基于BIM技术在幕墙施工图设计中的质量管理研究

王艳超

（中电投工程研究检测评定中心有限公司）

1 引言

随着建筑业的快速发展，以及国家对建筑节能、外观的需求日益提高，幕墙以其节能、美观、安装方便得到了广泛应用。但是对幕墙核心部分——幕墙施工图设计却存在诸多质量问题，比如，方案可行性缺少检验、技术交底接受能力差、幕墙施工图核图不够全面、审查图纸不够及时和细致、沟通有效性差等，这些问题导致施工变更多，增加了施工及管理成本，致使最终项目施工质量较差。本文探讨通过BIM技术的协同办公平台、正向出图、可视化的智能出图优点，提高幕墙施工图的出图质量，从而减少现场的施工错误，最终提高项目的施工质量。

2 幕墙施工图概述

2.1 幕墙施工图设计简述

在我国对幕墙工程的图纸设计，按照全寿命周期分为五个过程，即外立面方案设计、幕墙方案图设计、幕墙施工图设计、幕墙深化图设计、幕墙竣工图设计。而其中幕墙施工图设计是最为重要的一个设计环节，因为该图纸是建设单位招标、制作预算清单、报政府机构备案，及后期监督施工的重要依据；是施工单位报价，设计幕墙深化图、指导现场施工的重要参考资料；是监理单位监管施工单位施工质量、检查进场材料、竣工验收的重要参考依据。

目前，国内幕墙施工图多为具有相应设计资质的专业咨询机构进行设计，设计过程流程如图1所示。

图1 幕墙咨询单位施工图设计流程

2.2 幕墙施工图设计的特征

2.2.1 多专业协同设计

幕墙施工图设计阶段是幕墙设计的最关键阶段，此时土建专业的建筑图及结构图、方案专业的最终立面方案图、夜景专业的照明方案图、建设单位的相关要求都将提资给幕墙设计单位。同时，幕墙设计师在设计过程中要与以上相关专业进行积极配合，并要满足建设单位的设计任务书、审查要点、进度计划、质量需求等。

2.2.2 多种知识融合

建筑幕墙工程设计具有较强的综合性[1]，涉及多个技术领域，如材料学、结构计算学科、计算机绘图软件知识等。

1）熟悉材料特性

任何一个建筑的外立面，面材就会不少于3种，幕墙设计人员首先就需要掌握这些材料的安装原理、材料的基本属性、材料的单价等，掌握了这些才能设计出合理的方案。

2）掌握结构计算

幕墙设计属于结构设计的一个分支，因为幕墙设计是用龙骨（支撑面材的横向和竖向的材料）搭建内部骨架的，面材挂在骨架外侧，从而实现方案的效果，而这些龙骨需要通过结构计算以后确认。

3）熟练操作软件

熟练操作绘图、计算及识图软件，如CAD、Sketchup、Rhino、Revit、3D3S、豪沃克、ANSYS，这些软件是基本的绘图软件，将在设计过程中予以使用。

4）掌握设计标准

包括幕墙类的各种规范、地方标准、行业标准、公司管控文件、国家部委相关条文等，并且要及时更新相应的规范及标准，所设计的内容必须符合最新的相关规范或标准。

3 幕墙施工图设计质量管理问题分析

幕墙设计与施工是幕墙工程建设中的基础环节，也是核心内容，幕墙设计与施工质量的好坏对工程建设质量具有直接影响[2]，而幕墙施工图设计是对项目最终质量以及效果的表达，因此严格控制幕墙施工图设计的质量，加强设计流程的质量管理，对提高项目的最终质量尤为重要。

通过工程实例发现影响传统的幕墙施工图设计质量的主要因素，分别为技术管理、核图管理、图纸审查管理、沟通管理。

3.1 技术管理

1）幕墙施工图方案不全面

由于受控于土建提资、绘图工作量以及时间节点的原因，图纸不可能详细体现所有位置，只能将标准位置、转角位置、重难点位置示意，而非常规的位置往往不进行体现，待施工的时候很容易出现设计变更。

2）技术交底不充分

图纸技术交底按照制式文件对图纸的常规位置进行宣贯，但是幕墙图纸中专业术语比较多，节点详图专业性强，使建设单位以及监理单位对图纸的理解不细致，导致后面现场施工监督出现失误，严重影响了项目的最终施工质量。

3.2 核图管理

3.2.1 核图次数过少

幕墙施工图按照时间节点以及各个专业的完成情况，一般进行三次核对。首先，在土建完成一版图纸之后，进行图纸核对，将平立面与建筑平立面进行校核，并就结构梁大小以及位置进行复核。其次，在夜景照明以及内装方案图设计完成后，与这两家单位进行核图，对发现的问题进行修改。由于各家的时间节点不一致，导致与土建最终图纸、其他专业最终图纸未进行核对，核图过程不彻底。

3.2.2 核图位置不能面面俱到

由于二维的幕墙图纸的墙身详图以及节点图数量是有限的，不可能将每个位置均体现到位，导致核对的位置也是有限的，容易忽略一些位置的处理方式，导致现场施工出现了一些因图纸核图不当出现的设计变更。

3.3 图纸审查管理

3.3.1 外审不够细致充分

外审过程中，审图专家对幕墙专业不熟悉，审查过程中只是按照制式文件进行核对，往往流于形式。

3.3.2 内部审查不到位

首先，各个相关专业对图纸审查均存在片面性，仅仅审查与己相关专业，忽略了其他专业的审查；另外，由于幕墙图纸的专业术语多、节点难度高、图纸数量多、图纸逻辑性强等，导致建设单位以及监理单位很难对图纸进行有效审查，造成后面施工监督困难，易出现质量问题。

3.4 沟通管理

通常设计开始之初建立QQ群、微信群沟通，但是由于专业多、人员多、时间紧，往往造成很多内容被忽略，不能有效落实修改意见。如立面方案修改后建筑未及时落图、修改部分漏掉圈注等，这些问题都会导致专业间图纸不一致，造成施工现场出现变更，最终影响项目的施工质量。此外，平台对上传文件存档周期过短，一旦发现问题难以找到相关文件，无法进行责任划定，导致专业间扯皮。

4 BIM技术在幕墙施工图设计中的应用

4.1 BIM技术介绍

BIM全称是Building Information Modeling，指在建设工程及设施全生命周期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并进行设计、施工、运营的过程和结果的总称，简称信息模型。BIM依赖于强大的三维建模、信息关联、协同办公[3]、可视化等特性，在幕墙行业得到了广泛应用。

目前，该技术在幕墙施工图设计阶段，一般应用于一些地产商业项目中的结构碰撞检测、正向设计、技术交底、成本测算等。该阶段常用Revit软件以及Rhi‐noceros软件进行模型建立，将材质的种类、尺寸、应用位置等信息准确赋予模型。使三维模型成为信息传递的载体，方便以后的成本测算、施工模拟及施工下料。

4.2 BIM在幕墙施工图设计中的质量管理特征

在幕墙施工图设计管理工作中，利用BIM技术的管理优势可以大大提高幕墙施工图的设计质量。

4.2.1 可视化

幕墙施工图包含了大量的专业术语和设计理念，对非专业的建设单位、监理单位以及图纸审查单位等在理解上过于困难。BIM技术的三维特征能够实现对前期数据的模型建构，还能做到对幕墙板块分格的模拟[4]，将二维的线条幕墙图纸用三维的形式进行表达，并将里面的构件信息展示出来。通过可视化特征，方便各方对图纸进行理解，防止因理解偏差出现设计质量问题，如图2为某项目的BIM节点图及二维节点图。

图2 某项目幕墙节点中的BIM模型及二维图纸

4.2.2 碰撞检测

幕墙施工图一般包含平、立、剖、节点图等，图纸完成后与土建结构专业进行核图，通常是利用墙身图的位置对应结构图的位置，进行梁截面的核对，墙身图的位置都是有限的，不可能所有位置都进行剖切，这样就会有很多位置不能进行有效核对，出现结构与幕墙龙骨打架，或者幕墙龙骨固定的位置无结构梁的图纸质量情况，导致现场出现拆改，大大影响项目的质量。

而BIM可以将三维的幕墙模型与结构模型进行全面碰撞检测，将发现的问题进行梳理，并出具检测报告，将图纸与结构碰撞的问题提前进行修改，避免后期施工的拆改管理工作。

4.2.3 协同办公

传统的幕墙施工图设计通常建立一些沟通群，出现问题在群里进行截屏或者书面沟通，一般群里专业很多，消息很多，很容易出现漏看及漏改的情况，造成图纸质量很难管控，最终出现图纸不能“交圈”。

而BIM协同办公平台可以很好地解决协同办公问题，从设计图纸到图纸审查，再到技术交底，各个单位及各个专业均基于同一平台和同一模型进行图纸设计、修改、审查，简化了图纸的质量管理工作，提高了图纸的质量，节省了审查提问的时间，有效减少了后期的设计变更。如图3为某项目的协同办公平台截屏。

图3 某项目协同办公平台主页

4.2.4 正向设计出图

所谓正向设计是以BIM信息为主导，贯穿建筑的全生命周期，以BIM的思维进行设计工作，所有信息通过BIM模型进行传递，实现设计方案推敲审查、投标应用、深化设计、出图下料以及施工指导、运维应用等等一系列BIM应用[5]。

对于幕墙施工图设计的正向设计，通常来讲是指从方案设计、幕墙施工图设计开始，包括“错漏碰缺”核图[6]、图纸审查（内外部复审）、图纸修改等，均基于同一个BIM参数化三维模型，最终借助三维软件自动生成二维图纸的出图过程。通过正向设计，使在设计过程中与幕墙相关的各专业出现的碰撞问题得到了很好地解决，实现了三维模型与二维图纸的实时联动[4]，减少了图纸的修改量，有效提高了图纸的质量，减少了设计的错误，从而提高了施工质量。

5 基于BIM幕墙施工图的质量管理实施对策

通过工作中的实例总结发现，当幕墙施工图设计采用BIM技术后，可以在技术管理、核图管理、图纸审查管理、沟通管理四个方面提高幕墙施工图的出图质量，有效减少了现场变更，最终提高了项目的施工质量。

5.1 技术管理对策

采用BIM技术后，在幕墙施工图方案的全面性以及技术交底的有效性方面，都有了改善。

5.1.1 幕墙施工图设计方案更加全面

幕墙施工图全过程采用了BIM技术后，最终幕墙施工图以Revit模型呈现，该模型涵盖了幕墙面材分格、幕墙龙骨、埋件布置、细致的安装节点等，可以很直观地看到玻璃幕墙的面板、面板与横梁的固定、立柱、立柱与埋件的连接、埋件与主钢结构的连接等。这些详细的构件都以真实的状态予以呈现，不再是抽象的二维线性状态，并且利用Revit软件检验了全部方案与相关专业的碰撞问题[7]，如结构专业、内装专业、照明专业等。

由此可以看出，BIM技术可以将幕墙施工图的设计方案全部直观地体现出来，有效提高了图纸的准确性，并且有效避免了后期方案与结构碰撞的问题出现。

5.1.2 技术交底更加有效及充分

对于常规的二维技术交底，会有很多专业术语，如，立柱转接件、铝合金拖板、加劲肋、铝合金压板等，这些专业术语会出现明显的交流无效性[8]，致使相关单位对图纸理解出现偏差，导致后面施工出现质量风险和安全隐患。而对于BIM技术设计的幕墙施工图，可以采取可视化模拟演示、三维模型的剖切、现场答疑，提升了建设单位、监理单位、施工单位对项目的认知度，保证了施工质量，避免了施工过程中发生返工、监管不足的事件。

5.2 核图管理对策

幕墙施工图模型是基于土建结构的模型进行深化的，待外立面深化完毕后上传“BIM协同办公平台”，建筑、结构、夜景照明、内装专业同时在平台上进行核图，将发现的问题在模型上面进行“标红”圈注，幕墙建模人员根据标红的位置以及描述的问题对模型进行修改，将修改好的模型再次上传，相关专业进行复核，如再次发现问题，可以随时在模型上进行圈注。

通过这样的核图，增加了核图的次数，缩短了核图的时间，提高了核图的质量，使模型问题在初期就能发现，减少后面施工的变更。

5.3 图纸审查管理对策

待模型按照核图的意见修改完毕后，上传协同平台，并开通外审单位（第三方审图机构）、建设单位、监理单位、施工单位的审查权限，此时，相关方对三维模型进行审查，在平台上可以直观清楚地查看模型中任何位置的面板参数、型材规格、横梁安装做法、立柱与主体结构固定方式等，审查人员将意见直接在模型对应位置上面圈注并写下审查意见。

最终幕墙建模人员根据意见进行逐项回复，并修改模型的对应位置。待修改完毕后，重新上传模型，相关审查人员只需要复核原圈注的位置即可，从而大大提高了审图的质量以及效率。

5.4 沟通管理对策

在BIM幕墙施工图设计过程中，各个相关专业均利用统一的BIM协同办公平台进行模型上传及专业信息沟通，所有沟通信息均由建设单位专业人员进行维护，保证数据不会丢失。

设计过程中相关专业模型修改完毕后上传协同办公平台，幕墙专业只需要将模型下载后放到原模型上，平台便可以自动检验，对不一致的地方进行高亮显示，幕墙设计师只需针对高亮显示的地方进行核查，如影响幕墙安装则进行调整，保证幕墙图纸与各个专业“交圈”，省去了修改过程中信息沟通，以及沟通过程中的信息遗漏，提高了幕墙施工图的准确性。

6 结语

综上所述，幕墙施工图设计与BIM融合，借助BIM技术的参数化、可视化、真实性、协同办公的智能化技术特点，从技术管理、核图管理、图纸审查管理、沟通管理四个方面可以有效提高幕墙施工图设计质量，减少现场的施工错误，最终有效提高了项目的施工质量。