建筑外立面幕墙设计中BIM技术的运用

　　建筑幕墙论文第三篇：建筑外立面幕墙设计中BIM技术的运用

　　摘要：BIM技术是在信息与科技高速发展背景下应运而生的三维设计系统工具，其涉足了建筑学、土木工程学及动力工程学，具有十足的创新性与先进性。随着在各类工程事业中的不断实践，BIM技术已经日渐成熟，并且应用到电力、石化、冶金、水利、建筑等行业中，成为各大工程公司高水平工程设计与管理的重要辅助手段，为其发展与创新提供了有力的支持与保障。尤其对建筑外立面幕墙设计起到了重要作用，帮助其大幅度简化与优化了某些复杂环节的工程步骤，在业内被广泛使用。基于此，本文将从建筑外立面幕墙设计工程的原则与步骤出发，对BIM技术在其中的应用展开论述，以供同行们参考。

　　关键词：BIM技术; 建筑外立面幕墙; 设计; 应用;

　　1 建筑外立面幕墙设计概述

　　建筑外立面幕墙从广泛的字面意义上理解来说，指的是所要设计的建筑物四周外部的一切环境与其建筑立体本身之间的接触表面，也是建筑物的门面。建筑物外观的设计感与视觉感的展现全部都是由建筑外立面幕墙来承载的，其真正的作用并不是简单的装饰与美化，而是要通过直观视觉的营造充分展现出建筑物本身的结构与外部构成形态，让大众能够直接地接受信息，满足他们的审美要求，同时也可以根据建筑物具体的功能进行消费活动，如购买、租赁等。因此，建筑外立面幕墙的设计越来越受到广泛重视，相关工作人员也在致力研究，采取不同的科技、信息、工艺化手段来达到设计定稿的最高目标与最优质程度，共同为受众、甲方提供一个完美的、执行力强的设计方案。

　　建筑外立面幕墙设计具有高度的统筹兼顾性，在设计之初就应用了多种关于构造、美学、材料、功能等方面的专业知识，建筑设计师在对具体项目进行准备铺陈时，要充分利用材质、色彩、形状、比例等基本元素与设计主题进行调整和融合，将其有韵律性、节奏性、次序性地进行不同排序与混合。在满足设计要求和目标的基本条件后，再来高度呈现建筑外观美感和室内美感，在符合基本建造原理的基础上为客户带来赏心悦目的设计结构，给城市再添一笔亮眼的色彩。

　　2 BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的具体应用

　　BIM建筑信息模型是在具体的建筑工程项目上针对与建筑相关的信息数据进行统一建模的工具，通过对设定的真实信息数据来模拟建立数字化信息结构。在建筑外立面幕墙的具体设计中，输入的建筑信息则是每个建筑构件的各类尺寸、材质材料以及制造商的信息，三维系统BIM软件会根据用户输入的信息逐步建立起建筑外立面幕墙的信息系统，再利用软件实现仿真模型的立体呈现，之后的各项工作将会在一个相对综合和严谨的平台上进行改进、添加和管理。

　　2.1 建立建筑外立面幕墙BIM三维模型

　　建筑行业辅助设计工具的发展历经了很多阶段，它们随着科学与信息技术的更迭与创新应运而生，从最初的Auto CAD到Sketch Up，再到三维初探的3DMax，进行了从平面转移到空间上的巨大变革，而现在最先进与成熟的当属三维的Revit辅助设计工具，它的应用开启了参数化三维设计的大门，奠定了未来建筑行业辅助设计工具发展的基调与作业规范的方向。BIM模型应用之初，首先要根据项目的具体要求与指标建立BIM模型以及参数所需要的固定数据库，作为理论与实践的融合以此来更直观和形象地展示出优化的幕墙系统基本图形。因Revit三维软件十分适合建立BIM模型，而且二者在空间的设置上相通，所以能够最大限度为设计工作提供方便。除去一些机械化、固定化的基本步骤，对建筑幕墙相关的特殊元素与要求还需要进行广泛收集，整合出最好的建造方案，再进行录入，再次输入的信息可大致包括型材名称、线形密度、表面处理、长度、生产厂家、成本以及玻璃的颜色、宽度、成本等相关参数。在对每个材料的其余部分建立数据库时要特别注意，在符合BIM模型基本信息的要求后进入幕墙系统，从而保证建立真正意义上的三维建筑信息模型，而非简单的平面信息录入模型。当一切前提条件与信息录入完毕后，工作人员可启动和激活Revit软件的平台机构来建立建筑幕墙的BIM模型，并且在不断改进与优化的过程中完善最终的仿真模型，让其更精确立体呈现在软件机构里。

　　建筑外立面幕墙是悬挂式的围护结构，设计的过程要将承载与连接的主墙体参数考虑进去，以确保最终实现建造过程的可操作性。建立建筑外立面幕墙的BIM模型，首要工作是建立所需基本参数的BIM模型。而BIM模型的主要构成与组成部分一般是建筑设计单位着手建立，因此建筑设计单位也要充分依据主结构后的BIM模型在各种参数统一后，才可通过相应的软件平台进行仿真幕墙的安装模拟工作，以此产生最终所需要的设计效果。

　　2.2 深化建筑外立面幕墙BIM三维模型

　　Revit辅助设计软件开启了参数化三维设计的时代，同时也将建筑设计逐步引入参数化设计的领域，为建筑行业提供了一套更加严格、精准的算数形式来辅助设计过程，这不仅提高了设计进程的效率与速度，而且在建模的过程中设计师还可利用软件观察到更多的形式，从而完善自己的设计思路，以达到设计的最高水平。建筑参数化设计是运用计算机与智能软件共同作用，调用不同的计算方式构建出一系列具有函数关系的建筑模型，这是其工作的基本原理，若要在设计过程中改变某一个参数，系统的反应也十分智能化，它会根据相关的函数与约束关系来将其他数据与结果进行相应的调整。例如采用Revit设计软件在对某个项目的建筑外立面幕墙建造模型过程中，若将建筑外表皮控制面选择为不规则的异形面，在对屋面进行适当改造与设计时，则需要率先从异形面中提取与建筑外立面幕墙重合与共用的点或者某条线，用鼠标在分割面上进行提取后，系统会产生不同的模型单元方案，设计师要进行优劣与实操比对，进行从优选择，以保证其设计效果。

　　上述例子中Revit的表皮分割功能可将墙面看作一个整体，通过算法设定的规则将其分割为几个不同类型、不同属性的单元块，并且结合参数建立前期的数据对外立面幕墙的建筑效果与所需的材质等进行综合分析，从而完成对多重方案的优先序列对比，最终由设计师确定执行。例如上述例子中经过分析与比对，首先确定了1/2错缝进行立面分割，软件会根据要求对横向与纵向的尺寸与坐标进行相应的控制与转移，依据确定的空间点提取相应的功能，同时在此过程中还可以得出每一块面板的精确空间坐标，设计师可利用提取的相关信息进行材料板几何属性的推算与选择，凭借前期软件各项强大的功能来深化建筑外立面幕墙的BIM模型，为下一步工作提供方便。

　　2.3 基于模型建立二维图纸

　　传统的建筑外立面幕墙图纸设计是靠人工手绘的二维图纸来完成，工作量十分繁杂且对工作人员的手绘能力要求也较高，当手绘图纸应用到具体的建造中时，很难达到直接的指导目的，同时手绘的建筑立面只会看到一个正面方向，所展示的信息只有高程与横向，很难依据其内部结构对衔接部分进行实际建造，给实际工作带来了阻碍。而在使用建筑幕墙的BIM模型时，立体感与直观性的问题会迎刃而解，同时在对某些地方的部分参数进行实时修改时，可直接在软件上输入参数，系统会自动匹配与之有关联的各类数据，可随时进行改进。在观感上，BIM模型在Revit软件的基础上也是以三维立体呈现，后期工作人员可通过控制鼠标调节随时切换观看方式，更好地开展指导工作，从而提高工作效率。在设计过程中，根据实时变换的工作需求与软件自主产生的不确定性因素，BIM模型需要在Revit软件里完成平面深化、立面深化及各种特殊面的生成与深化等工作，对于建筑行业来说，平面深化工作有着一定的规范要求，设计师必须遵守相关规定来开展标准化制图操作，以避免读取过程中产生信息误差而造成短暂的工作停滞。

　　最具代表意义的规范与准则有以下几点：（1）根据平面深化设计要求，构建及二维表达应满足《BIM构件库应用标准》及《民用建筑BIM设计实施导则》要求，根据立面深化要求,设计师需要在Revit软件中所有关于材质、填充、色彩等立体面方向上各类层次的深度表达，同时构建及二维表达应满足《BIM构件库应用标准》及《民用建筑BIM设计实施导则》要求。（2）对于剖面的生成与进一步深化则要依据Revit模型,调取相应的命令按钮，创建需要改进的剖面项目，在工具与参数限制的影响下，根据设计思路对剖面图进行进一步完善，但是在改进的同时要特别注意标注的准确性与项目的独立性，切忌将同一个维度的不同剖面项目混合在一起，而失去命令设置的作用。BIM模型的特性决定了三维视图制作的简易性与易改性，也附带着十分智能化的工具作为制作时的辅助，使整个项目进程更加迅速与顺利。将初步设计方案生成2D图后，在对某些结构内部的参数进行展示时，需要在软件上使用自带的文本标记与尺函数来完成更加适合实际指导施工的2D图，为实操执行工作人员带来更全面的信息与更方便的读取方式。

　　2.4 进一步优化设计

　　首先，可利用BIM模型中的三维可视功能来提升设计效率。BIM模型中的三维可视功能能将设计师进行参数建造的模型立体化、完整化、结构化地表达出来，通过立体形式进行主结构的观看，还可将设计过程中的模型进行360°全方位移动与旋转，为设计师提供更加全面的设计视野，在降低思维想象难度的同时，也为与客户、其他建筑工程师、业主等之间的交流与沟通提供了方便。在设计过程或后期定稿整改中，若客户、其他建筑工程师、业主提出改进与指导意见，可完全参照可视化立体图进行讲述观点，避免了由于沟通不当存在误解，提高了沟通的整体效率。BIM技术服务于工程全过程，在输入各类尺寸、材料、价格等各项必需数据时，该技术能够直接计算和展示出设计中的材料用量、幕墙耗能、室内环境,为进一步节省设计成本与建造原料起到了决定性作用。

　　2.5 视觉性能和实时漫游

　　使用BIM模型作为设计的基本承载工具后，整个建筑外立面幕墙可以完全三维漫游,设计师在计算机屏幕上将设计好的内部结构与外部结构进行整体嵌套，打造实时且形象的整体建筑，从而浏览整体的呈现效果与内部、外部结合之后的实景和磨合细节，通过仿真模拟来预测真实落地后的观感效果，在对某些不太优化的部分进行进一步研究与改造，在前期就减少失误与缺陷的系数。实时漫游还可在可视化展示时将其制作成动画形式进行播放，让用户更加直观地了解建筑，从而喜欢上建筑模型，产生强烈的购买欲望。BIM模型也可将其具有的可视化、模拟化、协调性、实时改进性以及可出二维图五大特性充分结合起来，使项目在展示时具有高度的具象感觉与用户交互体验功能，将建筑设计外观卖点发挥得更加深入。

　　3 结语

　　综上所述，是对BIM技术在建筑外立面幕墙设计中的应用及优化的阐述与分析，BIM技术可以实现从二维到三维再到二维的转换，同时还具有高度优良的视觉性能和实时漫游功能，对设计师的工作及用户的体验都十分友好，可在很大限度上提高工作效率、优化设计方案，是一项值得广泛应用的工具。

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