BIM技術在幕墻施工階段的應用

BIM技術在幕墻施工階段的應用王偉BIM(BuildingInformationModelingBIM遇到的難題,使工程管理更精細、更高效.【期刊名稱】《建設監(jiān)理》【年(卷),期】2015(000)008【總頁數】5頁(P7-10,19)【關鍵詞】Revit;三維建模;幕墻工程;工程管理【作者】王偉【作者單位】北京帕克國際工程咨詢有限公司,北京100022【正文語種】中文【中圖分類】F407.9引言BIM起源于美國，于2002年被歐特克公司引入中國。BIM除具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性及可出圖性外，強大的信息整合能力為其最核心的競爭力。目前，BIM技術越來越受到國內建筑行業(yè)的認可，已有不少建設項目在建設的各個階段不同程度地進行應用，其中上海中心大廈是全生命周期應用BIM技術的典型案例。BIM在設計階段使用較多，也取得了一些成果，但在幕墻施工階段如何運用BIM們進一步探索。幕墻的建模BIM技術的運用首先需要進行建模。如果項目已由設計院或開發(fā)商委托的第三方提前建好，則可以直接使用；如果沒有提前建好或者建模的深度達不到施工的要求，則需要根據施工圖先建模。BIM的建模軟件較多，如Autodesk公司的Revit系列軟件、Bentiey、ArchiCAD、CATIA、Rhino、Sketchup等等。可以根據項目特點、設計階段及軟件的適用范圍靈活選擇。本文只簡單介紹適合民用建筑且應用較廣泛的Revit系列建模軟件。使用Revit系列軟件進行幕墻建模的思路有很多。在施工階段的建模，目前普遍采適用性強的嵌套族建模法。材料族的建模在使用嵌套族之前，需要對幕墻所使用的材料分別建模。首先在Revit中創(chuàng)建常規(guī)族，如果是釘子、鉚釘之類建模，則需要創(chuàng)建基于面的常規(guī)族或基于線的常規(guī)族；然后將施工圖中幕墻所使用的材料模圖(CAD版)分別導入到Revit中(見圖1)，再通過Revit中的拉伸、融合、旋轉、放樣等命令進行建模(見圖2)；最后對建好的模設置尺寸參數、添加材質及控件(見圖3)。圖1材料模圖導入圖2通過各種命令建模圖3設置尺寸等嵌套族的生成(柱、梁、板、墻等系統(tǒng)族要除外)。如果是構件式幕墻，僅需要完成一些組合構件4)；如果是結構較復雜且規(guī)格較統(tǒng)一的幕墻(如單元體幕墻)，可以先生成嵌套族，然后再以構5)。45幕墻的建模在工程所需的所有材料建模完成以后，即可著手進行幕墻的建模工作了。首先選用與本工程其他專業(yè)相同的統(tǒng)一項目模版創(chuàng)建新的項目，在新項目中導入CAD版軸網(如已有可不用再導入)、幕墻的立面圖及剖面圖；然后將所建的材料模型載入到本項目中；最后根據立面圖及剖面圖進行定位即可完成幕墻的建模工作(見圖6)。圖6幕墻建模本文僅簡單介紹使用Revit進行幕墻建模的方法，具體如何操作還需要系統(tǒng)學習、多次練習、靈活運用?？梢暬募夹g交底與施工方案模擬可視化的技術交底常規(guī)的技術交底程序為幕墻單位的項目技術負責人填寫技術交底內容，然后下發(fā)工長了解后簽字存檔。工長將大致了解的內容口頭傳授給一線實際操作的工人。技術交底能否到位受限于技術負責人的文字表達能力、工長的理解能力和口頭表達能力以及工人的理解能力。由于語言描述抽象、理解能力的差異，往往導致節(jié)點復雜、特殊要求多的幕墻技術交底工作達不到預期的目標。運用BIM技術可以將構造復雜的幕墻節(jié)點通過模型和模擬施工形象的展示。根據構造要求進行模擬施工，在演示的過程中，可以針對每道工序的技術要求、注意事項進行特別的說明。工人在觀看的過程中，可以直觀地了解整個施工過程，掌握各道工序的技術要求(見圖7)。圖7模擬施工施工方案的模擬隨著建筑外立面造型的復雜多變，單位工程的幕墻墻型越來越多，幕墻的結構也越來越復雜，僅僅憑借以往的施工經驗安排施工，往往會出現問題。有時即便是造型規(guī)整的幕墻，按照常規(guī)的工序進行施工，也會出現意想不到的問題。如某工程轉角為干掛石材幕墻，四邊為單元體幕墻(見圖8)，因造型簡單構造也不復雜，先施工哪個墻型都可以，所有沒有引起管理人員的重視，未進行樣板施工，也未進行施工模擬，現場依舊按照常規(guī)做法進行施工。由于石材供應不及時，現場先安裝單元體，后裝干掛石材，結果層間位置的干掛石材膠因受單元體板塊影響，無法施打。圖8干掛石材幕墻BIM技術進行施期，降低安裝施工樣板的成本。在工程進度控制方面的應用建筑施工是一個高度動態(tài)的過程。隨著幕墻工程規(guī)模的不斷擴大，施工項目管理變得極為復雜。然而，當前幕墻工程項目管理卻相對落后，通常用橫道圖表示進度計劃，用直方圖表示資源計劃，無法清晰地描述施工進度以及各種復雜關系，難以準確表達工程施工的動態(tài)變化過程，更不能動態(tài)地優(yōu)化分配所需要的各種資源和施工場地。施工進度計劃的編制施工進度計劃作為進度控制的重要文件，在編制和調整時，要考慮以下幾個方面：(1)資金、材料、人力、作業(yè)面等各方面因素；(2)保證施工工序正確；(3)考慮周全，避免丟項；(4)避免與其他專業(yè)交叉施工。BIMRevit完成的幕墻三維NavisworksNavisworks中進行進度計劃的編制，原先證正確的工序；與其他專業(yè)的三維模型綜合，可以有效地避免交叉施工；在Navisworks施工進度控制施工進度控制是當前工程管理的薄弱環(huán)節(jié)。由于施工進度信息滯后，各方在工期已經延誤了一段時間后，才著手尋找解決辦法或者重新調整工期。通過BIM的施工模擬技術，安排BIM專業(yè)人員根據現場實際施工進度對三維模型數據進行每天進并標明在建時間；“延誤”的采用半透明的紅色實體表示。通過這種“清晰直白”的表示方式，可以讓各方隨時了解工程進展情況，對工期滯后情況及時了解，及時采取措施。4D施工模擬技術可以在幕墻施工過程中合理制定施工計劃、精確掌握施工進度、優(yōu)化施工資源，對整個工程的施工進度、資源進行統(tǒng)一管理和控制，可以縮短工期、降低成本、提高質量。特殊結構和復雜節(jié)點的幕墻輔助設計特殊結構幕墻的輔助設計隨著經濟的發(fā)展以及人們對建筑美學的更高要求，建筑的設計越來越追求個性，從而促使幕墻的設計也不斷創(chuàng)新。幕墻結構由原來的簡單、規(guī)整變得越來越復雜、多變，單曲、雙曲等造型特殊的幕墻形勢層出不窮，傳統(tǒng)的二維繪圖方式已經很難表達。如圖9所示，幕墻交接位置呈現X型，且三維尺寸均為變量。圖9“X”型幕墻傳統(tǒng)的做法為設計人員先規(guī)劃大概做法，現場施工人員根據實際情況自由發(fā)揮，在框架完成后進行測量，根據測量數據，設計人員再進行面材的下料加工工作。由于處于失控狀態(tài)，這種做法既無法保證工程質量和外觀效果，又無法保證工期。使用BIM技術，根據現場實測的數據進行建模，通過三維建?？梢匀嵌日故境瞿粔Φ耐庥^效果，并根據Revit中的材料統(tǒng)計命令進行材料的采購及下料加工工作。這樣既可保證工程質量及外觀效果，又可保證工期。復雜節(jié)點幕墻的輔助設計對于復雜的幕墻節(jié)點(見圖10)，在二維圖紙的識圖中，很難想象其空間邏輯關系。通過三維建模模擬施工(見下圖11)，可以提前發(fā)現型材之間“打架”現象(見圖12)，在施工開始前調整設計方案，避免因圖紙原因耽誤施工。圖10復雜幕墻節(jié)點圖11三維建模模擬施工圖12發(fā)現“打架”現象5施工過程中的質量監(jiān)管質量管理是現場施工管理中最重要的工作內容之一，質量管理的好壞直接決定了最終工程質量的優(yōu)劣。在日常的施工質量管理中，各方質檢人員檢查發(fā)現問題后，會發(fā)工作聯系單要求施工單位整改，但由于工期緊張、施工方故意拖延等原因，造成整改工作滯后。因滯后時間太久、工作聯系單中的質量問題部位表述不具體、積累質量問題精確定位工作聯系單中關于質量問題位置的表述常規(guī)為某層某軸線，最多再附上一張照片。如果時間過久，現場環(huán)境已變化，再加上位置表述不清，在后期整改的時候很難找到質量缺陷的具體部位。使用BIM的模擬建造，在日常的模型維護中，將現場檢查的施工質量缺陷隨時標注在模型中，對質量缺陷部位采用不同顏色的參數進行表示，可以精確到一根釘子，這樣就不存在后期找不到質量缺陷在哪的問題了(見圖13)。直到整改完成后，再在模型中進行參數更改。圖13質量問題精確定位質量問題精確統(tǒng)計近幾年幕墻工程的體量越來越大，墻型及構造也越來越豐富，相應的質量問題也越來越多。在整改過程中，進行質量缺陷的精確統(tǒng)計就成了問題。特別是材料方面的統(tǒng)計(如破損玻璃、型材劃傷數量等方面)，費時費力還容易統(tǒng)計漏項和統(tǒng)計錯誤。通過BIM創(chuàng)建的施工模擬模型，根據日常維護中設置的質量缺陷參數，通過過濾器功能進行篩選，可以很容易地統(tǒng)計出質量缺陷的數量、尺寸及具體位置。既省時省力，又統(tǒng)計精確，提高工程管理效率。6結語BIM技術作為計算機信息技術發(fā)展的產物，以其可視化、協(xié)同效率高、參數化和對項目全生命周期的關注贏得了建筑行業(yè)市