前言

　　幕墻設計人員遇到異形幕墻(屋面)時通常會覺得下料比較繁瑣，特別是面板部分，往往可能一天才能下幾塊面板，既費時又費力，效率低還容易出錯。但是，如果采用BIM技術，異形幕墻(屋面)的面板下料可能會非常簡單，可極大地提高設計效率。當然，異形屋面也是同樣的道理。

　　由于異形幕墻(屋面)的曲面面板差異性太大，只能具體工程具體分析，所以本文主要闡述不規(guī)則平面（詞條“平面”由行業(yè)大百科提供）面板的設計下料。

　　1、總體思路

　　首先，根據(jù)建筑師提供的幕墻分格圖或建筑三維表皮模型，建立異形幕墻(屋面)的三維模型，并根據(jù)板塊編號提取各個不規(guī)則面板的參數(shù)化信息，如各邊長長度、相關角度、規(guī)格、材質(zhì)等;其次，將異形幕墻(屋面)三維模型提取的各面板相關參數(shù)化信息輸入不規(guī)則面板BIM三維機械加工模型中，通過邏輯運算，自動生成面板材料的加工工藝圖和CAM（詞條“CAM”由行業(yè)大百科提供）格式機械設備加工圖;通過接口將CAM格式加工圖輸入相關的加工設備（詞條“設備”由行業(yè)大百科提供）。本文主要闡述如何將異形幕墻(屋面)的面板通過BIM機械設計軟件自動生成面板的加工圖。

　　異形幕墻(屋面)中不規(guī)則面板最常見的面材為鋁板和玻璃組框，下面分別闡述這兩種面板材料如何通過BIM技術進行設計下料，希望對異形幕墻(屋面)的設計下料人員有所幫助。

　　2、不規(guī)則鋁板

　　為擬合曲面，幕墻面板往往為三邊形或四邊形，而四邊形的鋁板相對來說設計難度更大，所以，本文以不規(guī)則四邊形鋁板為例應用BIM技術進行三維建模下料。

　　我們知道，要確定一個不規(guī)則四邊形，需要四個邊長和一個夾角。而要設計一個不規(guī)則鋁板的加工圖，還需要明確鋁板的厚度、鋁板折邊高度以及根據(jù)結(jié)構(gòu)計算的最大間距明確固定角碼和加勁肋（詞條“加勁肋”由行業(yè)大百科提供）的位置、數(shù)量和間距等等。

　　2.1 技術路線

　　1) 建立不規(guī)則鋁板三維機械加工模型，主要參數(shù)包括各邊長長度、夾角、折邊高度、鋁板厚度等，詳見圖1;

圖1 不規(guī)則鋁板參數(shù)化信息及三維局部詳圖

　　2) 按設計要求確定固定角碼的間距和數(shù)量，固定角碼的間距需通過函數(shù)邏輯關系運算，以確保實際間距不大于設計要求的最大間距，如固定角碼的數(shù)量=1+(邊長-兩個角碼邊距)/角碼最大設計間距，固定角碼的間距=(邊長-兩個角碼邊距)/固定角碼的數(shù)量等。鋁板加勁肋間距和數(shù)量的確定與固定角碼類似;

　　3) 通過陣列或鏡像等工具確定固定角碼和加勁肋的位置和數(shù)量，生成鋁板加工圖;

　　4) 自動生成鋁板展開工藝圖，并提交鋁板的展開面積、面板質(zhì)量等相關信息。

　　2.2 實例說明

　　下面通過一個具體的鋁板加工實例來說明，由于不規(guī)則鋁板的加勁肋布置變化太大，無法確定，故實例中省略了加勁肋的布置設計。

　　1) 假設我們要自動生成一塊不規(guī)則鋁板的加工圖，四條邊長分別為1511x922x1233x1144mm，夾角為78°，其它參數(shù)詳見圖2。正如圖中所示，不規(guī)則鋁板的三維模型的外形尺寸、角碼、折邊等立即按參數(shù)設定的要求進行了更新生成。

圖2 不規(guī)則鋁板按參數(shù)要求自動生成

　　2) 根據(jù)三維模型，生成不規(guī)則鋁板的加工圖，詳見圖3。從圖中可見，各邊長的角碼間距和數(shù)量均按最大間距350mm進行了自動布置;

圖3 不規(guī)則鋁板加工圖及局部放大圖

　　3) 同時，自動生成不規(guī)則鋁板的展開圖，詳見圖4。從圖中可見，不規(guī)則鋁板的展開面積及鋁板質(zhì)量均可自動生成;

圖4 不規(guī)則鋁板展開圖及局部放大圖

　　通過上述實例可見，不規(guī)則鋁板無論是三邊形、四邊形還是五邊形等，只要能通過參數(shù)化進行表述，都能應用BIM技術實現(xiàn)不規(guī)則鋁板快速自動生成加工圖和展開圖，從而提高不規(guī)則鋁板的設計下料效率，確保設計的正確性。

　　3、不規(guī)則玻璃組框

　　采用玻璃擬合曲面時，通常采用三邊形，下面以不規(guī)則三角形玻璃組框為例，來說明應用BIM技術如何進行三角形玻璃組框的設計下料。

　　異形幕墻(屋面)的分格為三角形分格，玻璃為平面玻璃，與玻璃框鋁型材采用結(jié)構(gòu)膠進行粘接。三維模型表皮視圖詳見圖5。

圖5 三角形不規(guī)則玻璃組框表皮三維視圖

　　要設計一個不規(guī)則三角形玻璃組框，需要三個邊長以確定玻璃組框外形尺寸、各邊玻璃框的長度及切割角度等，還需要明確玻璃結(jié)構(gòu)膠的厚度、玻璃與玻璃框的出邊關系等等。

　　3.1 技術路線

　　1) 同樣，先建立不規(guī)則玻璃組框的三維機械加工模型，主要參數(shù)包括各邊長長度、玻璃與結(jié)構(gòu)膠厚度、玻璃出邊尺寸等，詳見圖6;

圖6 不規(guī)則玻璃組框參數(shù)化信息及三維局部詳圖

　　2) 根據(jù)三維模型自動計算各邊玻璃框的長度及兩邊的切割角度等生成不規(guī)則玻璃組框加工圖所需要的參數(shù)信息;

　　3) 通過參數(shù)信息，自動生成不規(guī)則玻璃組框的組框圖以及各邊玻璃框的加工圖，并提交玻璃組框的面積、質(zhì)量等相關信息。

　　3.2 實例說明

　　下面通過一個具體的不規(guī)則玻璃組框加工實例來說明。

　　1) 假設我們要自動生成一塊不規(guī)則玻璃組框的加工圖，三條玻璃邊長分別為1611x1422x1033mm，其它參數(shù)詳見圖7。正如圖中所示，不規(guī)則玻璃組框的三維模型的外形尺寸、玻璃及結(jié)構(gòu)膠厚度、玻璃出邊尺寸等立即按參數(shù)設定的要求進行了更新生成。

圖7 不規(guī)則玻璃組框按參數(shù)要求自動生成

　　2) 根據(jù)三維模型，生成不規(guī)則玻璃組框的加工圖，詳見圖8。從圖中可見，玻璃及結(jié)構(gòu)膠的厚度、玻璃出邊尺寸等均按參數(shù)要求進行了更新生成，同時生成各構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）的明細表，表中的參數(shù)也進行了更新生成;

圖8 不規(guī)則玻璃組框加工圖及局部放大圖

　　3) 同時，自動生成不規(guī)則玻璃框的加工圖，詳見圖9;

圖9 邊長1玻璃框加工圖及局部放大圖

　　通過上述實例可見，不規(guī)則玻璃組框通過參數(shù)化進行表述后，能應用BIM技術實現(xiàn)不規(guī)則玻璃組框的快速自動生成組框圖和加工圖，并提供其它附屬信息，如板塊重量、板塊重心等，為以后的工序提供方便。

　　4、結(jié)束語

　　在沒有采用BIM技術之前，碰到異形幕墻(屋面)往往采用Autocad + Rhino的方式進行設計下料，通過這些三維建模軟件獲取面板在空間環(huán)境下的與主體結(jié)構(gòu)及分格尺寸的關系、各邊邊長、夾角等，再轉(zhuǎn)到Autocad進行二維平面設計各面板及各構(gòu)件的加工圖，轉(zhuǎn)換過程中稍有不慎，就可能引起設計失誤，造成損失，則直接影響設計乃至整個工程的進度。

　　通過不規(guī)則鋁板和玻璃組框的設計示例可以得出，作為異形幕墻(屋面)設計的培增器，BIM技術的應用使得異形幕墻(屋面)的設計下料變得非常簡單、快捷，立等可取。只要參數(shù)化模塊和幕墻(屋面)三維模型輸入正確，理論上不可能存在下料錯誤，極大地提高了異形幕墻(屋面)的設計效率，使異形幕墻(屋面)的快速設計下料變?yōu)榭赡�。基于BIM技術的異形幕墻(屋面)設計將原本枯燥無味的幕墻下料工作變得非常簡單、輕松，大大地解放了設計下料人員的工作壓力，極大地提高了設計效率，降低了人為設計錯誤，對整個幕墻工程的施工進度和成本控制都將起到非常大的推動作用。

　　基于BIM技術的異形幕墻(屋面)設計及下料還有待進一步研究、發(fā)掘，特別是雙曲面的異形板塊，任重道遠但前景廣闊。

　　[參考文獻]

　　[1] 廖小烽 王君峰編著. Revit 2013/2014建筑設計. 北京：人民郵電出版社，2013.

　　[2] 馬茂林 王龍厚 編著. Autocad Inventor高級培訓教程. 北京：電子工業(yè)出版社，2014.