BIM技术如何完美收关上海中心双层玻璃幕墙工程项目？

来源丨青岛理工大学学报

作者丨王成才 于德湖青岛理工大学土木工程学院，朱敬峰 青岛市建筑工程质量监督站，张同波 青建集团股份公司

近年来，BIM（建筑信息模型）技术蓬勃发展，渗透到建筑项目的各个领域，尤其是在幕墙工程上的应用涌现出诸多优秀案例，比如上海中心的双层玻璃幕墙工程项目[1]．然而，在实际施工程中，施工单位往往先进行大面积部位的安装，边角等复杂部位的幕墙测量、加工及安装均滞后施工，由此造成工期延长且不利于内外装修[2-4]．

针对以上问题，本文通过结合工程实例，采用BIM技术，利用Navisworks软件及其二次开发来进行幕墙工程可视化施工模拟分析，以便指导幕墙工程施工以及协调幕墙工程与内外装修工程。

1 幕墙施工工序分析

1.1 传统幕墙施工工艺分析

传统的幕墙下料顺序为先大面、再局部；先中间、再边角；先通用、后异型；自下向上施工，竖向划分施工段，往往均是最后才能整体全部封闭，室内作业只能等幕墙全部完成后进行，直接影响工程整体进度[5-6]。图1、图2为传统施工过程，先施工中间玻璃幕墙，后期施工两侧石材幕墙，未达到水平层的整层封闭，同时，幕墙本身工期及室内分项施工均受影响。

1.2 传统幕墙工艺的影响分析

幕墙施工中，先进行大面施工后，为消除土建结构误差，需要对剩余局部、边角重新进行测量，然后进行二次加工，进场安装剩余部分，对自身工期产生影响，同时影响室内装修及安装。以济宁全运会指挥中心项目幕墙工程为例，总结传统幕墙施工工艺造成的影响。

1.2.1 传统幕墙工艺对幕墙自身工期的影响

由表1-4可知，因后期收边施工造成了工期的拖延。

1.2.2 传统工艺对其他工序的影响分析

1）对室内装饰的影响见表5。

2）对安装工程的影响见表6。

1.2.3 幕墙施工对总工期的影响分析

通过以上的幕墙构件施工工期以及对装修工程、安装工程的影响分析得知，传统幕墙施工在大面完成后的局部施工过程中，从测量到材料加工安装，周期大约在30d左右，影响了幕墙工程整体进度，同时幕墙的整体进度影响土建及装饰施工，很多分项不能及时开展，对建筑总工期产生影响。

1.3 基于BIM改进的幕墙施工技术

利用Navisworks软件，实现高层幕墙的施工段合理划分，提前交接各工作面，从而缩短幕墙整体工期以及协调幕墙工程与内外装修等工程。

1.3.1 改进的幕墙施工顺序

新型幕墙施工顺序如下：施工准备→测量放线→三维结构实体模型建立→幕墙三维设计→提料加工→幕墙埋件→幕墙龙骨安装→幕墙面材安装→幕墙打胶→幕墙清洁→竣工验收

1.3.2 传统幕墙施工与改进的幕墙施工对比

根据工程实例，将传统幕墙施工与改进的幕墙施工程序进行对比，见表7采取幕墙测量、建模、一次性加工提料，可以节省工期约1个月，有效地提高了幕墙的施工技术水平，加快了整体幕墙施工进度。

2 幕墙施工模拟

本文以青岛创意大厦项目为工程案例，利用Navisworks软件，按照基于BIM技术改进的施工顺序和工序，采取划分施工区域、分段安装、整层封闭的施工方案，以每3层为1个施工段，然后分段验收，进行下道工序．模拟过程见图3-6。

3 BIM在幕墙施工阶段的应用

3.1 施工流程优化———4D施工模拟

通过4D施工模拟可以实现对幕墙施工流程的优化，主要表现在：①将实际施工进度计划与模型结合在一起，在Navisworks软件中，通过可视化的形式表达施工进度，辅助确定施工方案合理性。②可以对幕墙构件的安装顺序给予精确定义，分析每日工作进度。也可以根据现场的施工进度，与计划进度进行对比分析，判别完成比例，分析对总工期的影响，进而调整下一阶段的安装进度，如图7所示。

3.2 施工过程中的软碰撞分析

施工过程中的软碰撞（即间隙检查）种类很多，通过BIM模型，可以直观分析出施工方法（器具）对空间的要求是否能够被满足，如图8所示。同时，碰撞报告中给出了间隙距离，通过对这些位置及数据的分析，可以判定间隙的数值是否在加工及安装偏差允许的范围内．例如当允许的安装偏差设定为3ｍｍ，那么模型中小于3ｍｍ的情况都可能产生碰撞．此外，软碰撞还包括调节幕墙板块时需要的操作空间等等，将在施工方案确定及具体施工过程中，不断发现问题并结合BIM模型进行软碰撞分析。

3.3 施工过程中幕墙板块及材料更换指导

在模型中快速找到破损位置的玻璃嵌板编号，进而找出其对应的玻璃规格及链接的构件加工图。同时，分析该板块两侧的幕墙板块尺度，从而制定合理的更换方案，如图9所示。

4 Navisworks二次开发

伴随着越来越多的项目在使用Navisworks，NavisworksAPI无论建筑设计、工程施工或是机械制造，都有着越来越多的开发需求。本文针对幕墙施工模拟方面的需求，同时考虑实现软件操作的便捷性，对NavisworksAPI进行插件开发。

4.1 Plugin访问方式

Plugin插件通俗地讲就是点击按钮即可实现定义的功能，本文基于NET API开发了多个Plugin插件，见图10，并以“NW－幕墙－碰撞检测”插件开发为例，简述功能拓展说明。NW－幕墙－碰撞检测的功能设想是将软件中的视图、碰撞检测等功能进行整合，并给出自定义的方式，以实现多种功能可以在1个窗口中进行操作，有利于工作效率的提高，界面见图11。

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