数字化技术才是幕墙的未来火花机
时间：2022/09/09 18:13:56 编辑：
数字化技术才是幕墙的未来？
西安万科经开中心
本项目是一个极其普通的项目，由于首次当项目经理的工程师太用心，苛刻的要求一度使之成为万科最省钱的外幕墙。
本项目BIM应用主要软件
AutoCAD2014、Digital Project V1R5、Rhinoceros 5、Visual Studio 2012、Grasshopper 0.9.0075、THERM 7.4、CATIA V5-6R2012
根据日照模拟设计初步立柱参数
将建筑切成不同面，每一个面全年的得热量有所不同，右侧格栅表示用不同的玻璃尺寸以及外挑的遮阳构件尺寸，组成A-H的不同外立面表现。
明框幕墙节点优化前后
传统明框幕墙做法是室内立柱（红）与楼板结构连接，压盖（红）与立柱连接固定玻璃，室外遮阳扣盖（绿）与压盖相扣，本项目幕墙前端遮阳扣盖尺寸根据日照分析结论对不同立面进行优化中国机械网okmao.com。
传统的室内立柱后加室外遮阳扣盖的明框幕墙做法浪费室内空间、增加材料费用。若单一造型能将外观装饰要求与结构功能同时实现，通过对系统的优化，减少用料，达到项目突破性的造价降低。
本项目通过三点因素对幕墙节点进行一体化设计，包括外观效果、安全性能、项目造价。
节点截面GH设计逻辑
外观与价格：绿色功能区域为图形轮廓区，此区域可以通过Silder来调整轮廓线的长、宽、
高，倒角位置、倒角大小、弧度、壁厚等的图形信息，并将长度、面积等基础提交给第二部
分。
结构：红色功能区域，代入结构计算公式进行结构分析，对其对应轮廓的惯性矩及截面抵抗矩进行结输出到第三部分。
黄色功能区域可以实现实时的结果比对。
图形、结构与造价同步协调
在Grasshopper中设计完驱动逻辑后，建筑师可按照外观需求随意调整立柱造型，同时立柱的结构受力情况可实时反应。另外，实时获取的“面积”参数可根据材料单价获得立柱造价，由于材料单价具有不稳定性，未实时联动至驱动逻辑中。
加载完整建筑结构信息
在获取早期的结构信息后，通过STEP格式将结构BIM加载进幕墙BIM模型中，在设计过程中，整个幕墙BIM模型在最初已经考虑建筑及结构专业的调整，BIM模型会在已知的逻辑范围内，自动更新，在实时的结构几何信息中设计建筑幕墙的几何信息控制线（点）。
设置建筑特征控制线
预先把Sketch中的控制定位线，与BIM模型中的铝合金立柱中线建立互相关联的关系，以此来通过改变定位线文件（Part），来影响立柱在XY平面上的位置，实现控制线文件与BIM模型文件既相互关联，又相互独立的关系。
立柱截面驱动设计
由于立柱截面的复杂性、非线性，一旦立柱截面发生调整，所带来的工作量会异常庞大，且常规采用的尺寸驱动已经不能满足相当需求。因而建立与BIM模型相互关联的铝合金立柱截面文件（Part），采用图形驱动的方式，通过影响截面文件（Part）来调整BIM模型中的立柱截面使之自动更新为最新的截面。
零件级别精细化设计
同项目的几何信息设计深度达到零件级别，并且可清晰反馈各零件的几何位置关系以及安装关系。
从系统至零件的详细信息
根据设计的几何信息以及材料信息的相结合可生成完整详细的从系统级别至零件级别的详细信息，系统信息包括尺寸信息、材料信息、性能信息（水密性、气密性、抗风性、热工性能等）、安装信息、维保信息等，零件信息包含尺寸信息、材料信息、生产信息、更换信息等。
尺寸驱动信息更新
整个系统的几何三维尺寸皆可进行驱动变更，视频中演示的是通过变更控制线使遮阳立柱水平间距调整，联动三维视图及图纸的同步变更，该操作亦可通过调整图纸中的尺寸，从而反向驱动控制线及三维视觉视图中的模型调整。
截面图形驱动信息更新
复杂的零件级别截面变更后，将联动大量螺钉连接件等零件的尺寸与位置关系的变化。在完善的联动逻辑设计下，截面的尺寸变化将驱动系统中每一个零件的调整，并且反应到模型与图纸中，为了让截面变化更明显，本次演示中锁死盖板扣件，以方便对照变化后的截面差异。
整体建筑幕墙自动生成
此做法可以直观理解建筑设计意图，通过日照分析获取不同立面遮阳立柱深度尺寸与间隔尺寸的参数。利用参考线确定建筑特征空间关系，从外观、结构、造价三方面一体化优化立柱截面造型，设计并优化各部位联动及独立关系，完整幕墙自动生成，输出模型、图纸。
安装与施工模拟
本次项目在BIM技术的协作下大胆地对传统明框幕墙系统进行突破创新，立柱外置的系统设计也令幕墙施工不再需要常规的室外高空作业，玻璃板块均可以在室内进行安装。
不完美的细节
由于设计之时经验的缺乏，本项目还是存在一定不够完美之处，如下图中的主入口位置设计，自动门导轨无法藏在主钢结构横梁旁，破坏了整体性。另外，由于本项目中的空中花园不是标准层，外遮阳构件无法消化12米的跨度，因此就需要在室内另外再做一个骨架用以支撑。
广州金融城TOD
广州金融城TOD是一个极其复杂的异形项目，旨在将整个建筑放置于约1万方的玻璃天幕之下。不过，帷幕设计师硬生生通过一系列先进的做法，把它设计成简单的“统一模块”，并配套上光电装置，使之成为炙手可热的大板块装配式光伏帷幕。
本项目的幕墙整体规划策略为：标准化、可塑性以及外观、结构与功能相互结合。
坡度分析
方案一
按排水方向叠瓦式排布，效果形式与原方案一致，在顶部低坡度区域有不同叠差，不过叠差布板方向有多个逻辑，需细化。但是，本方案由于叠瓦高度不同，可能会导致不同高度的板块无法很好拼合在一起，依然会存在积水的问题。
方案二（优化方案）
按单一方向叠瓦式排布，效果形式与原方案略有不同，无需根据坡度方向叠差布板。
曲面分析优化
首先将平面玻璃进行曲面拟合，玻璃边长控制在1500mm边长，有效控制玻璃材料成本以及施工成本，四边形边长控制在3000mm边长。
整体分析逻辑为：以这411块三角板做为数据库，依次选取每一块三角板对比另外的410块三角板。如果当前选择的三角板P的A与P`的A`角度相差小于0.1度、S1与S1`长度相差小于5mm，并且S2与S2`长度相差也小于5mm，则认为两块三角板相似。此做法一定程度上参考了国家大剧院以及广州歌剧院的做法。
光伏方案
多晶硅和多晶硅组件通过硅片的排列形成透光性，项目采用薄膜光电构件，经项目实测碲化镉薄膜比晶硅发电量高出约15%的发电量。
碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它
和太阳光谱很一致，可吸收95%以上的阳光，还可选用不同透光度的碲化镉薄膜构件。光电幕墙采用25%透光碲化镉薄膜发电组件，组件对300-1000nm以内光谱有较好的吸收效果，兼顾遮阳及采光还能发电。
本项目总安装发电玻璃875块(由3500小块组成)，拟以3块或4块串联组成一个组串，主要以4块一串，8串一并为一路接入逆变器其中3块一串的组串有13串，分别以6/7串一并接入20W逆变器同-MPPT上4块一串的组串共209串，碲化镉组件标准尺寸为1,200mm x 600mm，80W，111w/㎡。