BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的应用研究

吴姝芳

(福建省建筑设计研究院有限公司,福建 福州 350001)

建筑外立面幕墙是由面板与支承结构组成的具有完整的结构系统,它在其自身的平面内能够承受较大的变形,或者对于主体结构讲,能够有足够的位移能力;它属于不分担主体结构荷载以及作用的围护结构[1]。幕墙一般由玻璃、面板、铝板、陶瓷板石板等与后面的支承结构铝横梁立柱、玻璃肋以及钢结构组成。此外墙系统支承在主体结构上,普遍包封主体结构。因为面板间有宽缝存在,面板和横梁立柱之间的连接有活动能力。若是幕墙运用摇臂、螺栓以及弹簧机构和主体结构进行连接,则能够在两者间存在较大位移[2]。

2.1 能更好地展示整体结构的协调特点

一般来说在整体建筑的设计前期,我们就会充分的考虑到整体建筑结构的节能效果。整体的建筑设计不但要满足人们对建筑的实际居住需求,更要能够很好地体现出现代节能环保的生活理念[3]。因此,这就要求设计人员在建筑立面外设计的过程中,要充分地考虑到整体的建筑结构,设计人员在设计幕墙的过程中,也必须要充分地考虑到建筑整体之间的协调性。对于整体建筑细节的凹凸部分,做整体结构的外观,有时候很难达到实际理想的设计目标,因此我们可以对建筑外立面进行幕墙设计,幕墙设计可以很好的缓解整体与细节之间设计的矛盾冲突,使整体建筑结构达到一个完美的建筑整体[4]。幕墙的设计不但达到了实际整体建筑结构的要求,还能够最大程度的美化建筑外立面。

2.2 幕墙设计能够更好展示美观与功能使用的完美结合

随着我国经济的不断发展,社会的不断进步,因此人们对于现在的居住环境也有了更高的要求。现代化建筑不仅要满足经济实用的居住特点,而且应该体现舒适美观的居住环境。随着我国现代化科技的不断进步,在建筑幕墙的设计过程中引用了许许多多的先进的设计理念,在我国目前建筑行业中,建筑外立面的设计已经成为建设单位与业主的重点关注项目。因此,要求设计师在对建筑外立面进行设计时,必须要充分的考虑到业主的基本功能要求,应在满足基本要求上,利用创新的思维进行将当前主流的色彩元素应用到建筑外立面的设计中[5]。还用精准的把控设计细节,从而使整体建筑达到最大程度的美观性。通过对建筑外立面的设计,更好地融合整体建筑的实际使用效果与现代化的美观效果,从而更好地体现出整体建筑的现代化艺术性美感。

BIM 技术其实是包含物理特征和功能特征的信息模型应用到建筑项目工程中,可提供共享信息和数据来进行相关决策,BIM 技术包含了从建筑项目设计初期直到各工程项目结束的全部施工过程。必须要满足以下前提条件才可以实施BIM 技术:要求各施工单位需要在项目进行的不同阶段给出共同的标准,并根据相关标准进行协同合作,各施工单位应共享数字化模型来加强各单位的协同合作。

3.1 BIM 技术可以实现设计智能化

智能化设计是我国目前建筑外立面幕墙工程设计的主要发展方向,随着我国科技的不断进步,智能化设计更能满足我国现代建筑工程的发展需求,另外,智能化也必将是未来现代化建筑工程发展的必然趋势[6]。为了能够更好地实现我国智能化建筑工程的目标,BIM 技术已经广泛地应用到了我国建筑外立面幕墙设计中,在BIM 技术中所应用的三维立体技术,BIM 技术中的三维立体技术就是通过三维建模的方式来对建筑物外立面幕墙进行科学的设计与构建,BlM 技术可以让相关的建筑设计人员能够自动地得到建筑相关所需要的数据以及图形,从而能够更好地提升我国建筑外立面幕墙设计的效果和建筑的整体设计质量,这就是BIM 技术在我国现代化建筑中最为显著的优势。例如,BIM 技术可以让我们对建筑外立面幕墙设计进行模型构建时,如果感觉建筑的某处设计不够科学合理要对其进行修改时,那么,BIM 技术的应用就能够使系统对其他的建筑设计根据之前的修改内容进行自动修改,就省去了设计人员对相关设计对象逐一修改的麻烦,也能够更好地避免出现修改对象的遗漏,因此,BIM 技术能够在很大程度上提升建筑外立面幕墙设计的效率与整体的设计质量[7]。

3.2 BIM 技术可以实现设计可视化

在我国建筑工程中安全一直是最重要的,居民的人民生命财产安全与建筑工程的施工质量有着密不可分的关系。我们应采用科学合理的设计以及施工手段,对建筑外立面幕墙进行施工建设,这样才可以更好地保障建筑外立面幕墙的施工质量,提高建筑外立面幕墙的整体安全性能,才能够避免出现后期返工现象的发生。在我国建筑外立面幕墙设计中应用BIM技术时,工程的实体可以运用3D 图形来进行体现,为了能够让我们更好地发现设计过程中所存在的错误以及不合理之处,我们可以通过3D 图形来模拟建筑工程实体,这样可以更好地实现建筑外立面幕墙设计的可视化,另外,在进行建筑外立面幕墙设计时我们还可以通过BIM 技术对现场施工流程进行模拟的演示,这样可以更好地保障建筑项目施工标准的科学性,更好地提高建筑外立面幕墙施工的科学准确性和建筑项目的整体安全性[8]。

3.3 BIM 技术可以实现协同设计

进行科学合理的建筑外立面幕墙设计,可以更好地保障整个建筑工程项目的设计质量,并且在进行建筑外立面幕墙设计的过程中,可以应用BIM 技术实现个建筑对象的协同设计,并且我们可以利用BIM 技术在同一座建筑模型中将我们所需要的所有相关数据以及信息进行科学合理的整合,并且各建筑施工单位也可以根据施工的具体需求提取相关数据,应用BIM技术还能够在建筑外立面幕墙设计的不同阶段删减或添加部分设计内容,使设计方案不断的完善。并且在实现建筑外立面幕墙的施工过程中,相关设计人员必须要根据实际的施工情况科学合理的对幕墙的设计结构进行调整,例如,在幕墙中调整一个窗户的形状,BIM 技术就可以对整个系统中的模型的相同类型的窗户进行自动调整,因此,整个建筑外立面幕墙的设计美观性以及协同性得到了更好的提升[9]。

4.1 应用 BIM 技术进行曲面设计

在进行建筑外立面幕墙设计的过程中,设计人员经常会遇见建筑外立面幕墙曲面的设计,由于曲面设计理论性较强,因此给建筑外立面幕墙设计带来了很大的难度。目前,我国进行外立面幕墙曲面设计过程中,大多都利用参数化和无规则特征来进行设计,但是由于我国传统的设计软件功能较为单一,不能够满足现在人们对于建筑外立面幕墙的曲面设计需求,对建筑物外立面幕墙无法进行科学合理的绘制,更不可能达到对建筑外立面幕墙的深入设计。BIM 技术中的三维功能可以更好地解决我们这一设计难题,三维功能可以根据建筑物外立面幕墙曲面设计理念对建筑物进行模拟,利用模拟的建筑模型使抽象的设计理念呈现出来,这样能够更好地让设计人员对建筑物外立面幕墙曲面进行设计,从而能够更好地体现出BIM技术在我国现代化建筑设计中的优势。

4.2 应用 BIM 技术进行幕墙系统建模

在我国建筑外立面幕墙设计过程中最重要的一个环节就是对幕墙系统建模,在进行建筑外立面幕墙系统建模时,设计人员必须要根据建筑外立面幕墙的设计图纸快速地进行模型搭建,应用BIM 技术可以对建筑外立面幕墙实体进行直观的展示,可以更好地使设计人员完成建筑外立面幕墙系统建模[10]。此外,应用BIM 技术也可以让设计人员对其他的建筑模型进行技术整合,对建筑外立面幕墙设计不合理的地方进行科学合理的调整,还可以对建筑的钢结构以及机电建筑进行检测,从而提高建筑的整体安全性。我们还可以应用BIM技术快速的创建建筑三维模型,也可以应用三维模型进行碰撞检查,这样可以使我们及时地发现建筑所存在的问题,并且根据所发现的问题采取科学有效的办法进行解决,从而更好地保障了建筑工程的整体施工质量和工程效率。

4.3 应用 BIM 技术进行深度建模

建筑外立面幕墙设计成功的关键步骤就是深度建模,深度建模也是BIM 技术的施工方式。进行深度建模的过程中,设计人员可利用BIM 技术制作建筑的模型和节点图。幕墙制作公司必须按照自动建模图纸数据严格地对幕墙进行生产以及现场安装,从而更好地满足建筑外立面幕墙的外形设计要求。

4.4 应用 BIM 技术创建信息模型

在建筑外立面幕墙设计中创建信息模型也是非常重要的内容,组建信息模型也是BIM技术的主要施工途径。创建信息模型主要分为以下四个步骤:(1)对族文件进行创建;
(2)对所创建的明细表与设计板块进行细化及优化的处理;
(3)应用BIM 技术对幕墙进行冲突检测及分析;
(4)根据所得到的BIM 模型对及进行组装。

在我国现代化建筑中建筑外立面幕墙的设计对于整体建筑有着特别重要的作用,因为建筑外立面幕墙的设计可以使整体建筑的内部和外部达成统一的一个整体。同时,建筑外立面幕墙的施工过程中现场施工人员必须要确保施工效果与设计效果相同,因此在设计的过程中设计人员不可以进行不能实现的设计,所以,在设计的过程中设计人员需要考虑到非常多的问题。然而BIM 技术的应用能够很好的解决设计人员在设计中所遇到的各种问题,BIM 技术还能够对建筑整体进行模拟,而能够消除许多设计中的障碍,因此,BIM 技术能够减轻设计人员繁重的工作,从而能让设计人员呈现出最完美的建筑工程设计。

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