bim幕墙应用优势,案例

日期:2021-01-14 06:59 | 人气:

  BIM平台选择

  BIM的软件很多,一般情况下可进行如下的选择:民用建筑选用Autodesk公司的Revit系列;工厂设计和基础设施选用Bentley公司的Bentley Architecture系列;单专业建筑事务所选择Graphisoft公司的ArchiCAD、Revit、Bentley;项目完全异形、预算比较充裕的可以选择Gehry Technologies公司的Digital Project或CATIA。
bim幕墙
  然而BIM并不是某一款软件,而是一种工作方式,一种思维方式。在具体项目中,在不同阶段要采用不同的BIM 软件,从而有助于优化设计与施工。

  BIM在异形幕墙上的成熟应用

  1.异形幕墙

  异形幕墙顾名思义即特殊形状的幕墙,主要是建筑表面整体的形态呈曲面而在空间显示为特殊的立面效果。近年来,随着技术的发展,异形幕墙日益增加。异形幕墙以其极强的艺术表现力,使得建筑风格发生了颠覆性的变化。令人炫目惊叹之余,异形幕墙也给幕墙设计施工带来了一系列问题,传统的二维图纸已经没有办法清晰表述设计意图,这正促使幕墙单位采取更加有效的手段进行设计,施工与管控,由此,BIM应运而生。BIM为幕墙行业领域带来了第二次革命,从二维图纸到三维设计和建造的革命。同时,对于整个幕墙行业来说,BIM也是一次真正的信息革命。

  2.BIM在异形幕墙上应用的案例

  最初,BIM只是应用于一些大规模标志性的异形幕墙项目当中,除了堪称BIM经典之作的上海中心大厦项目外,上海世博会的一些场馆也应用了BIM。之后,银河SOHO、武汉汉街万达广场、成都大魔方售楼处…这一系列项目中BIM的成功实践应用,无一不表示着BIM在异形幕墙上的应用已经成熟。
  以下展示了某商业项目中,对于屋面椭圆采光顶(如图一),利用犀牛,借助插件Grasshopper,在不影响外饰效果的情况下,进行参数化设计,优化表皮,将曲面的玻璃拟合成为平面玻璃,优化前玻璃规格214种,优化后94种,大大减少了不同规格玻璃数量,给设计施工带来了极大便利。

  BIM在传统幕墙上的应用

  实践证明,BIM在异形幕墙中取得了辉煌的成果。那么,对于幕墙设计施工而言,在传统幕墙中,应用BIM,是否能够提高设计效率,提高工程质量?为此,我司在2014年上海外滩某项目上应用了BIM技术,进行了传统幕墙应用初步探索。并在此经验的基础上,在2015年的另一商业办公项目中更加深入探索BIM的实践应用。

  1.2014年上海外滩某项目的BIM实践

  该项目主要包括单元式玻璃幕墙系统、单元式石材幕墙系统、框架式玻璃幕墙系统、框架式石材幕墙系统、其余为防火幕墙、玻璃栏杆、铝合金(词条“铝合金”由行业大百科提供)百叶、玻璃百叶、铝合金门(词条“铝合金门”由行业大百科提供)、铝单板等。为办公综合楼,分多个建筑单体组成。
  根据对比几种BIM软件的优劣点,并结合项目的特点,设计人员决定采用Revit进行三维建模。Revit功能强大,界面直观,协同设计,对于幕墙设计而言,多人同时进行建模,极大的提高建模速度。

  2.三维可视化

  在BIM建筑信息模型中,由于整个模型是三维可视化的,所以,可视化的结果不仅可以用来效果图的展示(如图二),更重要的是,项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行,极大的方便了业主建筑师建筑效果的选择,极大的减少设计变更,减少时间与人力的浪费。

  3.协调性

  建筑信息模型是BIM应用的基础,有效的模型共享与交换能够实现BIM应用价值的最大化。对于建筑而言,幕墙只是其中一部分,幕墙设计施工不免会和其他专业有工作交界口。由于Revit的本身协同设计,可以让幕墙和其他专业进行同时设计,设计阶段就能发现交接碰撞问题,生成碰撞报告(如图三),而且还可以将Revit导入到Navisworks ,进行碰撞校审。不仅支持硬碰撞(物理意义上的碰撞)还可以做软碰撞校审(时间上的碰撞校审、间隙碰撞校审、空间碰撞校审等),也可以定义复杂的碰撞规则,提高碰撞校审的准确性,这样既避免了施工阶段的资源的浪费,同时提高了设计质量和施工速度。由此可见,BIM的提前预警和协同共享的是其价值所在。

  4.工程量的准确统计

  工程量统计,由于统计方法,对图纸理解程度,设计变更、施工变更等各方面的原因,一直都是老大难的问题。在Revit模型中,所有的图纸、平面视图、三维视图和明细表都是建立在同一个建筑信息模型的数据库中,它可以收集到建立在建筑信息模型中的所有数据。因为它的绘图方式是基于BIM技术的三维模型,模型和明细表之间有着紧密的关联性,所以一方修改,另一方会自动修改,节省了大量的人力和时间,并且保证了明细表中工程量统计的准确性。如图四中的明细表,当模型中信息改变,明细表中统计数据也会改变。

  5.精确的成本控制

  利用BIM进行成本管控,具有极大的意义。BIM技术将成本与设计完美耦合进行成本精确测算,提供了目标成本确定时的限额设计和方案比选优化,并在建造过程中实现动态成本的监控,方便了项目的成本控制和合理材料采购,避免了资源的浪费。

  6.施工阶段的下料

  在施工下料阶段,利用Revit的明细表,可以方便快速的生成的石材、玻璃、铝型材钢材(词条“钢材”由行业大百科提供)下料单,如图五的石材下料,极大的提高了下料的准确性,提高了工作效率,实现了的人力、时间和资源的合理配置。

  7.与等其他软件协作

  Revit可以导入3DMAX,在方案设计阶段得到更高品质的渲染效果图;Revit可以导入Navisworks,与此同时,Navisworks还可以导入目前项目上应用的进度软件(p3、Project等)的进度计划,和模型直接关联,通过3D模型和动画能力直观演示出幕墙施工的步骤。

  8.2015年另一商业办公项目的BIM实践

  该项目主要是单元幕墙,分多个单体建筑(词条“单体建筑”由行业大百科提供),造型相对简单。两名设计人员利用Revit的幕墙嵌板,建立单元组,3天的时间建立了样板模型,如图六。

  9.设计阶段二维设计出图

  由于传统的工作模式还没有完全改变,很多时候还是需要二维图纸的表达。同时,在设计阶段,由于业主想法不定,进行了多次变更,Revit以其强大的联动功能,平、立、剖面、明细表双向关联,一处修改,处处更新,自动避免低级错误;Revit设计会节省成本,节省设计变更,加快工程周期。
  由于我司与相关BIM研发机构进行合作,在Revit中开发了属于我司的制图标准,极大的方便了我司的二维设计图纸的设计。利用样板的模型,并结合Revit中的注释功能,可以生成样板的平面图、立面图、大样图,同时,利用剖面图,还可以生成深化节点图(如图七)。

  10.施工阶段的深入应用

  到了施工下料阶段,利用模型,可以生成单元组装图(如图八)。由于模型建立的比较精确,在误差合理范围内,可以生成型材加工图,同时利用Revit自身的明细表,可以生成下料单,极大的减轻了设计人员在下料阶段的工作量。而且,由于样板的三维建模,对工厂加工,现场施工管理也带来了极大的便利。

  BIM技术应用在幕墙上的优势

  1、可视化及参数化设计BIM技术提供了非常方便的可视化功能,也就是我们常说的所看即所得。对以往以2D线条表现的构件改采用3D视觉进行展示;跟效果图所不同的是,这些3D图是通过构件的信息库自动生成的,能够反应出构件之间的互动性和关连性。所以在BIM之中,整个过程都是可视化的,不仅能够展示三维效果,产出各类报表,更重要的是项目设计、建造、运营和维护过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。 
  2、协调性及构件关联性设计建筑工程全生命周期是一个复杂的过程,一旦项目的实施过程中出现了问题,参建各方就需要开协调会议查找问题原因,提出解决办法,进而出具变更。施工中常会遇到的碰撞问题,通过BIM的碰撞检查就可在设计时间处理碰撞报告,做成碰撞检测数据,供参与的各方进行讨论协调。 
  3、进行各种模拟检验通过BIM可提取建筑物模型数据,进行模拟计算、模拟演习等。在设计时间中,BIM可以对建筑模型进行模拟计算和实验,例如:节能模拟、日照模拟、热能传导模拟和紧急疏散模拟等;在招投标和施工阶段可以进行4D模拟,也就是根据施工组织设计模拟实际施工,优化施工方案来指导施工;还可以加上造价成本做5D模拟,从而实现成本控制;后期运营阶段则可模拟与外墙有关的日常紧急动线的模拟,例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。 
  4、协同作业设计随着建筑工程复杂性的增加,跨专业的合作成为建筑设计的趋势。BIM为传统建筑工程提供了良好的技术协作平台,提供了建筑物的统一完整信息,包括几何信息、物理信息、规则信息,还提供了建筑物变更后信息的连动性。BIM技术不仅仅改变了设计单位、施工单位传统的工作协调模式,而且还使业主、政府部门、材料制造商和施工单都可以基于同一个BIM模型协同工作。 
  5、接口整合及工序检查首先可依营建管理专业,将帷幕墙工程与其它工项或机电系统,需要厘清的界面关系找出来,作为建模及应用的界面,再把碰撞冲突找出来加以检讨管理,后续再将帷幕墙工程总体工程进度完全依照实际现场工程规划区分为系统及分区,制作成与施工计划较为一致,含有施工动线的帷幕墙工项4D工序,做为总体进度中与其它工项协调的沟通工具。 

  BIM幕墙应用案例

   1、工程项目难点

  该项目幕墙工程主要包括玻璃幕墙、石材幕墙、铝板幕墙和钢结构骨架。测量定位难点在于外立面造型复杂多变,局部为双曲面幕墙,其外形流线与曲线众多,使得双曲幕墙的测量定位成为本项目亟需解决的一大难题,且结构为外挑钢结构桁架,不利于测量放样。幕墙龙骨安装需放出铝板幕墙外边线的控制点以及幕墙分幅线的位置。

  2、实施流程

  针对该项目外立面造型复杂多变的特点,采用基于BIM的智能测量放样技术,拟定出一个涵括主体结构复核、智能测量放线、安装过程监控、幕墙安装完成后复测验收的新型测量方案。

  3、现场三维扫描与三维放样

  根据现场钢结构桁架的外挑情况和架站点的通视条件,选择合适的距离设置架站点。完成三维扫描后,得到高精度的点云模型,依据点云数据建立外围结构三维模型,结合设计图纸进行全面复测,复测内容包括:轴线位置、各层标高、垂直度、局部凹凸程度等。为幕墙深化设计单位优化设计图纸和土建施工单位进行结构修整提供数据支撑。
  按深化图纸建立放样点文件,现场建立控制点网,并在控制点设站,采用棱镜模式进行现场放样,并标记放样完成点。

  4、BIM技术应用

  通过三维扫描仪的应用,全面复测了主体结构,结合BIM技术,对幕墙图纸进行了深化,优化了双曲铝板幕墙的布置,应用三维放样机器人完成了铝板幕墙关键点的放线工作,并且在曲面复杂的幕墙部位实施辅助安装定位,幕墙安装完成后进行全面复测。相比传统的放样技术,三维放样的优势在于对每个幕墙单元的单独放样解决了放样误差累计和传递的问题,能有效把控放样误差在2mm内。
  通视情况下,三维放样机器人的同级别放样相比传统的全站仪,放样效率提高30%以上,并且能够解决更为复杂的放样工作,充分体现出BIM智能测量放样技术高精度、高效率、智能化的特点,有效保证了工程的施工质量。
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