浅析BIM技术在钻石切面玻璃幕墙中的应用

佟克龙¹

（1.中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250014）

       摘要：随着当代经济的发展，现代建筑造型越来越复杂，一些建筑采用常规的手法现在已经无法实现。而BIM技术在建筑行业的作用被更多的专业人士认知认可。本文针对济南绿地中央广场钻石切面玻璃幕墙设计进行了详细的阐述，进而明确BIM技术在钻石切面玻璃幕墙设计中的作用，为以后BIM技术在异形玻璃幕墙的设计、生产、安装提供依据与借鉴。

       关键词：BIM技术；钻石切面玻璃幕墙；异形玻璃幕墙；

       1 工程概况

       （1）工程名称：济南绿地中央广场C-1地块B塔楼幕墙工程；

       （2）工程地点：济南市西客站片区，西邻齐鲁大道，东邻齐州路；

       （3）工程规模：综合楼幕墙面积约16050平方米，地上二十四层，地下二层；

       （4）建筑设计单位：青岛东盛建筑设计事务所有限公司；

       （5）基本风压值： W0=0.45KN/m2（50年一遇）；

       （6）地震设防烈度：设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g；

       （7）承建单位：中建八局第二建设有限公司。

       本工程建筑高度99.7米，幕墙高度101.18米，幕墙为构件式玻璃幕墙，建筑窗间玻璃主要采用8Low-E+12Ar+6双银钢化低辐射中空玻璃，建筑层间玻璃采用 6Low-E+12Ar+6钢化低辐射中空玻璃。

       2 幕墙设计的风格理念

       （1）幕墙设计风格：

幕墙设计造型独特新颖，建筑设计外形为类钻石切面、通过玻璃组合及反射，增强建筑物立面层次感空间效果；整体设计分格左右对称，整个建筑物虚实结合，现代大气而不失稳重。通过透明玻璃幕墙大面积的应用有效的结合了室内外空间，使建筑物显得亲切、宁静、充满阳光。在设计风格上，通过对材质的不同特性应用及各细部的仔细推敲，使其既符合了原有的建筑设计的要求，外表简洁大方，虚实结合，又使整个建筑幕墙设计整体感强，外形美观、线条流畅。

       （2）幕墙设计理念：

建筑的设计理念是把济南绿地中央广场建成为济南市西客站片区的中心标志建筑。建筑幕墙是最直接的体现形式。因此建筑幕墙设计构想力求与建筑的建筑立面设计思路及结构特征相吻合，并通过幕墙设计加以完善。并与西客站的自然景观、周边建筑乃至天空形成了一个珠联璧合的整体。

       3 建筑特点

       （1）建筑外表皮为异形扭曲钻石切面幕墙，玻璃全为不规则的梯形玻璃；

       （2）玻璃幕墙在水平方向及垂直方向上都有内凹或外凸两种情况，幕墙外饰面有不同的角度，造型复杂；

       （3）玻璃幕墙，分格整齐准确，轮廓线条清晰；

       （4）建筑幕墙垂直方向相邻两块玻璃内凹或外凸夹角为176度；水平方向相邻两块玻璃内凹或外凸夹角为163度。

       4 BIM技术的具体应用

   绿地中央广场C-1地块B座幕墙工程为异形扭曲钻石切面幕墙，玻璃全为不规则的菱形玻璃；玻璃幕墙在水平方向及垂直方向上都有内凹或外凸两种情况，幕墙外饰面有不同的角度，型材连接件的造型复杂。

       （1）钻石切面玻璃幕墙空间碰撞技术

    造型独特的建筑，由于主体结构楼层施工时不可避免的结构偏差、结构高程误差累计、异形结构施工难度大。这就会造成主体结构与幕墙结构水平分格、竖向分格的不对应，并以此形成幕墙施工偏差，造成局部观感不佳。在幕墙工程施工前，主体结构施工完成后，有必要针对主体结构标高、主体结构轮廓进行复测并与幕墙设计图纸进行对比。根据以上的结果，应用BIM技术，绘制三维模型进行空间碰撞，模拟幕墙结构与复核后的主体结构的偏差，并对幕墙结构进行调整，从而保证幕墙结构与主体结构的完美结合。

       （2）钻石切面玻璃幕墙空间定位技术

   异形玻璃幕墙立面异形、平面异形，横、竖龙骨往往呈多角度、变间距状态，定位困难。绿地中央广场C-1地块B座为异形扭曲钻石切面幕墙，幕墙横剖面成锯齿状，竖龙骨间距不固定，方向不统一。运用BIM建模技术获取幕墙轮廓线机主龙骨定位坐标；运用全站仪通过“两点一线”式放线方法确定竖龙骨位置、方向；通过技术创新，利用三维模型与全站仪协作测量放线，实现了复杂曲面、异形幕墙的定位工作，放线质量满足异形玻璃幕墙施工质量要求。

       （3）钻石切面玻璃幕墙符合调整技术

   结构图、实际主体结构、幕墙建筑图纸之间可能存在不符，实际施工中需对已完工主体结构进行复核并对幕墙外壳进行调整。主体结构与图纸不符时，仅调整平面图无法指导异形、曲面玻璃幕墙施工，需对模型进行调整，让异形玻璃幕墙对主体结构形成新的空间定位。使用全站仪对主体结构异形特征点进行数据提取；通过幕墙外壳模型反算主体结构轮廓线，并根据测量数据进行调整；对主体结构进行尺寸复核，保证幕墙工程的后续施工以及幕墙与主体结构。

       （4）钻石切面玻璃幕墙施工配合技术

   玻璃幕墙外立面为波浪形，龙骨两端坐标位置，横向、纵向均有偏差，运用犀牛模型得出，垂直的铝合金立柱上端（本层顶）出轴线为2370mm；下端（本层底）的出轴线为2250mm，偏差为120mm，倾斜的铝合金立柱上端和下端出轴线均为2520mm，偏移轴线为1000mm和1800mm，奇数层和偶数层交替偏移。玻璃幕墙外立面为波浪形，龙骨两端坐标位置，横向、纵向均有偏差。运用犀牛模型得出，垂直的铝合金立柱上端（本层顶）出轴线为2370mm；下端（本层底）的出轴线为2250mm，偏差为120mm，倾斜的铝合金立柱上端和下端出轴线均为2520mm，偏移轴线为1000mm和1800mm，奇数层和偶数层交替偏移。

       （5）钻石切面玻璃幕墙材料提取技术

   通过BIM三维建模技术，通过三维软件提取材料计划然后现场符合保证构件精度，保证施工质量。除异形材料外，在异形玻璃幕墙工程中还存在大量的复杂节点：竖龙骨与抛物线龙骨交接处、横龙骨与抛物线龙骨交接处节点复杂，无法用常用方式量取数据进行施工。通过建立复杂节点三维模型进行分析，并通过三维模型进行可视化技术交底保证了施工质量。

       （6）钻石切面玻璃幕墙加工技术

    异形幕墙铝合金立柱型材加工，立柱两侧打孔位置与型材表面不垂直，横梁与立柱接触面切割斜角难以把控。应对运用BIM模型为加工厂数控中心提供数据支撑，实现铝合金型材工厂化加工。

       （7）钻石切面玻璃幕墙质量控制技术

    异形玻璃幕墙工程中、异形玻璃幕墙龙骨种类多样，节点复杂，施工困难。龙骨安装重点在于明确龙骨安装固定尺寸、明确龙骨安装合格标准。  
  

        5 总结：BIM技术主要优越性能

   本工程通过运用BIM软件建模分析，得出龙骨坐标定位各项数据有效的指导现场放线施工，为加工厂数控中心提出详细的加工数据，为多规格尺寸多角度玻璃加工出具了详细加工图。玻璃幕墙外立面分格整齐、准确，轮廓线条清晰，大角顺直；胶缝平滑、无污染，细部处理美观，完美实现设计意图。工程在施设计过程中，应用BIM技术复核调整、幕墙设计优化、材料控制技术等技术，是建筑幕墙尽最大实现建筑意图。通过对此幕墙分析，希望广大设计人员能够从中掌握要领。在文章论述中如有表达不妥之处，敬请各位同行和专家批评指正。 

参考文献

[1]《玻璃幕墙》GB/T21086—2007；

[2]《玻璃幕墙工程技术规范》JGJl02—2003；

[3]《建筑幕墙工程技术规范》DGJ08-56—2012；

[4]《环保节能型双层玻璃幕墙》张芹，2005年5月；

[5]《新编建筑幕墙技术手册》2003年11月第一版 张芹主编；