幕墙工程数字化设计与应用

本书面向广大装饰工程、幕墙工程从业者，具体内容以知识普及与技能培训为主。通过对幕墙工程深化设计的流程及成果进行梳理完善，提出新的数字化解决方案，设计出全新的数字化工作流程方法。全书对幕墙工程深化设计的定义、内容及成果要求进行了简要的概述；总结以往设计经验，结合数字化趋势，提出了全过程幕墙工程数字化设计与建造解决方案；从信息模型的构建及应用两方面进行阐述，明确了幕墙工程数字化的具体成果需求；分析了不同的幕墙数字化设计案例，对幕墙工程数字化全流程的操作及应用进行了解析。

硕士生导师，南湖学者，中国BIM标委会委员，湖北省绿色建筑与节能专业委员会委员。主要从事BIM技术开发与应用、参数化设计方法及装配式建筑设计等方面的研究工作。主持完成省部级及企业委托项目11项，是2部行业BIM规范副主编及1部行业规范主要编写成员，担任工信部“BIM工程师考试系列教材”—《装饰BIM工程师专业基础知识》副主编，参与《装配式建筑部品部件分类和编码标准》编写工作。获得国家行业BIM大奖4项。承担建筑设计等本科及数字建筑设计、参数化设计实践、BIM技术及应用等研究生课程教学工作。指导省优学士学位论文6篇。

01幕墙概述 1.1幕墙的特点 建筑幕墙是由面板与支承结构体系组成，具有规定的承载能力、变形能力和适应主体结构位移能力，不分担主体结构所受作用的建筑外围护墙体结构或装饰性结构。 幕墙具有以下四个主要特点：结构不承重、结构自成体系、微位移功能、优良的外观效果。这些特点使得幕墙成为现代建筑中不可或缺的元素，为建筑师和工程师提供了更多的设计可能性。 1.结构不承重 幕墙系统除了承受自身重量、风荷载和地震荷载等外力影响外，不承受主体结构的荷载。这一特点使得幕墙可以采用更轻质的材料，从而减轻建筑物的整体重量。同时，这也为建筑设计提供了更大的灵活性，使得幕墙可以独立于主体结构进行设计和安装。 2.结构自成体系 幕墙形成一个独立的柔性体系，能够适应各种变形和位移需求。幕墙结构自成体系具有以下优点。 （1）幕墙可以独立承受风荷载等外力。 （2）幕墙可以适应建筑主体结构的变形。 （3）幕墙便于安装、维护和更换。 （4）幕墙可以提高建筑物的整体性能和耐久性。 3.微位移功能 幕墙系统能够实现微小位移，以应对以下情况。 （1）自身变形（如热胀冷缩）：材料受温度变化影响会产生膨胀或收缩，幕墙系统需要能够适应这种变化。 （2）风压和地震产生的受力变形：在外力作用下，幕墙需要有一定的变形能力以吸收应力，防止破坏。 （3）平整度调整需求：在安装和使用过程中，可能需要对幕墙进行微调以保证其平整度和美观性。 （4）建筑主体结构的沉降和位移：随着时间推移，建筑物可能会发生轻微沉降或位移，幕墙系统需要能够适应这些变化。 这种微位移功能通常通过各种连接件和密封材料的设计来实现，确保幕墙系统在各种条件下都能保持良好的性能和外观。 4.优良的外观效果 幕墙系统便于打造各种造型，能够实现多样化的建筑外观设计。这一特点为建筑师提供了广阔的创作空间，使得建筑物能够呈现出独特的视觉效果。具体表现在以下方面。 （1）材料多样性：可以选用玻璃、金属、石材等不同材料，创造出丰富的视觉效果。 （2）形状灵活性：幕墙可以设计成各种几何形状，如平面、曲面、折线面等。 （3）色彩丰富性：通过不同颜色和纹理的搭配，可以实现多彩的建筑外观。 （4）光影效果：特别是玻璃幕墙，可以利用光线的反射和透射创造出独特的视觉效果。 （5）节能环保：现代幕墙系统还可以集成太阳能电池、遮阳系统等，既美观又环保。 作为现代建筑的重要组成部分，幕墙不仅满足了建筑物的功能需求，还大大提升了建筑的美学价值和环境性能。随着技术的不断进步，幕墙系统在未来将会有更广阔的应用前景和发展空间。

第1篇幕墙数字化设计概论 01 幕墙概述/ 0031.1幕墙的特点/ 004 1.2幕墙的构成/ 005 1.3幕墙的类型/ 015 02 数字化设计基础知识/ 0292.1数字化设计发展概要/ 030 2.2建筑信息模型（BIM）概述/ 036 2.3计算性设计概述/ 039 03 幕墙模型与数据标准/ 0433.1模型类型/ 044 3.2模型标准/ 046 3.3数据标准/ 050 04 幕墙数字化设计工具/ 0554.1设计与表达软件/ 056 4.2计算与仿真软件/ 067 05 幕墙数字化设计应用/ 0735.1方案设计阶段/ 074 5.2初步设计阶段/ 079 5.3施工图设计阶段/ 086 5.4工程实施阶段/ 092 幕墙工程数字化设计与应用目录第2篇幕墙模型创建实务 06 理论部分/ 1016.1幕墙BIM深化设计的一般工作流程/ 102 6.2各个阶段模型交付标准/ 123 07 技能部分/ 1297.1资源库制作/ 130 7.2模型管理/ 136 7.3定位系统创建/ 138 7.4表皮模型制作/ 138 7.5大样模型制作/ 142 7.6施工模型制作/ 165 7.7运维模型制作/ 170 第3篇幕墙模型应用实务 08 实务技术目的及图纸的校核/ 177 8.1实务技术目的/ 178 8.2图纸的校核/ 178 09 设计协调/ 1819.1外部协调沟通/ 182 9.2内部协调沟通/ 183 9.3碰撞检查/ 183 10 基于BIM模型的出图/ 18510.1导出平面图/ 186 10.2导出立面图/ 188 10.3导出剖面图/ 189 10.4生成加工图/ 191 10.5导出板块编号图/ 193 10.6根据需要导出龙骨布置图/ 194 10.7导出龙骨支座定位图/ 195 11 基于模型的算量/ 199 12 下料、加工图/ 201 13 可视化/ 20513.1模型可视化/ 206 13.2效果图渲染可视化/ 207 13.3视频动画制作可视化/ 208 13.4设计可视化/ 208 13.5施工组织可视化/ 209 14 轻量化模型输出与应用/ 21114.1减少模型中的面数/ 212 14.2网格简化/ 212 14.3LOD技术/ 212 14.4删除不必要的构件和细节/ 213 第4篇幕墙数字化设计专题技术 15 造型优化技术/ 21715.1曲线曲面有理化/ 218 15.2参数化曲面划分/ 222 16 造型拟合优化/ 22916.1平面相对翘曲定量分析/ 230 16.2平板拟合单曲/ 230 16.3单曲拟合双曲/ 232 17 软件数据交换/ 23717.1Excel数据导入Grasshopper中/ 238 17.2Grasshopper数据导入Excel中/ 239 17.3Grasshopper数据导入Rhino中/ 241 17.4Rhino空间文字转换为Grasshopper数值数据/ 241 18 Grasshopper可视化编程及插件/ 24318.1可视化编程原理/ 244 18.2相关效率提升工具/ 245 19 基于Rhino的二次开发/ 25119.1基于Grasshopper的功能封装/ 252 19.2基于RhinoScript的二次开发/ 255 19.3基于VS的深度开发/ 259 第5篇幕墙数字化设计项目案例 20 芯谷工程幕墙项目/ 26520.1项目概况/ 266 20.2BIM成果/ 267 21 怡心湖工程幕墙项目/ 28121.1项目概况/ 282 21.2项目难点及解决思路/ 282 21.3优化算法及原理/ 283 21.4优化应用成果/ 286 22 安吉“两山”未来科技城科技人才中心幕墙项目/ 28722.1项目概况/ 288 22.2BIM技术应用成果与特色/ 288 22.3BIM技术应用总结与反思/ 294 23柳东新区文化广场幕墙项目/ 29523.1项目概况/ 296 23.2BIM技术应用成果与特色/ 296 23.3BIM技术应用总结与反思/ 303 24 许昌市科普教育基地工程幕墙项目/ 30524.1项目概况/ 306 24.2BIM技术应用成果与特色/ 306 24.3BIM技术应用总结与反思/ 309 25 丽泽SOHO项目外幕墙设计与建造/ 31125.1项目概况/ 312 25.2丽泽SOHO项目外幕墙设计与建造/ 313 25.3BIM技术应用总结与反思/ 321 26 深圳国际会展中心（一期） 七标段幕墙项目/ 32326.1项目概况/ 324 26.2BIM技术应用成果与特色/ 324 26.3BIM技术应用总结与反思/ 333 27 金湾市民艺术中心幕墙项目/ 33527.1项目概况/ 336 27.2BIM技术应用成果与特色/ 336 27.3BIM技术应用总结与反思/ 340 28 珠海横琴国际金融中心幕墙项目/ 34328.1项目概况/ 344 28.2项目重难点分析/ 345 28.3BIM技术应用成果与特色/ 346