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幕牆工程作為建築工程中的一個重要專項工程，很多BIM從業者是比較陌生的。但是BIM技術在幕牆工程中的應用卻是比較早的。幕牆BIM應用到底是不可或缺還是雞肋應用，本期結合一個個具體案例，做一個全面的分享。傳統的幕牆設計工具是CAD，以二維為主，偶爾藉助CAD自身三維輔助。引入BIM工具後，幕牆的BIM應用主要圍繞在引數化和視覺化。
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幕牆BIM工作必備技能
幕牆專業的BIM應用比其他專業要相對難一些，這個難不在專業知識，而是軟體使用門檻及引數化學習應用。由於Revit及Dynamo工具的精細度及處理異形幕牆方面天然的欠缺，使得異形幕牆在引數化處理時必須要藉助其餘的軟體，較為常用的是Rhino平臺及Grasshopper工具（下文稱GH）和Catia平臺及Digital Project工具（下文稱DP）。Catia是最理想的工具，可以用於幕牆工程各階段，畢竟是用來造飛機的，處理幕牆是小cass，但是也有一些明顯缺陷，最突出的就是價格昂貴和上手難，一套軟體一年的使用費就近百萬，這對習慣了教育版使用者的國內公司來說，是一筆不小的投入，再者是上手難，它的使用和操作方法完全不同於Revit軟體；Rhino平臺引數化功能強大，易上手，深化和加工下料方便，但是純幾何建模有幾何資訊無屬性資訊，不利於資訊資料傳遞；Revit軟體對常規的規整模型具有較好的適應性，易上手，市場佔有率高，與建築設計院資料資訊對接好，但也深化能力弱，尤其是異形處理能力弱。因此想用BIM工具來解決幕牆實際問題，這三款軟體都需要有一定程度的掌握。
針對這三款軟體在幕牆行業的應用的優勢、劣勢及適應階段，牛侃BIM進行了細緻的分析，參見下圖。
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幕牆BIM工作的技術路線
在幕牆BIM工作的開展中，在每個階段該用什麼樣的工具呢？經過眾多幕牆專案實踐，牛侃BIM給出瞭如下的技術路線。對於規整建築的幕牆，設計到施工圖階段可在Revit中進行，深化加工及施工階段可匯入Catia或Rhino中完成。對於異型幕牆，在Rhino中完成曲面造型及分析，後匯入到Revit/CAD出施工圖，深化加工及施工階段可使用Rhino建立點、線或曲面資料匯入Catia進行深化。
下圖是幕牆 BIM模型建模工作流程：
上圖比較複雜，簡要說就是根據幕牆方案設計把表皮形體搭建出來，後基於幕牆分格設計進行表皮分格並最佳化，最佳化後與建築師確認，然後根據幕牆系統進行幕牆面板和幕牆龍骨BIM模型搭建，面板龍骨模型與現場實際結構合模後，如有碰撞則進行面板龍骨模型調整，最後提取面板龍骨資料並出加工圖。
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方案/設計/深化階段幕牆這麼做
➤異形幕牆方案設計時，常需要多方案比對，傳統設計依靠CAD無法引數化操作，更無法快速生成多個方案，有了引數化工具後，透過對引數（或自定義引數）的調整可以快速生成多個方案，並且是視覺化的方案。這對幕牆的設計工作是有極大意義的，是名副其實的三維設計，先有模型再有圖紙。
如上圖，是對一個異形幕牆多方案分格的對比，透過GH引數化設定不同“最大寬度”的數值，可以即時得到多種方案。
➤方案設計階段，設計師比較關注異形幕牆的不同曲率和翹曲度的分佈位置。傳統設計比較難快速統計不同翹曲度區間的分佈位置，但在Catia或者Rhino中可以快速的對幕牆形體、板塊進行翹曲區間分析。
上圖中，紅色表示翹曲度小於20°的部位，黃色表示在20~50°之間，洋紅色表示在50~75°之間，藍色表示大於75°的部位。利用顏色即可對區域快速區分。
➤方案設計階段，利用視覺化特性，透過區域性幕牆大樣三維建模對幕牆系統的拼接關係、加工可行性或者施工安裝可行性進行論證分析，如下圖。
➤異形幕牆面板分割尺寸多非標，利用引數化設計工具可以快速劃分非標幕牆面板並最佳化，還可以快速統計非標面板尺寸及資訊。
上圖中設計師利用引數化工具，可以快速調整面板角度，上圖是異形幕牆方案階段的表皮曲面分割，設計師將面板角度調整為70°，調整劃分後的結果如下圖。
➤方案設計階段利用引數化工具對幕牆面板工程量進行統計，方案階段的工程量輔助前期的一個成本估算，對準確度的要求沒有那麼高，因此用Revit來統計工程量即可。
這裡需要說明一點幕牆面板工程量的統計與常規主項工程的工程量統計不同，不牽扯過多的算量計價規則，工程量即為實際量，採購就以實際量採購，可以用軟體進行實量統計。因此用BIM進行的工程量統計是有意義的。有了工程量，進而可以快速生成物料清單和成本清單，對專案幕牆工程的投資造價進行分析。下圖即為透過DP工具生成的物料清單和成本清單。
➤施工圖設計階段藉助模型視覺化特性進行模型錯漏碰缺核查，一方面核查自身幕牆系統，另一方面核查與其他專業的碰撞。
➤傳統CAD設計製圖，構件圖、節點圖、詳圖繪製複雜，平立面單獨無關聯，修改起來無法實時聯動，BIM三維設計可以實現模型資料的實時關聯。
平立面圖聯動生成及修改問題的解決是BIM設計明顯優於傳統設計的一點。不僅是在幕牆設計製圖的痛點，亦是其餘各專業設計製圖的痛點。平立剖面圖的生成是基於同一個模型，在其中一張圖紙中做了調整，其餘圖紙會自動調整。這一點對設計來說在效率上絕對是一個加分項。
➤幕牆設計、加工及施工過程中資料龐大，傳統方式對資料的提取及輸出都很困難，但利用引數化工具，可以實現一鍵匯出，極大提高資料處理效率。傳統統計提取靠人工，效率低且容易出錯，往往一個小錯誤會聯帶一大片的錯誤。
深化設計階段，BIM模型的引數化設定，幕牆面板自適應生成，可以一鍵匯出幕牆系統的面板等相關的加工、定位資料。
在加工階段，需要匯出詳細的加工資料，如下圖，可以利用Catia中DP工具對複雜面板進行引數化程式設計，批次生成面板加工展開尺寸資料，指導面板加工。
如果沒有引數化工具，這成千上萬的幕牆面板都需要人工進行統計，該是一個多麼大的工作量啊。
除了幕牆的面板資料一鍵生成，幕牆型材的加工資料也可以一鍵生成。
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安裝施工階段幕牆BIM這麼做
➤幕牆安裝極大依賴現場土建的施工條件，如果土建施工存在誤差，對幕牆完美安裝存在很大的挑戰，如果誤差較大，按照設計圖紙下料安裝則會出現問題。傳統施工時會對土建的條件進行復核，藉助儀器人工對有限範圍的某些點進行測量，提取現場資訊不全面。隨著技術的發展，藉助三維掃描器可以對現場土建條件進行掃描，對掃描資料賦予座標值，一方面可以提取任意一點的座標資料，另外也可以將掃描點雲模型與幕牆的預下料的深化模型進行匹配，找到偏差，及時修正預下料模型，使下料準確。
這是三維掃描在建築工程中一項有價值的應用，使現場和模型的貼合度更好。
➤幕牆構造爆炸圖可以快速生成，詮釋複雜節點安裝工藝，不僅可以輔助加工下料，也可以作為視覺化交底使用。
➤施工安裝階段利用BIM引數化工具，可以提取模型中龍骨埋件的安裝定位點，並可以一鍵匯出，直接用於現場的定位安裝。
同理也可以一鍵輸出幕牆面板的安裝定位點，指導現場形狀複雜的板塊定位安裝。
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結語
上文從設計施工階段介紹了幕牆BIM的一系列應用，可見BIM在整個幕牆工程中不可替代，尤其是異形幕牆，有著很深的應用價值。
在BIM概念引入中國時，三維建模軟體及引數化已經有了，比如Tekla軟體，為鋼結構的設計深化及下料而生。隨著BIM大概念的提出，進一步完善和強化了各專業的BIM思維及BIM應用，目前國內將Tekla應用於鋼結構也稱為BIM應用。
文章完……
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