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[分享]幕墙BIM的12项应用

发表于2021-02-05     460人浏览     2人跟帖     总热度:838  

幕墙工程作为建筑工程中的一个重要专项工程,很多BIM从业者是比较陌生的。但是BIM技术在幕墙工程中的应用却是比较早的。幕墙BIM应用到底是不可或缺还是鸡肋应用,本期结合一个个具体案例,做一个全面的分享。传统的幕墙设计工具是CAD,以二维为主,偶尔借助CAD自身三维辅助。引入BIM工具后,幕墙的BIM应用主要围绕在参数化和可视化。

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01
 幕墙BIM工作必备技能
幕墙专业的BIM应用比其他专业要相对难一些,这个难不在专业知识,而是软件使用门槛及参数化学习应用。由于Revit及Dynamo工具的精细度及处理异形幕墙方面天然的欠缺,使得异形幕墙在参数化处理时必须要借助其余的软件,较为常用的是Rhino平台及Grasshopper工具(下文称GH)和Catia平台及Digital Project工具(下文称DP)。Catia是最理想的工具,可以用于幕墙工程各阶段,毕竟是用来造飞机的,处理幕墙是小cass,但是也有一些明显缺陷,最突出的就是价格昂贵和上手难,一套软件一年的使用费就近百万,这对习惯了教育版用户的国内公司来说,是一笔不小的投入,再者是上手难,它的使用和操作方法完全不同于Revit软件;Rhino平台参数化功能强大,易上手,深化和加工下料方便,但是纯几何建模有几何信息无属性信息,不利于信息数据传递;Revit软件对常规的规整模型具有较好的适应性,易上手,市场占有率高,与建筑设计院数据信息对接好,但也深化能力弱,尤其是异形处理能力弱。因此想用BIM工具来解决幕墙实际问题,这三款软件都需要有一定程度的掌握。

针对这三款软件在幕墙行业的应用的优势、劣势及适应阶段,牛侃BIM进行了细致的分析,参见下图。

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02
 幕墙BIM工作的技术路线
在幕墙BIM工作的开展中,在每个阶段该用什么样的工具呢?经过众多幕墙项目实践,牛侃BIM给出了如下的技术路线。对于规整建筑的幕墙,设计到施工图阶段可在Revit中进行,深化加工及施工阶段可导入Catia或Rhino中完成。对于异型幕墙,在Rhino中完成曲面造型及分析,后导入到Revit/CAD出施工图,深化加工及施工阶段可使用Rhino建立点、线或曲面数据导入Catia进行深化。

下图是幕墙 BIM模型建模工作流程:
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上图比较复杂,简要说就是根据幕墙方案设计把表皮形体搭建出来,后基于幕墙分格设计进行表皮分格并优化,优化后与建筑师确认,然后根据幕墙系统进行幕墙面板和幕墙龙骨BIM模型搭建,面板龙骨模型与现场实际结构合模后,如有碰撞则进行面板龙骨模型调整,最后提取面板龙骨数据并出加工图。

03
 方案/设计/深化阶段幕墙这么做

异形幕墙方案设计时,常需要多方案比对,传统设计依靠CAD无法参数化操作,更无法快速生成多个方案,有了参数化工具后,通过对参数(或自定义参数)的调整可以快速生成多个方案,并且是可视化的方案。这对幕墙的设计工作是有极大意义的,是名副其实的三维设计,先有模型再有图纸。

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如上图,是对一个异形幕墙多方案分格的对比,通过GH参数化设置不同“最大宽度”的数值,可以即时得到多种方案。

方案设计阶段,设计师比较关注异形幕墙的不同曲率和翘曲度的分布位置。传统设计比较难快速统计不同翘曲度区间的分布位置,但在Catia或者Rhino中可以快速的对幕墙形体、板块进行翘曲区间分析。

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上图中,红色表示翘曲度小于20°的部位,黄色表示在20~50°之间,洋红色表示在50~75°之间,蓝色表示大于75°的部位。利用颜色即可对区域快速区分。

方案设计阶段,利用可视化特性,通过局部幕墙大样三维建模对幕墙系统的拼接关系、加工可行性或者施工安装可行性进行论证分析,如下图。

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异形幕墙面板分割尺寸多非标,利用参数化设计工具可以快速划分非标幕墙面板并优化,还可以快速统计非标面板尺寸及信息。
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上图中设计师利用参数化工具,可以快速调整面板角度,上图是异形幕墙方案阶段的表皮曲面分割,设计师将面板角度调整为70°,调整划分后的结果如下图。

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方案设计阶段利用参数化工具对幕墙面板工程量进行统计,方案阶段的工程量辅助前期的一个成本估算,对准确度的要求没有那么高,因此用Revit来统计工程量即可。

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这里需要说明一点幕墙面板工程量的统计与常规主项工程的工程量统计不同,不牵扯过多的算量计价规则,工程量即为实际量,采购就以实际量采购,可以用软件进行实量统计。因此用BIM进行的工程量统计是有意义的。有了工程量,进而可以快速生成物料清单和成本清单,对项目幕墙工程的投资造价进行分析。下图即为通过DP工具生成的物料清单和成本清单。

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施工图设计阶段借助模型可视化特性进行模型错漏碰缺核查,一方面核查自身幕墙系统,另一方面核查与其他专业的碰撞。

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传统CAD设计制图,构件图、节点图、详图绘制复杂,平立面单独无关联,修改起来无法实时联动,BIM三维设计可以实现模型数据的实时关联。

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平立面图联动生成及修改问题的解决是BIM设计明显优于传统设计的一点。不仅是在幕墙设计制图的痛点,亦是其余各专业设计制图的痛点。平立剖面图的生成是基于同一个模型,在其中一张图纸中做了调整,其余图纸会自动调整。这一点对设计来说在效率上绝对是一个加分项。

幕墙设计、加工及施工过程中数据庞大,传统方式对数据的提取及输出都很困难,但利用参数化工具,可以实现一键导出,极大提高数据处理效率。传统统计提取靠人工,效率低且容易出错,往往一个小错误会联带一大片的错误。

深化设计阶段,BIM模型的参数化设置,幕墙面板自适应生成,可以一键导出幕墙系统的面板等相关的加工、定位数据。

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在加工阶段,需要导出详细的加工数据,如下图,可以利用Catia中DP工具对复杂面板进行参数化编程,批量生成面板加工展开尺寸数据,指导面板加工。

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如果没有参数化工具,这成千上万的幕墙面板都需要人工进行统计,该是一个多么大的工作量啊。

除了幕墙的面板数据一键生成,幕墙型材的加工数据也可以一键生成。

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04 
安装施工阶段幕墙BIM这么做

幕墙安装极大依赖现场土建的施工条件,如果土建施工存在误差,对幕墙完美安装存在很大的挑战,如果误差较大,按照设计图纸下料安装则会出现问题。传统施工时会对土建的条件进行复核,借助仪器人工对有限范围的某些点进行测量,提取现场信息不全面。随着技术的发展,借助三维扫描仪可以对现场土建条件进行扫描,对扫描数据赋予坐标值,一方面可以提取任意一点的坐标数据,另外也可以将扫描点云模型与幕墙的预下料的深化模型进行匹配,找到偏差,及时修正预下料模型,使下料准确。

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这是三维扫描在建筑工程中一项有价值的应用,使现场和模型的贴合度更好。

幕墙构造爆炸图可以快速生成,诠释复杂节点安装工艺,不仅可以辅助加工下料,也可以作为可视化交底使用。

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施工安装阶段利用BIM参数化工具,可以提取模型中龙骨埋件的安装定位点,并可以一键导出,直接用于现场的定位安装。

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同理也可以一键输出幕墙面板的安装定位点,指导现场形状复杂的板块定位安装。

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施工安装过程中,可将每日进场的材料反馈到BIM模型中,实时跟踪幕墙材料的安装管理情况,用颜色加以区分,同时也可以将现场的安装进度录入到模型中,也以颜色区分,这便可以知道施工的进度。在Revit中通过设置过滤器可以快速的用颜色进行区分。(点击查看)

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05
 结语

上文从设计施工阶段介绍了幕墙BIM的一系列应用,可见BIM在整个幕墙工程中不可替代,尤其是异形幕墙,有着很深的应用价值。

在BIM概念引入中国时,三维建模软件及参数化已经有了,比如Tekla软件,为钢结构的设计深化及下料而生。随着BIM大概念的提出,进一步完善和强化了各专业的BIM思维及BIM应用,目前国内将Tekla应用于钢结构也称为BIM应用。





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 发表于2021-02-05   |  只看该作者      

2

厉害了

 发表于2021-02-11   |  只看该作者      

3

不懂

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