必須要掌握幕墻不同立面、不同層高、不同類型的板塊才能與現場的施工區域一一對應;贐IM技術完成幕墻的深化設計后,單元面板、龍骨框架、非常規型材(詞條“型材”由行業大百科提供)這類構件都可以依據數據規劃進行唯一的編碼,裝配出整體建筑的幕墻模型,而可提取數據產生料單。料單中對每根構件都有唯一的編號,通過編號下料加工、管理材料堆放,根據標準單元模板圖快速拼裝單元。

  3.BIM建模,參數導出零件加工圖:

  未來的設計必將由二維走向三維,BIM技術在未來一定會達到一個深度的應用。由于幕墻本身的特性,BIM技術一定會在幕墻行業具有更加廣泛的應用,在幕墻的設計、生產、施工上出現新的變革。

  四、通過BIM可以進行幕墻的創作

  1. 采用Rhino、Revit等BIM工具可以方便地實施各種易曲面、雙曲面和復雜造型設計。

  2. 通過參數化的設計方式進行創作。

  3. 分割表皮。

  4. 分析自然采光效果。

  5. 分析反光板遮陽板。

  6. 多種方案對比,選擇最佳方案。

  利用BIM可以得到不同方案的經濟指數。(如:建筑面積、體積、表面積;能耗、人體舒適度、窗墻比等參數)

  7. 分析幕墻的反光和遮擋

  8. 三維打印方案設計的模型

  9. 設計幕墻LED

  10. 設計可視化幕墻燈

  BIM模型對比和可視化,確保了設計的品質,減少方案設計時間,提高效率。

  可漫游和巡游動畫,身臨其境,感受設計是否合理。

  BIM模型結構計算

  1. 復雜的形態可以借助計算軟件找型(如:犀牛軟件)

  2. 計算翹曲

  3. 模擬幕墻的力學和熱工性能

  (3)深化和節點設計

  運用XSTEEL進行復雜鋼結構設計,設計鋼結構節點

  (4)控制設計質量

  1. 核查幕墻構建細節

  2. BIM三維審圖

  (5)統計工程量和造價

  1. BIM導出材料統計表可以為工程造價、成本核算服務,采集工程量,根據實際情況設置成本科目。

  分析生成工程項目計算結果、項目資源消耗量柱狀圖,這樣對于各類成本一目了然。

  (6)模型出圖

  BIM技術可以提升出圖質量

  后期通過模型進行施工交底,生產預制件,再到工程施工管理以及后期的運維管理中,都會用到BIM技術。

  BIM在幕墻中的應用提高了整體工作效率以及項目工程的質量,減少50%的審核時間,精確地管理和監控項目進度。工程量和工程造價大大減少,4D模擬為項目提供更加精準和靈活的施工方案分析以及優化。

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