前言
幕墻設(shè)計(jì)人員遇到異形幕墻(屋面)時(shí)通常會(huì)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(fèi)時(shí)又費(fèi)力，效率低還容易出錯(cuò)。但是，如果采用BIM技術(shù)，異形幕墻(屋面)的面板下料可能會(huì)非常簡(jiǎn)單，可極大地提高設(shè)計(jì)效率。當(dāng)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(shè)計(jì)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(hào)提取各個(gè)不規(guī)則面板的參數(shù)化信息，如各邊長(zhǎng)長(zhǎng)度、相關(guān)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(guān)參數(shù)化信息輸入不規(guī)則面板BIM三維機(jī)械加工模型中，通過邏輯運(yùn)算，自動(dòng)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(jī)械設(shè)備加工圖;通過接口將CAM格式加工圖輸入相關(guān)的加工設(shè)備（詞條“設(shè)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(jī)械設(shè)計(jì)軟件自動(dòng)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(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)下料，希望對(duì)異形幕墻(屋面)的設(shè)計(jì)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(duì)來說設(shè)計(jì)難度更大，所以，本文以不規(guī)則四邊形鋁板為例應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行三維建模下料。
我們知道，要確定一個(gè)不規(guī)則四邊形，需要四個(gè)邊長(zhǎng)和一個(gè)夾角。而要設(shè)計(jì)一個(gè)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(jì)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(shù)路線
1) 建立不規(guī)則鋁板三維機(jī)械加工模型，主要參數(shù)包括各邊長(zhǎng)長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(guān)系運(yùn)算，以確保實(shí)際間距不大于設(shè)計(jì)要求的最大間距，如固定角碼的數(shù)量=1+(邊長(zhǎng)-兩個(gè)角碼邊距)/角碼最大設(shè)計(jì)間距，固定角碼的間距=(邊長(zhǎng)-兩個(gè)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(dòng)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(guān)信息。
2.2 實(shí)例說明
下面通過一個(gè)具體的鋁板加工實(shí)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(shí)例中省略了加勁肋的布置設(shè)計(jì)。
1) 假設(shè)我們要自動(dòng)生成一塊不規(guī)則鋁板的加工圖，四條邊長(zhǎng)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(shè)定的要求進(jìn)行了更新生成。
圖2 不規(guī)則鋁板按參數(shù)要求自動(dòng)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(zhǎng)的角碼間距和數(shù)量均按最大間距350mm進(jìn)行了自動(dòng)布置;
圖3 不規(guī)則鋁板加工圖及局部放大圖
3) 同時(shí)，自動(dòng)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(dòng)生成;
圖4 不規(guī)則鋁板展開圖及局部放大圖
通過上述實(shí)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(jìn)行表述，都能應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)不規(guī)則鋁板快速自動(dòng)生成加工圖和展開圖，從而提高不規(guī)則鋁板的設(shè)計(jì)下料效率，確保設(shè)計(jì)的正確性。
3、不規(guī)則玻璃組框
采用玻璃擬合曲面時(shí)，通常采用三邊形，下面以不規(guī)則三角形玻璃組框?yàn)槔瑏碚f明應(yīng)用BIM技術(shù)如何進(jìn)行三角形玻璃組框的設(shè)計(jì)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(jìn)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(shè)計(jì)一個(gè)不規(guī)則三角形玻璃組框，需要三個(gè)邊長(zhǎng)以確定玻璃組框外形尺寸、各邊玻璃框的長(zhǎng)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(guān)系等等。
3.1 技術(shù)路線
1) 同樣，先建立不規(guī)則玻璃組框的三維機(jī)械加工模型，主要參數(shù)包括各邊長(zhǎng)長(zhǎng)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(dòng)計(jì)算各邊玻璃框的長(zhǎng)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(dòng)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(guān)信息。
3.2 實(shí)例說明
下面通過一個(gè)具體的不規(guī)則玻璃組框加工實(shí)例來說明。
1) 假設(shè)我們要自動(dòng)生成一塊不規(guī)則玻璃組框的加工圖，三條玻璃邊長(zhǎng)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(shè)定的要求進(jìn)行了更新生成。
圖7 不規(guī)則玻璃組框按參數(shù)要求自動(dòng)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(jìn)行了更新生成，同時(shí)生成各構(gòu)件（詞條“構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供）的明細(xì)表，表中的參數(shù)也進(jìn)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(shí)，自動(dòng)生成不規(guī)則玻璃框的加工圖，詳見圖9;
圖9 邊長(zhǎng)1玻璃框加工圖及局部放大圖
通過上述實(shí)例可見，不規(guī)則玻璃組框通過參數(shù)化進(jìn)行表述后，能應(yīng)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)不規(guī)則玻璃組框的快速自動(dòng)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(shù)之前，碰到異形幕墻(屋面)往往采用Autocad + Rhino的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)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(guān)系、各邊邊長(zhǎng)、夾角等，再轉(zhuǎn)到Autocad進(jìn)行二維平面設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)失誤，造成損失，則直接影響設(shè)計(jì)乃至整個(gè)工程的進(jìn)度。
通過不規(guī)則鋁板和玻璃組框的設(shè)計(jì)示例可以得出，作為異形幕墻(屋面)設(shè)計(jì)的培增器，BIM技術(shù)的應(yīng)用使得異形幕墻(屋面)的設(shè)計(jì)下料變得非常簡(jiǎn)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(cuò)誤，極大地提高了異形幕墻(屋面)的設(shè)計(jì)效率，使異形幕墻(屋面)的快速設(shè)計(jì)下料變?yōu)榭赡堋；贐IM技術(shù)的異形幕墻(屋面)設(shè)計(jì)將原本枯燥無味的幕墻下料工作變得非常簡(jiǎn)單、輕松，大大地解放了設(shè)計(jì)下料人員的工作壓力，極大地提高了設(shè)計(jì)效率，降低了人為設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，對(duì)整個(gè)幕墻工程的施工進(jìn)度和成本控制都將起到非常大的推動(dòng)作用。
基于BIM技術(shù)的異形幕墻(屋面)設(shè)計(jì)及下料還有待進(jìn)一步研究、發(fā)掘，特別是雙曲面的異形板塊，任重道遠(yuǎn)但前景廣闊。
[參考文獻(xiàn)]
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