超大、超复杂｜解读“深圳国际会展中心”幕墙工程的BIM应用

关键词： 幕墙;BIM技术;参数化建模;智能制造

1、工程概况

深圳国际会展中心位于深圳市宝安区福永街道的会展新城片区，是深圳市委市政府布局深圳空港新城“两中心一馆”的三大主体建筑之一，项目一期建成后，将成为净展示面积仅次于德国汉诺威会展中心的全球第二大、国内第一大的会展中心;整体建成后，将成为全球第一大会展中心。

深圳国际会展中心(一期)七标幕墙工程面积约16万平米，主要分为屋面幕墙系统、廊道玻璃盒子幕墙系统、蜂窝铝板吊顶系统和栏杆系统，幕墙类型为框架幕墙，其中屋面幕墙系统采用框架单元板块设计方案。

本项目应用BIM技术对幕墙系统进行整体建模，通过BIM应用，解决了复杂幕墙的造型设计、专业间的碰撞问题;应用BIM进行优化设计，极大的提升工作效率，减少构件加工难度和工作量;通过施工动画模拟指导现场施工，提升工程管理水平和施工质量，进而提升企业经济效益。

1.1 工程特点

本工程幕墙面积16万平方米，体量巨大;7个标段同时施工，各交叉作业面多，管理难度较大。

本项目全程应用BIM技术，各参建方基于云平台参与沟通协调，是一个BIM技术应用的典型成功案例。

2、BIM应用

2.1 BIM应用标准

项目组织编写了《深圳国际会展中心(一期)工程总包BIM管理策划》、 《深圳国际会展中心BIM统一建模标准》 、《深圳会展中心BIM施工管理平台规划》等文件，用于明确指导项目的BIM工作的开展，本次项目方大幕墙-七标段 建模规则严格按照此标准实行。

2.2 BIM软件选择

根据幕墙类型选用使用BIM软件，本项目屋面幕墙系统全部构建采用Rhino软件，结合GH辅助完成建模、提料、工艺制作;玻璃盒子造型比较规整则采用Revit软件;施工模拟、动画、碰撞采用Navisworks软件。

2.3 玻璃盒子幕墙系统介绍

本工程中廊玻璃盒子幕墙为框架幕墙类型，使用REVIT建模，深度达到LOD350。根据幕墙类型制作项目构件族库：立柱、横梁、装饰条、玻璃、悬窗等;设置相应的特征参数，便于模型搭建及数据提取。

2.4 金属屋面幕墙系统介绍

屋面幕墙整体造型为长条弧形，短轴为近似圆形，长轴为波浪弧形，造型比较复杂，设计难度和工作量非常大。屋面幕墙系统分为金属屋面和采光顶系统、吊顶格栅系统。本系统使用RHINO+GH建模，将铝面板、玻璃面板、钢件主龙骨、铝合金次龙骨、吊顶格栅&骨架、钢支座详细建模，深度达到LOD400。

2.5 金属屋面表皮设计优化

根据项目特征进行分析，将整个模型划分为3个模块(4个K1,3个K2,K4),优化后实际需建模部分仅为图纸红色框部分.这使得建模、设计下料、工厂加工的工作量大大减少，同时减少出错率。优化后此部分工作量减少50%。

2.6 金属屋面节点深化设计

中廊幕墙屋面部分为框架幕墙系统，依据工程特点，本项目将屋面系统设计为框架单元板块形式，将16个小菱形板块组成为一个大菱形单元板块(约6mX6m)，采用整体吊装施工方案，在工厂加工成单元成品，运往现场后将单元板块实施整体吊装，此方案优点是将加工组装环节放在工厂，保证了加工质量;在施工现场将单元板块吊装至屋面，通过钢支座与主体钢结构连接，减少了施工现场的焊接量，降低安装难度，如此在加快了工程进度的同时保证了工程质量

2.7 吊顶格栅深化设计

吊顶格栅系统为铝合金圆管，采用框架式单元板块设计，即在工厂完成单元板块组装后运至现场实施整体吊装，板块通过多维调节支座与主体结构连接，因本项目设计是将格栅连接件设在主体钢结构内侧，因此，准确的BIM模型是保证加工质量的前提。本次也是将格栅系统进行了详细建模，并与主体结构进行合模，以确保各构件与主体之间的良好配合。

2.8 幕墙龙骨参数化建模

应用Grasshopper自行编制小程序快速建模，将中间重复、繁琐工作由计算机完成，达到快速建模的目的。

2.9 面板工艺数据提取

应用GH自编程序从模型中自动提取面板的尺寸数据并标注显示，同时将尺寸数据提取至外部表格实现模型与标注、模型与表格的数据联动，提升设计效率和数据准确性。

2.10 应用模型数据指导施工

由于中廊屋面曲率变化大，板块定位变得繁琐复杂，因此所用幕墙构件均采用三维控制点定位安装。从BIM模型导出三维控制点用于现场构件安装定位，保证施工质量。

2.11 BIM协同

由于中本项目建筑设计为法国VP建筑设计事务所设计，针对后期部分设计变更，通过3D模型与建筑师进行细节沟通交流，以更直观、清晰的方式方便快捷的展示沟通内容，大大提升工作效率。

2.12 碰撞检测

将各专业模型汇总、整合，将幕墙模型与相关专业模型进行碰撞检测，检查是否存在出现冲突的情况出现，形成可视化检测报告。本项目已通过多专业协调检测模型，发现数十个冲突，将问题在正式施工前得以解决，避免材料浪费及工期延误。

2.13 碰撞施工动画模拟

应用3D模型制作动画，用于工艺组装、现场安装工序指导，使得沟通更加直观、清晰，减少误解

2.14 BIM平台协同

本项目通过广联达协筑云平台，管理各参与方的模型、图纸、问题沟通等。所用形成的过程文件都存于协同平台，使得沟通更高效，文件更完整。

2.15 数据与实物高度一致性

由于前期大量精确数据辅助施工，施工现场情况始终与BIM模型保持高度一致性。

3、总结

深圳国际会展中心七标幕墙工程造型复杂、体量巨大，幕墙面积约15.6万平面。本工程通过BIM技术应用在设计优化、工程量统计、碰撞检测、施工动画模拟、虚拟建造、可视化技术交底、云平台协同、智能制造等都有深入的应用和尝试，有利推动了BIM技术在幕墙上的应用，同时为公司创造了实际效益。

借助GH参数化设计平台自主研发适用幕墙的小程序，实现快速建模、工艺排版、工程量统计等，大大提升了工作效率和准确性。

本项目在设计、加工、施工各环节都有BIM技术的应用，但仍然存在碎片化应用问题，BIM的深度应用和系统建设仍有待进一步提高。

作者单位： 深圳市方大建科集团有限公司

   作者： 王斌　李奇新

来源： 2020论文集