【原創文章】新時代帷幕牆(Ⅳ) – BIM 應用於南港辦公大樓案曲面帷幕建築施工整合探討

在工程技術日益進步的時代裡,建築師與設計者創造出更多令人嘆為觀止的建築造型,玻璃帷幕牆即是其中一種高度造型表現的建築外觀,由於多變的造型在帷幕牆施工上已經不再是規矩的方正組合,而是更流線、更平滑、更複雜的框架組合,若是又搭配了漸縮造型曲面結構,這樣一來在施工過程將會面臨一項前所未有的挑戰,另外在施工圖說與介面整合也非傳統 2D 作業可以勝任,透過 BIM 技術作為整合與分析的平台,除了可利用 3D 視覺化來執行正確的施工規劃、模擬、溝通,使用 BIM 技術來協助曲面帷幕牆在施工檢討上,可謂是一大利器。   位在南港的辦公大樓新建工程一案中,外型是由兩顆石頭為發想,透過石頭的造型延伸至建築外觀,在外觀上因為由兩個橢圓造型組成,可想而知在施工過程上有一定的局限及困難,若僅透過傳統 2D CAD 圖說進行施工檢討,勢必有很多曲面高層變化未能反映在圖說上,也將無法提供足夠現場精確的施工資訊。   BIM 技術在此案的實例運用甚多,諸多施工介面整合、干涉分析等,基礎應用的部分在很多案例分享中都曾出現過,不再贅述,但因此案的造型特殊又是框架式帷幕牆,在工序上有其繁複之處,施工架也需配合進度反覆調整,這邊特別挑出四項「非 BIM 不可」的運用分享: 一、外觀帷幕牆與結構整合 本案外觀由橢圓曲面玻璃帷幕牆所組成,越往上的樓層樓地板越往內漸縮,以至於有很多曲柱結構與曲牆造型,而漸變的曲面造型在 2D 平面設計圖說上的尺寸標註,並無法視為施工檢討整合的來源依據;雖然設計單位有提供 3D 外觀模型做參考,但現場並無法將此模型與 2D 圖說整合,唯有透過 BIM 技術將土建模型與帷幕牆模型進行套疊整合,並輔以檢討干涉回饋給相關單位參考與修正,往覆整合到可精確施工為止。   二、帷幕外牆施工架模擬 特殊曲面造型在施工上必然是一大挑戰,尤其是退縮樓板與牆面在施工架搭設過程中並非直立,必須要跟著樓板往內退縮,我們藉由施工架廠商的實作專業,建置對應尺寸的施工架與三角架元件,並依照搭架時的施工範圍與拆架的施工程序,運用 BIM 模擬進行搭架的可行性評估,同時也計算出專案中所需施工架數量作為估價之參考。   三、曲面帷幕牆特殊干涉檢討-屋頂機電設備 本案帷幕牆的 FIN 於屋頂處集中接合,所以在屋突層的帷幕牆與其二次構件的曲率變化很大,在專案初期業主與相關包商由 2D 圖面無法檢討設備安裝與操作維護介面相關議題,直到我們把整個模型整合完畢後,施工團隊才能了解這部位的介面複雜程度,不論是空調水箱與鋼構的干涉,或者屋頂消防水箱頂蓋與 FIN 的介面等,都是透過多視角的 3D 檢討與反覆的調整後才定案。   四、曲面帷幕牆特殊介面整合-室內構造物 本案外牆雖然是橢圓形的曲牆帷幕造型,但仍有部分為非曲面,其中室內直立牆面與曲面外牆中有 RC 牆與帷幕牆的介面問題產生,這使得施工過程一方面要考量模板組立的方式,也同時要考量牆面退縮尺寸,透過 BIM 技術將每層不同的退縮尺寸獨立出來標註每層所退縮範圍與牆面轉折之處,讓不同的施工單位清楚了解施工上的介面。   結語 帷幕牆曲面分析藉由 3D 軟體來作業已經不是新鮮事,因工地現場其他的工項大多還在 2D 作業檢討,所以有很多介面與施作問題幾乎都是現場發生才來解決的,但藉由 BIM 的建模做全面的 3D 檢核與介面整合,使施工風險與介面問題降到最低;假設工程的模擬有效協助現場工程師理解現場問題進而做出最佳的工程規劃方案。新技術的應用,將為建築營造產業帶來全新的作業環境,新軟體的應用使得原作業流程的改變、更全面的圖說表達方式、會議與跨部門公司的溝通模式等,必然是建築營造產業相關人員需要去突破改變的新思維。