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新(xīn)聞中(zhōng)心
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企業文(wén)化
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2018
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幕牆人必備知識，基于 BIM 技(jì )術的幕牆設計特點
關鍵詞：
幕牆,設計,bim,參數,構件,模型,可(kě)以,建築,幾何
一、參數化設計
BIM參數化設計是把幕牆設計的全要素都變成某個函數的變量，通過改變函數，或者說改變算法，驅動幕牆形體(tǐ)改變從而獲得不同的建築設計方案。
幕牆設計作(zuò)為(wèi)一門建築藝術，從根本上來講，具(jù)有(yǒu)反對邏輯的基因。美學(xué)理(lǐ)論也曾講過There is no debate for taste,遵循固化思維将找不到藝術的殿堂。但參數化設計同傳統的建築設計并不矛盾，參數化設計是面向未來的，其生成的許多(duō)形式，是無法預想到的，反而可(kě)以作(zuò)為(wèi)設計師的一個具(jù)有(yǒu)啓發性的工(gōng)具(jù)。
BIM的參數化設計将建築幕牆構件的各種真實屬性通過參數的形式進行模拟和計算，并進行相關數據統計。在建築信息模型中(zhōng)，建築幕牆構件并不僅僅是一個虛拟的幾何構件，而且還附加了除幾何形狀以外的一些非幾何屬性，如構件的材料、材料的熱工(gōng)性能(néng)、構件的造價、采購(gòu)信息、重量、安(ān)裝(zhuāng)編号等。BIM參數化設計的意義在于可(kě)以針對不同的設計參數，快速進行造型、布局、節能(néng)、經濟、疏散等的各種計算和統計分(fēn)析，優先采取最合适的設計方案。這是BIM的參數化設計與一般隻能(néng)實現幾何造型的參數化設計不同之處（圖3）。
值得一提的是，參數化和參數化設計的概念并不相同。參數化是指BIM軟件的建模能(néng)力，其是實現參數化設計的重要保證。适用(yòng)于幕牆設計的BIM軟件，首先應該能(néng)夠提供“精(jīng)準”的BIM建模能(néng)力，以保證諸如圓型開洞、折彎件等小(xiǎo)型BIM構件的建模精(jīng)度在工(gōng)廠加工(gōng)。
可(kě)允許的誤差範圍之内。美國(guó)建築師學(xué)會（AIA-American Institute of Architects）使用(yòng)模型詳細等級（LOD-Level of Detail）來定義BIM模型中(zhōng)的建築構件的精(jīng)度，BIM構件的詳細等級可(kě)以随着項目的發展從近似的模型逐步演變到建成後的精(jīng)确的模型，模型精(jīng)度從粗到細，依次為(wèi)：LOD100.Conceptual概念化模型；LOD 200.Approximate geometry近似構件（方案及擴初）；LOD 300.Precise geometry精(jīng)确構件（施工(gōng)圖及深化施工(gōng)圖）；LOD400.Fabrication加工(gōng)模型LOD 500.As-built竣工(gōng)模型。一般建築設計隻要達到LOD100~LOD300的模型精(jīng)度即可(kě)完成設計交付，但對于幕牆設計，為(wèi)了保證幕牆的設計交付模型能(néng)夠在後續的工(gōng)廠加工(gōng)得到應用(yòng)，BIM軟件的建模能(néng)力應達到LOD400的标準，這并不是任何一個BIM軟件都具(jù)備的參數化建模能(néng)力。
二、基于知識的可(kě)視化設計
基于BIM技(jì )術的三維虛拟設計環境将設計信息、模拟信息快速地傳遞給項目協作(zuò)夥伴，提高了協作(zuò)方的溝通效率，實現了所見即所得，減少了因設計返工(gōng)帶來的經濟損失。可(kě)視化可(kě)用(yòng)于諸如幕牆邊角、洞口、交界處、梁底收邊等細部構造節點的設計交底，此外，通過可(kě)視化的展示，可(kě)以快速發現各專業之間的矛盾，有(yǒu)助于提高設計的質(zhì)量。
BIM的可(kě)視化是通過實體(tǐ)構件的信息自動生成的（圖4）。我們可(kě)以自動生成幕牆模型多(duō)個視角的剖面圖、軸側圖來傳遞信息，這種“立體(tǐ)牆身”中(zhōng)的構件之間具(jù)有(yǒu)關聯性、反饋8性。當幕牆工(gōng)程師修改了某個構件，與該構件相關的所有(yǒu)視圖将自動更新(xīn)，我們不再需要去分(fēn)别修改平、立、剖。BIM的這種“關聯”可(kě)視化特性，不但提高溝通效率，而且提高了設計工(gōng)程師的工(gōng)作(zuò)效率，解決了長(cháng)期以來圖紙之間的錯、漏、缺問題。
三、“自頂向下”的設計
幕牆從概念設計、深化做造型設計、工(gōng)廠加工(gōng)到最後的安(ān)裝(zhuāng)，涉及的環節非常多(duō)，跨越了建築和機械加工(gōng)兩個領域，數據往往不能(néng)順利銜接，出現數據鏈條斷裂的情況。基于BIM的深化設計強調數據鏈條的可(kě)繼承性，以BIM模型為(wèi)載體(tǐ)，采用(yòng)“自頂而下”的設計思想，不但可(kě)以精(jīng)準獲取上遊的曲面造型數據，而且可(kě)以精(jīng)準的配合加工(gōng)生産(chǎn)。“自頂而下”的BIM設計，首先在設計的頂層構築一個“頂層基本骨架”（Top BasicSkeleton），随後的設計過程基本在該“頂層基本骨架”的基礎上進行複制、修改、細化，最終完成深化設計的過程。例如項目的整個幕牆工(gōng)程是最頂級的“頂層基本骨架”，然後按照塔樓、樓層以及部位可(kě)以分(fēn)拆為(wèi)多(duō)個層次的“頂層基本骨架”，各個“頂層基本骨架”能(néng)夠表現該部位幕牆的幾何形狀和空間位置，能(néng)夠反映同其他(tā)“頂層基本骨架”的幾何約束關系。由此，幕牆“自頂而下”深化設計展開的核心是“頂層基本骨架”，也是多(duō)個幕牆構件之間相互聯系的中(zhōng)間橋梁和紐帶。BIM軟件的參數化建模能(néng)力是“自頂而下”深化設計得以順利實現的基礎。基于BIM的參數化建模，可(kě)以通過參數驅動設計結果的自動修改。參數與模型的控制尺寸有(yǒu)明顯的對應關系，并且具(jù)有(yǒu)全局相關性，從而使得模型數據的改變在不同層次之間的傳遞變得唯一并即時。基于BIM的“自頂而下”設計主要有(yǒu)兩個特點：
幕牆的幾何造型可(kě)以方便地轉化成具(jù)有(yǒu)真實屬性的建築構件。當我們改變參數使得幾何形體(tǐ)發生變化的同時，建築構件也相應同步變化，這就使視覺形體(tǐ)與真實的幕牆構件關聯起來，視覺模型也就轉化為(wèi)真正的“信息模型”。例如金屬幕牆的深化設計，基于BIM技(jì )術能(néng)夠按照建築師的要求生成大型複雜曲面并方便地進行曲面表皮分(fēn)隔，把造型分(fēn)割成小(xiǎo)塊的、适合批量生産(chǎn)的、工(gōng)藝簡單的、材料節省的曲面面闆，然後通過钣金展開成平面尺寸的圖紙進行誤差較小(xiǎo)或者無誤差的切割下料。而且，基于這些具(jù)有(yǒu)真實屬性的建築構件，可(kě)以幫助企業逐步豐富和完善其參數化幕牆構件庫，有(yǒu)利于企業知識的積累和重用(yòng)。
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