BIM技术在幕墙工程中的应用-张鹏

2013年 4月下 第 42卷 第 8期施 工 技 术CONSTRUCTION TECHNOLOGY105DOI :10. 7672/sgjsBIM 技术在幕墙工程中的应用张 鹏 , 何东海(中建三局装饰有限公司 , 北京摘要 随着经济发展水平的提高 、 设计方法和设计理念 的 革 新 以 及 施 工 技 术 的 进 步 , 建 筑 幕 墙 从 简 单 化 、 规 整 化 向多元化 、 复杂化发展 。 传统的二维图已经无法满足 这 些 复 杂 建 筑 幕 墙 的 方 案 设 计 、 放 线 定 位 , 材 料 下 单 的 要 求 , 需要借助 BIM 三维建模软件完成 。 以成都大魔方售楼处及武汉新城国际博览 中 心 会 议 中 心 工 程 实 例 来 介 绍 BIM 技术在幕墙工程中的应用 。关键词 幕墙 ; BIM ; 三维建模 ; 应用 中图分类号 TU767文献标识码 A文章编号 1002-8498(2013 08-0105-02Application of the Building Information Modeling Technology in Curtain Wall BuildingsZhang Peng , He Donghai(Decoration Company of China Construction 3rd Engineering Bureau , Beijing, China Abstract :As the development of economic and construction level , and innovation of the design methods and idea , the curtain wall engineering is more and more diverse and complexSo 2-dimensional drawings can not meet the requirements of scheme design , actinobacillus location and material list , and 3-dimensional modeling software of building information modeling (BIM is usedAccording to the practice of Chengdu Magic Building Sales and the conference center of Wuhan New Town International Exhibition Center , the application of BIM technology in curtain wall building was introducedKey words :curtain wall ; building information modeling (BIM ; 3-dimensional modeling ; application 作者简介 张 鹏 , 助理工程师 , E-mail :qqcom 收稿日期 2012-11-19BIM (building information modeling 即建筑信息 化模型 。 BIM 以其可视化 、 协同效率高 、 参数化及对 项目全生命 周 期 的 关 注 赢 得 了 建 筑 行 业 市 场 的 认 可 ,在美国 、 英 国 等 发 达 国 家 的 发 展 和 应 用 已 达 到 一定水平 ,但是在我 国建筑 幕 墙 的 应用还处于起步 阶段 , 仅 仅 在 几 个 超 高 层 幕 墙 项 目 进 行 探 索 和 尝 试 。 虽然由 于 客 观 条 件 的 限 制 ,BIM 技 术 在 632m 的上海中心 大 厦 双 层 幕 墙 设 计 施 工 过 程 中 只 是 扮 演了辅助的 角 色 , 但 是 其 在 深 化 设 计 、 解 决 现 场 施 工碰撞方案 、 施工协调 、 施 工 预 算 、 生化计算等方面 技术的表现已经展示出了它的潜质 。本文以成 都 大 魔 方 售 楼 处 和 武 汉 新 城 国 际 博 览中心会议中心工程实例来介绍 犀牛软件 (Rhino 在曲面幕墙表皮划分 、 材料下单方面的应用 。 1工程实例1. 1成都大魔方售楼处成都大魔 方 售 楼 部 建 筑 造 型 类 似 于 一 个 倒 圆 台状 , 底部为半 径 122m 的 半 圆 , 顶 部 为 短 半 轴 长122m 、 长半轴长 218m 的椭圆 。 如图 1所示 。图 1成都大魔方售楼部 Fig1Chengdu Magic Building Sales该项目的 点 支 式 玻 璃 幕 墙 表 皮 造 型 为 正 圆 形 与椭圆形之间流动形成 的 建 筑 造 型体 , 其玻璃幕墙 表皮为三维曲面 (竖向任意位置的曲率都不相同 , 另外不能 有 折 角 出 现 。 因 此 初 步 决 定 玻 璃 板 块 要 做成三维曲面板块 ,这样对幕 墙 玻 璃 板块下料加工106施工技术 第 42卷图的准 确 性 以 及 对 现 场 施 工 提 出 了 更 高 的 要 求 。 常规的二维 制 图 很 难 满 足 工 期 、 难 度 的 要 求 , 经 讨 论决定采用 BIM 技 术 进 行 三 维 建 模 。 设 计 人 员 决 定采用犀牛软件进行三维建模 、 划分幕墙表皮分格 。 本工程幕墙表皮为三维 空间曲面 , 且左右不对 称 。 根据现场提供 的返尺 CAD 平 面 图 和 建 筑 立 面 图上的玻璃板块进行幕墙表 皮建立 , 然后对其进行 板块分割 , 共产生了 416块不同尺寸及不同大小的 玻璃板块 。对具体的板块模型分析 发现 , 玻璃板块竖向两 边的边缘线测量拱高值 1mm , 边长为 1400mm 左 右 , 板块上下 两 边 的 边 缘 线 为 椭 圆 线 , 每 一 点 的 曲 率都不相 同 。 如 要 加 工 此 种 玻 璃 板 块 需 要 提 供 每 块中空玻璃 的 弯 曲 轴 位 置 , 即 使 提 供 了 此 参 数 , 玻 璃加工厂的 加 工 难 度 也 很 大 , 加 工 周 期 长 , 而 且 造 价高 , 也 没 有 跟 犀 牛 软 件 相 匹 配 的 数 字 化 加 工 设 备 , 所以不能直接把犀牛模型提供给加工厂家 。 经过对上下的椭圆线段 分析发现 , 它们曲率变 化不大 。 如 果 把 上 下 的 椭 圆 形 线 段 变 换 为 与 其 相 接近的圆形弧线 , 这样 加 工 图 上 的 参数也能准确地 表达清晰 , 而玻璃加 工厂也 能 读 懂加工图 纸 。 变换 与其相近的圆弧方法 :在犀牛软件中先提取板块上 边缘线段 , 从板块模 型上分 别 复 制 取出上边缘线段 和下边缘 线 段 。 并 在 他 们 水 平 两 个 端 点 间 创 建 一 条辅助线 , 然 后 找 到 辅 助 线 的 中 点 , 在 中 点 上 创 建 一条垂直于线段的辅助线与 原椭圆线段相交 , 并产 生交点 。 这样就得到了 3个点 , 在软件中应用 3点 生成圆弧工具 。 就得到了一条有 统一半径的圆弧 , 在软件中与最初的椭圆线段的间 距变化比对发现 , 距离不超过 134mm 。 用相同的方法把下边缘的圆 弧求出来 。 这样得到了新的 板块外轮廓线 , 用同种 方法对原先分割出来的 416块玻璃板块模型进行重 建 , 最后得了一个整体 的 玻 璃 幕 墙表皮 。 通过对模 型在三维软件中不同位置角 度的观察 , 认为用圆弧 替代椭圆曲 线 的 方 法 得 到 的 模 型 在 计 算 机 软 件 中 浏览观察是可以接受的效果 。1. 2武汉新城国际博览中心会议中心武汉新城国际博览中心会议中心工程 (见图 2 造型特异 , 由 3层屋面和 3层玻璃幕墙交错结合构 成 , 施工难 度 大 , 工 期 也 十 分 紧 张 。 为 了 保 证 工 期 和施工质量 , 采用犀牛软件进行三维建模分析 。 前期经过现场的测量放 线 , 发 现土建的结构偏 差较大 , 与幕 墙 完 成 面 有 冲 突 , 所 以 在 模 型 中 把 幕 墙完成面往外偏移了 250mm , 这样就能更好地搭建 幕墙系统 。 因为曲面是偏移 过后的 , 所以会比原来 的完成面 大 一 些 。 这 就 要 考 虑 两 边 相 交 处 的 玻 璃图 2武汉新城国际博览中心会议中心效果Fig2The conference center of Wuhan NewTown International Exhibition Center完成面会有所改变 , 偏移后的 曲 面 也 会造成与下沿 的交线位置发生改变 , 也减小了一定的幕墙表皮 。 在偏移后 的 曲 面 上 根 据 以 前 模 型 上 的 分 割 线 又偏移出 250mm , 在 模 型 中 对 玻 璃 表 皮 进 行 分 割 。 单独提取几个面进行测 量 , 发 现 曲 面 的左右两条边 是接近直边 , 上 下 弧 边 的 拱 高 不 超 过 4mm , 根 据 以 往的工程经 验 , 决 定 下 片 玻 璃 用 直 板 玻 璃 来 代 替 , 这样既节省造价又缩短了玻璃的加工周期 。另外在模型中切割出每一块玻璃分别编好号 , 每块玻璃 都 有 唯 一 编 号 把 它 排 成 平 板 玻 璃 。 用 这 种方式去复合原先的模型 , 达到最优化的幕墙表皮 。 目前幕墙样板已经 完 成 , 视 觉 效 果和安装质量 令人满意 , 而 且 大 大 缩 短 玻 璃 加 工 周 期 , 减 少 了 造 价 。 后续的下片曲面以 及 中 片 、 上 片 曲面拟依此方 法进行大面积施工 。2结语行业的发展趋势是 信 息 化 程 度更高 、 更加透明 化 , 未来的设 计 趋 势 将 由 二 维 走 向 三 维 , 达 到 一 个 新的阶段 。 随 着 我 国 幕 墙 行 业 的 日 趋 成 熟 以 及 人 们对建筑美学的更高追求 , BIM 技术的应用将成为 主流 , 应用的空间将更大 。参考文献 :1任璆 , 戈宏飞 三维建模 Rhinoceros 软件在幕墙设计中的应用 J 机电工程技术 , 2010(7 :164-1672陈继良 , 张东 升 BIM 相 关 技 术 在 上 海 中 心 大 厦 的 应 用 J 建筑技艺 , 2011(Z1 :104-1073同济大学 , 汕头经济特 区 金 刚 玻 璃 幕 墙 有 限 公 司 C