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BIM技術在復雜異形曲面設計中的應用

來源:綜合網絡 時間:2017-07-25 13:25:30

一、項目簡介PGSBIM網

該項目為銅仁機場航站樓改擴建工程,其規劃建設用地面積為58000㎡,總建筑面積11887.35㎡,總高度為19.9m,地上二層,設計使用年限為50年。項目的設計者采用了當地佛教文化中的鳳凰轉世主題,采用雙軌掃掠,曲面翻轉的手段使得機場整體造型形似佛教中的法螺,寓意鳳凰轉世,生生不息。俯瞰又猶如鳳凰的轉世吉鳥——孔雀。機場表面的金屬鋁板隨形體變化或舒張或緊收,在陽光的照耀下宛如孔雀絢麗多姿的羽翼。PGSBIM網

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二、BIM技術應用背景PGSBIM網

1、該工程項目的一個重難點在于如何將建筑設計師的意向性概念轉化為可供實際操作的施工方案。PGSBIM網

2、復雜的異形曲面,每點的法線方向都可能存在不同,幕墻安裝完后嵌板之間的間距縫隙是否可以既滿足防水等功能需要,又能充分保證設計師的預期效果,做到不走樣不變形。PGSBIM網

3、項目的工期相對較為緊張,使用常規現場方式對幕墻安裝位置進行定位,需要等結構網架施工完畢才可以進行,同時又面臨定位信息與重復計算量大的問題。PGSBIM網

4、為適應曲面造型,幕墻嵌板存在大小尺寸不一的情況,常規現場裁剪安裝的方式,既無法滿足工期需要,又容易造成施工誤差累積。PGSBIM網

基于以上種種客觀存在的問題,我們將目光轉移到了BIM技術上,希望通過BIM技術做到:更早時間的得到幕墻安裝的定位信息,已保證施工時間;幕墻嵌板的準確預制數據,方便提前加工,減少現場施工誤差;更加合理優化的幕墻排布方式,既能保證原設計方案效果的實現,又能減少成本預算的增加。PGSBIM網

三、BIM應用情況介紹PGSBIM網

在本項目中幕墻的安裝基于結構網架之上,因此第一步我們通過BIM技術,準確還原了結構網架模型,使每一個結構節點數據精確數據化。PGSBIM網

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網架平面圖PGSBIM網

在結構模型精確建立的基礎上,我們通過 Grasshopper 的數據控制功能,將固定尺寸的幕墻嵌板進行初次排布,保證嵌板的固定點均可與結構節點法線擬合。在初次排布劃分之后,我們發現絕大多數嵌板邊角存在四點不共面的情況。四點中的任意一點距離其它三點構成的平面的距離為該點的翹曲值。該值若過大將影響原設計方案效果表現,又造成施工困難。PGSBIM網

為此針對這項問題我們對幕墻劃分進行了二次優化。通過對 Grasshopper 源代碼進行二次編寫,對翹曲值超值的位置進行全局檢索。通過對檢索數據進行分析,排查幕墻面板劃分不合理的區域進行對應優化。盡可能用標準單元代替非標準單元,合理優化嵌板尺寸類型數量,降低設計、施工難度,從而節省造價和提高施工質量。PGSBIM網

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幕墻劃分效果PGSBIM網

優化完成后對劃分節點位置,進行施工工藝建模模擬,完美精確的復制實際安裝構件,從而為統計幕墻嵌板定位信息,預制加工尺寸,龍骨桿件長度等信息提供基礎,方便后續預制加工與安裝施工。PGSBIM網

在幕墻連接和細部構造方面,我們對鋁單板的連接進行了優化,在布置鋁單板時,鋁單板側邊垂直于所在位置的結構控制面,鋁單板角點指向龍骨交點、邊緣與龍骨走向吻合,使得連接件可以順利穿過膠縫連接到龍骨上,方便鋁單板與龍骨的連接。PGSBIM網

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鋁單板與膠縫的對應關系示意圖PGSBIM網

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屋面幕墻細部構造PGSBIM網

四、BIM應用效果PGSBIM網

在設計過程中,利用BIM技術建立三維設計模型,在建模過程中能及時發現設計中存在的問題,并且利用BIM技術可視化的特點可以隨時和項目各參與方進行溝通和模型調整,大大的提高了設計的效率。在施工階段,對于復雜異形曲面來說,通過BIM技術的應用,在施工前對復雜曲線部分進行施工模擬,對特殊節點進行細部處理,從而避免了在施工現場可能會出現的放樣、安裝等各種問題。PGSBIM網

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