摘要：以成都天府国际机场航空管制1号塔项目为例，运用BIM技术创建幕墙深化模型，在指导现场龙骨放线定位的同时，基于模型生成铝板加工图用以提供加工厂生产数据，降低了材料损耗，减少了现场返工，缩短了工期，节约了因现场施工产生的过程成本。简述BIM技术在幕墙施工中的指导作用。
关键词：BIM技术、幕墙深化、指导施工
随着现代中国的快速发展自由形态，建筑的外观形态、风格也越来越复杂多变。幕墙作为融建筑美学、建筑功能、建筑结构为一体的建筑外维护结构，是现代建筑不可缺少的组成部分。无曲线，不设计。而对于施工来说，现代化曲线加扭曲的造型，通过二维图纸怎样在现场定位、异形曲面如何加工…这无疑是一个巨大的难题。因此，BIM技术走进了建筑幕墙的视野。
BIM(Building Information Modeling)技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目全过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计、施工等在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
项目概况
成都天府国际机场航空管制1号塔高99.9米山东香柏树门窗幕墙有限公司，是天府机场区域内的最高建筑。其外形酷似太阳神鸟盘旋上升，与航站楼太阳神鸟立意设计相呼应。建筑面积20071平方米，幕墙面积约10000平方米。塔台外装为幕墙结构，大面积均为单曲面蜂窝铝板幕墙，单曲面铝板截面形式多变，由下至上半径逐渐变小后变大，平面轮廓逐层旋转，角度多变，类似“小蛮腰”形状（如图1所示），侧挂铝板倾斜角度在69°~90°之间。
本项目幕墙系统的主要特征：
（1）大面为标准幕墙系统，主要由蜂窝铝板幕墙、蜂窝肌理铝板幕墙组成，顶部有部分玻璃幕墙与金属格栅；
（2）侧挂铝板高度为变化状态，与水平面倾斜角度变化较大，倾角最小处为中间部位，最大处为顶部，铝板为弧形自由曲线，铝板可展开摊平，为单曲面铝板；
（3）按竖向分割后每一圈的半径、角度、方向均不同，每一圈铝板在水平面的投影均不在一条线上；
（4）幕墙系统中下部为水平切割，同一圈内为标准铝板；而顶部竖向分割为斜切，在半径逐渐变大、水平轮廓旋转情况下，斜面分割导致每一圈中的每一块铝板的形状尺寸均不同；
（5）横向钢龙骨与铝板外表面相距45mm，与铝板走势一致，顶部为倾斜分布，纵向龙骨与铝板扭曲走势一致，与水平面角度在69°~90°之间，与横向钢架之间的角度随铝板变化而变化。
基于BIM技术的幕墙施工
本项目大面积幕墙形式单一，但外轮廓变化大，单元板种类多，两不同单元板之间搭接精密，控制误差小。铝板与龙骨间连接配合度高，一旦加工过程或者现场龙骨施工误差稍大，就会导致现场铝板安装出现问题。龙骨安装每一圈的水平、竖直方向点位均不一致；铝板为弧形面板，每一圈的形状、尺寸均不一致，若在工过程中采用传统方式，大致存在以下几个问题：
（1）根据设计要求，横向龙骨与结构外边线的距离为175mm，定位随建筑物生根于结构梁上，如何控制好转接件的定位、长度是龙骨安装位置的关键，后直接影响铝面板及整个幕墙系统安装的成败；
（2）所有龙骨为工厂加工好的成品构件，且所有龙骨长度因铝面板扭曲造型不一而各不相同，特别是顶部部分单个构件较长，倾斜角度较大，现场龙骨定位难度高，二维图纸表达数据有限，且对于每一圈变化极位置难精确定位，保证龙骨安装定位的准确性是铝板顺利安装的关键；
（3）铝板幕墙造型特殊且有倾斜角度，角度大小不一，各部位均不相同，角度变化无规律，深化设计出图难度大，加工下料图出图量大、数据繁杂、制作难度高且精确度难以保证加工厂得到的生产数据多，信息量繁杂，生产过程极易出现问题；
（4）幕墙面板、龙骨、主体结构之间的位置关系通过节点图表达，对于整体建筑很难定位。
基于传统施工方式难以解决此类项目难点，本项目选择运用BIM技术，旨在高效、快速、精确地解决异形加弧形幕墙施工难点。经多番实践研究，发现BIM常用建模软件难以解决弧形面板加工问题，后决定采用Rhino加Grasshopper软件参数化快速创建BIM模型，而后运用软件特有的曲面展开为平面的功能，为大多数难以解决的问题提供了有效的解决方法。
（1）BIM可视化展示
根据设计单位提供的图纸创建1:1的BIM数据模型，生成包括幕墙面板、龙骨、连接件、埋件的三维精细模型，与主体结构模型整合后，直观有效的表达了三者之间的位置关系，有效的保证“左邻右舍”之间的连接配合，核查各构件是否存在安装空间等问题；通过BIM模型，可大致确定预埋件的位置，验证其是否合理；通过结构层间关系，合理的划分幕墙竖向分割尺寸。
（2）BIM数字化加工
面板为异形弧形面板，创建整体BIM模型并基于分割尺寸及胶缝等数据分割模型，形成每块单位铝板后直接把弧形面板展开成为平面，生成对应的面板加工图（如图2所示）及数据表，提供给加工厂简单直观有效的数据，且能保障加工数据的准确性，严格控制面板安装尺寸。加工厂直接根据加工图生产模具，通过展开平面图导入数控机切割对应形状尺寸的平面铝板，参照模具压成弧形面板，实现曲面铝板的数字化加工，面板在加工厂成型并核对数据无误后可直接运输至现场吊装施工，大大降低了材料损耗，提高了劳动效率，确保了面板安装质量。
（3）BIM参数化放线
测量放线是确保幕墙施工质量的最为关键的工序。运用BIM技术根据与面板的相对位置及尺寸创建龙骨模型，结合主体结构模型核对龙骨的安装位置、安装空间、预留间距等直接给现场施工提资；根据龙骨与主体结构生成埋件定位图，并对每个埋件进行精确的坐标标注，现场可直接根据坐标数据放线定位；通过BIM模型导出龙骨定位平面图（如图3所示），对每根龙骨构件安装地点进行标注，直接指导施工放线，简化施工环节中的测量放线步骤，提供简单、方便、快捷的龙骨定位方式，有效的减小了安装误差，避免因现场龙骨施工误差导致的幕墙安装问题；同时通过龙骨定位数据及龙骨与面板之间的位置关系，可反算面板加工数据，多次多面地核查加工数据，以减小因个人操作失误产生的误差。
（4）BIM信息化定位
结合BIM模型对龙骨进行测量定位及编号，根据编号有序的将各个龙骨一次吊装到对应位置进行安装，龙骨两端的控制点坐标完全按照BIM模型反馈的数据确定；对每一块面板编号定位（如图4所示）幕墙公司，面板加工完成后标记对应的编号，现场吊装时直接对照三维模型确认面板的编号及位置，以保障吊装的准确性。铝板安装完成后对每块铝板的控制点进行抽查，根据BIM模型中铝板控制点的坐标值，核对现场安装完成后的实测点坐标，根据比对结果对铝板进行复核调整，直至达到现场与模型数据一致的效果。从出图、加工到现场安装，通过统一的模型和图纸来达到信息交流的准确性，以减少不必要的返工。
成都天府国际机场航空管制1号塔项目运用BIM技术进行参数化建模，一键建模、分割、编号、下料，并辅助现场进行测量放线及吊装施工，降低了材料损耗、减少了返工、确保了幕墙外立面效果，实现了施工过程的质量控制，节约了施工过程成本，取得了良好的经济效益。除文中所述BIM应用之外，吊篮施工技术方案、幕墙防水、节点等施工重难点均可根据项目情况运用BIM技术辅助解决部分难题。
结语
随着BIM技术更进一步的发展，在整个项目生命周期中的应用也有更深层次的突破，BIM应用的优秀案例也渐渐涌现，如上海中心大厦、深圳华润大厦、 望京SOHO中心等。对于幕墙工程，BIM应用也达到了一定深度，很多项目已把BIM模型作为设计移交施工的必要资料，甚至对于某些复杂部分，模型已代替图纸作为指导现场的有效依据。BIM作为新一代信息技术所特有的作用的价值已部分体现，但仍有许多亟待我们去发现创新。
参考文献：
[1]马贵红.异形建筑单曲变截面铝板幕墙施工技术[J].施工技术,2016,45(03)：115-118+122.
[2]王建国.异形建筑幕墙施工质量控制措施研究[J].建筑,2014(12)：92-93.
注：
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