裝配式幕墻工程BIM輔助設計

張夏輝

摘?要：科學技術的發展迅速，我國的裝配式建筑的發展也有了改善。裝配式建筑的智慧建造初始起源于智慧城市，在當前階段，我們還沒有對智慧建造這一理論有統一的定論，不過，可以通過智慧城市理解智慧建造的含義，智慧城市通過多種信息技術的融合可以廣泛收集到建筑生產周期之內的所有建筑信息，通過這種方式來消除信息孤島效應，使相關的建筑信息在建筑項目相關參與方之間進行信息共享。裝配式建筑主要指的是將預制的建筑構件直接運輸到項目的施工現場，通過特定的構件連接方式所形成的建筑，相比較傳統的建筑物而言，建筑的連接方式以及建筑物的穩定性都有著嚴格的要求。由于BIM技術自身具有可視化強、協調性好的特點，就BIM技術而言，是一個強大的數據庫信息系統，通過BIM技術可以使得建筑項目不同的參與方之間實時共享這些建筑信息。所以，將BIM信息技術應用于裝配式建筑具有很大優勢。在本篇文章中，以BIM技術為主要核心，并且集成了三維激光掃描、物聯網技術等應用于裝配式建筑生產中，與此同時，通過相關的技術可以廣泛收集裝配式建筑中的相關信息，從而滿足建筑項目各個參與方的相關信息要求。

關鍵詞：裝配式;幕墻工程;BIM輔助設計

BIM是建筑信息模型（BuildingInformationModeling）縮寫，顧名思義BIM技術是三維模型和建筑信息數據的集成體系。應用BIM技術可以在項目實施階段從設計到施工、竣工、保修、運行直至建筑項目的全生命周期終結。從技術和管理層面看，建筑工程本身設計、預制件制造、施工安裝三階段分離，“4M1E”難以統一控制，各階段成果可能出現矛盾導致工程變更及材料浪費，更可能影響工期及工程質量。BIM技術則可以有效解決以上問題，它最大的優勢正是工程項目各階段信息及數據的統一關聯，方便項目管理者對施工計劃進行彩排。幕墻是現代大型建筑常用的具有裝飾效果的一種外圍護構造。幕墻的設計需要相對主體有一定變形能力，但不承重，通常使用掛裝方法安裝，在某些復雜體型中，上百塊幕墻各有各的樣式，面積形狀不同，每一塊都需要根據各自編號進行設計安裝，造成設計施工難度加大。而BIM技術就可以在施工前深化設計，在navisworks等可視化和仿真軟件上進行碰撞檢查，提前預判施工中可能出現的誤差和矛盾，采取預制加工，節省人力物力。

1?裝配式建筑的生產階段

以往傳統的預制構件的生產加工是通過二維圖紙完成的，并且通過設計人員所提供的二維圖紙進行設計的交底。另外，預制構件的生產人員會依據所提供的構件生產圖紙加工以及生產預制構件。通過這種方法不僅無法保證預制構件的科學性以及合理性，與此同時，也無法有效確保預制構件的質量。如果采用基于BIM技術的設計方式進行預制構件的技術交底工作，可以使用三維立體的方式向預制構件的生產人員進行技術交底，可以向預制構件的生產人員直觀的展現所設計的成果。通過BIM技術，從不同的方向觀看預制構件的設計效果。三維可視化的BIM技術在裝配式建筑中可以幫助預制構件的生產人員及時地查詢到預制構件的相關信息。目前，設計人員主要使用的設計軟件有CAD、REVIT等等，設計人員所使用的這些軟件，具有良好的信息攜帶能力，還具有很好的二次開發能力。通過軟件的二次開發，可以將建筑設計成果及時的轉化為數字化的生產單，并且，也可以將這些數字化的生產單直接傳輸到預制構件的生產廠家進行生產。當裝配式建筑的預制構件完成生產以后，通過三維激光掃描以及人工檢查的方式對所生產的預制構件進行檢查，對預制構件的尺寸和質量進行檢驗。對于預制構件的生產管理人員來說，可以通過手持的閱讀器或者掃描設備及時的更改預制構件的狀態。除此之外，在生產管理信息中心也會顯示預制構件的具體狀態，例如已經完成、未完成生產、生產中等等。通過BIM信息技術還可以有效的追蹤預制構件的質量。

2?標準化設計

從裝配式施工的角度出發，幕墻單元組件需要滿足結構、防水保溫、外裝飾等功能在專業工廠設備中實現一體化，板塊一體化生產。通過分析本次施工特點，提出使用幕墻分類中工廠加工程度最高的單元板式設計。單元板式幕墻作為裝配式施工的其中一塊構件，幕墻板塊出廠后即應該滿足這個單元幕墻的全部功能及結構要求，每一個單元板幕墻的主要工作量都安排在工廠生產階段，在工地現場只需依靠吊裝定位，相鄰的單元板幕墻通過對插完成接縫，大大縮短工期。對于建筑幕墻，完成如此大體量的模型設計需要標準化BIM構件庫。每一塊單元板幕墻對應有立柱、橫梁、表面面板材料以及其他五金配件等。立柱與橫梁都屬于鋁型材，在模型信息上主要體現型材長度與數量，盡量還原出截面形狀（revit軟件中線段長度不得小于0.8，導致截面形狀無法照搬CAD，需要稍作修改再導入）。表面面板材料有石材、鋁板、玻璃，模型信息除了要表現數量以及面積外，在建模時注意區分了各種表面面板材料的不同厚度，模型更加擬真，方便建筑師查看截面效果。對幕墻構件進行拆分設計，盡量減少建模數量，同時減少工廠開模數量。

3?預制混凝土幕墻的支撐與連接

3.1?吊頂裝配式施工

在建筑裝飾工程中，吊頂是一項重要的施工環節。經過實踐研究，在建筑裝飾工程中，約80%的飾面施工可采用裝配式施工方式，尤其在吊頂施工中最為常見，如吊頂工程中應用較為廣泛的金屬飾面、紙面石膏板及礦棉板。此外，在吊頂施工中，紙面石膏板施工只需做好二邊端石膏板的安裝，若采用總成裝配式施工，對現場測量、收邊處理、吊頂排版等施工流程進行設計，可進一步提升裝配式施工效率?？剂總鹘y的吊頂施工方式，其施工過程較為繁瑣，且材料損耗量較大，若采用裝配式施工技術，不僅可以降低材料損耗，還可有效提升施工效率。具體而言，針對吊頂裝配式施工，其預制構件均擁有配套裝置。故而，在吊頂施工前，為促進吊頂工作的順利進行，應先對龍骨進行精確測量。例如，在建筑裝飾工程中，金屬吊頂施工存在一定的難度，這是由于金屬吊頂的質量較重，且該情況常常會導致施工過程中的各種差錯。故而，在金屬吊頂裝配式施工過程中，施工人員應保證相關計算的精確度，并依托配套裝置，實現裝配構件的精確加工及高質量安裝。

3.2?支撐與連接要點

裝配式幕墻在連接施工環節，為了能夠使得該部分達到穩定性與牢固性的要求，在支撐結構部分連接的條件下，應該注意幾點：一是預制混凝土幕墻的連接位置應該進行必要的承載力數據計算，此時需要分析外墻掛板種類、外部荷載與地震載荷的影響等;二是預制混凝土幕墻與主體結構連接可以采用柔性連接的形式，如果發生地震災害，可以允許在一定程度上的變形以消除地震力的影響;三是在進行連接結構部分設計時，要確保其具備一定的變位要求，要按照技術規范要求進行處理，保證其具備一定的調節能力，能夠適應多種條件的使用;四是連接件與外掛件的極限使用溫度要達到要求，能夠具備抗變形能力，可以將刮板荷載直接傳遞到建筑主體結構上進行承載，進行垂直變形與層間位移的調節。

4?結語

綜上所述，裝配式幕墻結構形式是一個整體結構，雖然具備工期短、自重輕、質量高等明顯的優勢，但在施工過程中，也容易受到很多外部因素的影響，所以需要加強技術的分析和應用，嚴格按照設計方案進行施工，切實提升幕墻結構質量，確保建筑工程運行的安全性與穩定性。

參考文獻：

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[2]王賡，張猛.影響工程質量因素（4M1E）的新思路分析與研究[J].天津城建大學學報，2014，20（2）：96-100.