天價玻璃貴的離譜,根據透露,蘋果店所使用的玻璃帷幕牆的造價極為昂貴,一般蘋果店玻璃外牆的單塊造價每塊高達 3 萬美元,而巨型玻璃門單價達到 10 萬美元之巨。

一塊玻璃 2007 年是 20 萬人民幣,也是蘋果店裝修中唯一國產的,三里屯店面開店投資了 2000 萬人民幣
玻璃是中國國內專門訂製而成,不銹鋼是日本的,都是運輸進口
蘋果全球副總裁說,玻璃確認是中國的,樓梯玻璃蘋果擁有專利,每月有美國飛過來的專業團隊清潔


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蘋果旗艦店的玻璃外形究竟有多貴 一塊 45 萬美元打碎賠不起

據美國電視台報導,位於科羅拉多州的蘋果店在 2013 年遭到了強盜的襲擊。盜賊使用石頭砸碎了這家店面的玻璃門,搶走了價值 6.4 萬美元的蘋果產品。然而,這並非是這家店的最大損失,因為那扇被砸碎的玻璃門就價值 10 萬美元!

2014 年初,位於美國紐約第五大道的蘋果旗艦店,入口處玻璃門被一輛掃雪車撞壞,有一片玻璃被撞成「雪花屏」,損失嚴重。據悉,2011年,這家店面的 90 片玻璃更換為 15 片,耗費約 670 萬美元,也就是說,一塊玻璃相當於45萬美元,但這還沒有包括人工費用。如此昂貴,也就只有蘋果這個土豪用得起了。

思考一下,面對蘋果天價玻璃,BIM 將如何影響帷幕牆行業?建築行業面臨著來自多方的挑戰,特別是來自國外設計公司的強大競爭。快速發展的城市建設帶來了越來越緊迫的設計任務,層出不窮的新材料、新技術,以及新的設計思想,這些都要求設計人員不斷更新自我,進行再學習。那麼言歸正傳,BIM 會給帷幕牆行業帶來什麼影響?


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建築資訊模型應用於帷幕牆設計之概述

建築帷幕牆工程設計是帷幕牆工程建設的龍頭。在過去的 20 年中,CAD 技術的普及推廣,使建築師、工程師們從手工繪圖走向電子繪圖。甩掉繪圖板,將圖紙轉變成電腦中 2D 資料的創建,可以說是建築帷幕牆工程設計領域第一次革命。CAD 技術的發展和應用,使傳統的設計方法和生產模式發生了深刻變化,設計效率提高了十幾倍到幾十倍,大大縮短了設計週期,提高了設計品質。
但二維圖紙不能直觀體現建築帷幕牆的各類資訊,所以在設計中,製作實體模型也是經常使用的建築表現手段。為了在整個設計過程中溝通設計意圖,建築師和建築帷幕牆工程師有時需要同時用實體模型和圖紙兩種方式,以彌補單一方式的不足。應用電腦後,設計人員一直在探索如何使用軟體在電腦上進行三維建模。最早實現的是用三維線框圖去表現所設計的建築物,但這種模型過於簡化,僅僅滿足了幾何形狀和尺寸相似的要求。後來出現了諸如 3DStudio VIZ、FormZ 這類專門用於建築三維建模和渲染的軟體,可以給建築幕牆表面賦予不同的顏色以代表不同的材質,再配上光學效果,可以生成具有照片效果的建築效果圖。但是這種建立在電腦環境中的建築三維模型,只能用來推敲設計的體量、造型、立面和外部空間,並不能用於施工。

對於一個可以應用於建築帷幕牆施工的設計來說,附屬在帷幕牆上的資訊是非常多的,設計人員除了需要確定帷幕牆的幾何尺寸、所用的材料,還需要確定帷幕牆的抗風壓強度、抗震、氣密、水密、變形、施工工藝、傳熱係數等很多資訊。如果不確定這些資訊,建築概預算、建築施工等很多後續的工作就無法進行。而原有的建築物三維表面模型,無法做到在模型上附加這麼多資訊。
隨著建築帷幕牆工程規模越來越大、越來越高、建築帷幕牆體型越來越複雜,附加在建築帷幕牆工程專案上的資訊量也越來越大。建築帷幕牆工程資訊會對整個建築工程週期乃至整個建築物生命週期都產生重要的影響。對這些資訊利用得好、處理得好,就能夠節省工程開支,縮短工期,也可以惠及使用後的維護工作。因此,十分需要在建築帷幕牆工程中廣泛應用資訊技術,快速處理與建築工程有關的各種資訊,合理安排工期,控制好生產成本,儘量消滅建築帷幕牆由於設計不當甚至是錯誤所造成的工程損失以及工期延誤。有鑒於此,就必須在整個建築帷幕牆工程週期乃至整個帷幕牆生命週期中,實現對資訊的全面管理。作為建築工程的專業,在建築帷幕牆資訊化中肩負十分重要的責任。 建築資訊模型,為建築帷幕牆工程設計領域帶來了第二次革命,從二維圖紙到三維設計的革命,是一次真正的資訊革命。


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建築資訊模型(BIM)的全面應用將提高建築工程的整合程度,也為建築業的發展帶來效益,使設計乃至整個工程的品質和效率提高,成本降低,是引領建築業資訊技術走向更高層次的一種新技術。BIM 通過數位資訊模擬類比帷幕牆所具有的真實資訊,不僅僅是幾何形狀描述的視覺資訊,還包含大量的非幾何資訊,如材料的強度、性能、傳熱係數,構件的造價、採購資訊等。BIM 是通過數位化技術,在電腦中建立一個虛擬建築帷幕牆,提供了一個單一的、完整一致的、有邏輯的建築資訊庫。其技術核心是一個由電腦三維模型所形成的資料庫,不僅包含了建築師和建築帷幕牆工程師的設計資訊,而且可以容納從設計到建成使用,甚至是使用週期終結的全過程資訊,並且各種資訊始終是建立在一個帷幕牆三維模型資料庫中。建築資訊模型(BIM)可以持續即時地提供專案設計範圍、進度以及成本資訊,這些資訊完整可靠並且完全協調。
BIM 能夠在綜合數位環境中保持資訊不斷更新並可提供訪問,使建築師、帷幕牆工程師、帷幕牆施工人員以及帷幕牆業主可以清楚全面地瞭解專案。這些資訊在帷幕牆設計、施工和管理的過程中能促使加快決策進度、提高決策品質,從而使專案品質提高,收益增加。BIM 的應用不僅僅局限於設計階段,而且貫穿於整個帷幕牆專案全生命週期的各個階段:設計、施工和營運管理。BIM 電子檔可在參與專案的各建築行業企業間共用。建築設計專業可以直接生成三維實體模型;結構專業則可依照此模型進行計算;其他專業可以據此進行建築能量分析、聲學分析、光學分析等;施工單位則可進行備料及下料;發展商則可取其中的造價、門窗類型、工程量等資訊進行工程造價總預算、產品訂貨等;而物業單位也可以此進行視覺化物業管理。BIM 在整個帷幕牆行業從上游到下游的各個企業間不斷完善,從而實現專案全生命週期的資訊化管理,建築資訊模型是數位元技術在帷幕牆工程中的直接應用,可解決帷幕牆工程在軟體中的描述問題,使設計人員和工程技術人員能夠對各種帷幕牆資訊做出正確的應對,並為協同工作提供堅實的基礎。

BIM 同時又是一種應用於設計、建造、管理的數位化方法,這種方法支援帷幕牆工程的整合管理環境,可使帷幕牆工程在其整個進程中顯著提高效率和減少風險。

BIM 支援帷幕牆工程全生命週期的整合管理環境,因此建築資訊模型的結構是一個包含有資料模型和行為模型的複合結構。它除了包含與幾何圖形及資料有關的資料模型外,還包含與管理有關的行為模型,兩相結合通過關聯為資料賦予意義,因而可用於模擬真實世界的行為,例如類比帷幕牆的結構應力狀況、安全狀況、傳熱狀況等。應用 BIM 可以支援帷幕牆專案各種資訊的連續應用及即時應用,這些資訊品質高、可靠性強、整合程度高而且完全協調,能提高設計乃至整個工程的品質和效率,顯著降低成本。應用 BIM 可以使帷幕牆工程更快、更省、更精確,各工種配合得更好,同時減少了圖紙的出錯風險,惠及將來的帷幕牆的運作、維護和設施管理,節省費用。


建築資訊模型之帷幕牆多維度設計

3D

有兩種類型的 3D,第一類是 3D 幾何模型,最典型的就是 3ds Max 模型,其主要作用是對工程專案進行視覺化表達;第二類是 BIM 模型。此外還有一種稱之為 3.5D 的技術,在 3D 幾何模型基礎上增加有限的物件技術,例如風吹樹動或者人員移動等。

BIM 包含了工程專案所有的幾何、物理、功能和性能資訊,這些資訊一旦建立,不同的專案參與方在專案的不同階段都可以使用這些資訊對建築物進行各種類型和專業的計算、分析、模擬工作。3D 的價值可以簡單歸納成兩句話:
(1)做功能好的帷幕牆:建築師和帷幕牆工程師可以直接在 3D 上工作,設計過程中不再需要把 3D 建築翻譯成 2D 進行表達(2D 圖紙變成 3D 的輸出結果之一 )並與業主進行溝通交流,而業主也不再需要通過理解 2D 圖紙來審核建築師的方案是否滿足了自己的需要。
(2)做沒有錯的帷幕牆:綜合所有專業的 3D 模型,可以非常直觀地發現互相之間的不協調,在實際施工開始前解決所有的設計錯誤。

4D

4D 是 3D 加上專案時間,用來研究帷幕牆可施工性、施工計畫安排以及優化任務和工作順序。4D 的價值可歸納為「做沒有意外的帷幕牆施工」。如果我們能夠在每週的例行會議上直接向 BIM 模型提問題,然後探討模擬各種改進方案的可能性,在虛擬建築中解決需要在現場才能解決的問題,會是一種什麼樣的情況?

5D

5D 是基於 BIM 的造價控制。工程預算起始於巨量和繁瑣的工程量統計,有了 BIM 模型資訊,工程預算將在整個設計施工的所有變化過程中實現即時和精確計算。隨著專案發展及 BIM 模型精度的不斷提高,工程預算將貼近最後的那個數字。5D 的價值用一句話定義就「做精細化的帷幕牆預算」。

6D

6D 定義為「做性能好的帷幕牆」。例如帷幕牆性能分析的一些內容:
① 抗風壓性能分析及試驗類比;
② 抗震性能分析及試驗類比;
③ 氣密分析及試驗模擬;
④ 水密性能分析及試驗類比;
⑤ 熱工分析及節能;
⑥ 滿足規範要求;
⑦ 滿足社會和業主對低能耗、高性能、可持續建築的要求。
6D 應用使得性能分析可以配合建築方案的細化過程逐步深入,做出真正性能好的建築。


建築資訊模型 (BIM)設計的核心理念

參數化設計

參數化設計從實質上講是一個構件組合設計,建築資訊模型是由無數個虛擬構件拼裝而成,其構件設計並不需要採用過多的傳統建模語言,如拉伸、旋轉等,而是對已經建立好的構件 (稱為族)設置相應的參數,並使參數可以調節,進而驅動構件形體發生改變,滿足設計的要求。而參數化設計更為重要的是將建築幕牆構件的各種真實屬性通過參數的形式進行類比,並進行相關資料統計和計算。在建築資訊模型中,建築帷幕牆構件並不只是一個虛擬的視覺構件,而是可以類比除幾何形狀以外的一些非幾何屬性,如材料的強度、材料的傳熱係數、構件的造價、採購資訊、重量、受力狀況等。
對參數定義屬性的意義在於可以進行各種統計和分析,例如我們常見的材料表統計,在建築資訊模型中是完全自動化的,而參數化更為強大的功能是可以進行結構、經濟、節能、疏散等方面的計算和統計,甚至可以進行建造過程的模擬,最終實現虛擬建造。這與Rhino、3D Max 等軟體中的三維模型是完全不同的概念,用 3D Max 建立的模型,牆與樑並沒有屬性的差別,它們只是建築師在視覺上假設的牆與樑,這些構件將無法參與到資料統計,也就不具備利用電腦進行各種資訊處理的可能性。

構件關聯性設計

構件關聯性設計是參數化設計的衍生。當帷幕牆模型中所有構件都是由參數加以控制時,如果將這些參數相互關聯起來,那麼就實現了關聯性設計。換言之,當帷幕牆工程師修改某個構件,建築模型將進行自動更新,而且這種更新是相互關聯的。例如,遇到修改帷幕牆分格,在建築資訊模型中,只要修改分格的數值,所有的牆、柱、窗、門都會自動發生改變,因為這些構件的參數都與分格相關聯,而且這種改變是三維的,並且是準確和同步的。我們不再需要去分別修改平、立、剖。關聯性設計不僅提高了工程師的工作效率,而且解決了長期以來圖紙之間的錯、漏、缺問題。

參數驅動建築形體設計

參數驅動建築形體設計是指通過定義參數來生成建築形體的方法,當建築師改變帷幕牆的一個參數,形體可以進行自動更新,從而幫助建築師進行形體研究。參數驅動建築形體設計仍然可以採用定義構件的方法實現。如果我們要設計一個形體複雜的高層建築,我們可以將高層建築的每一層作為一個構件,然後用參數(包含一些簡單的函數)對這一層的幾何形狀進行定義和描述,最後將上下兩層之間再用參數關聯起來,例如設定上下兩層之間的扭轉角度,這樣就可以通過修改所定義的角度來驅動模型,生成一系列帷幕牆形體。這種模式對於生成一些有規律但卻很複雜的建築形體是十分有用的。
參數驅動建築形體設計並不是建築資訊模型所獨有的技術,Rhino 等軟體具備同樣的功能。但是在建築資訊模型中,形體可以方便地轉化成具有真實屬性的建築構件,如給形態附著帷幕牆,當我們改變參數,形體發生變化的同時,建築構件也相應同步變化,這就使視覺形體研究與真實的建築構件關聯起來,視覺模型也就轉化為真正的「資訊模型」。

協作設計

隨著帷幕牆工程複雜性的增加,跨學科的合作成為帷幕牆設計的趨勢。在二維 CAD 時代,協作設計缺少一個統一的技術平台,但建築資訊模型為傳統建築工種提供了一個良好的技術協作平台。例如,結構工程師改變其柱子的尺寸時,建築模型中的柱子也會立即更新,而且建築資訊模型還為不同的生產部門,甚至管理部門提供了一個良好的協作平台。
例如施工企業可以在建築資訊模型基礎上添加時間參數進行帷幕牆施工虛擬,控制施工進度,政務部門可以進行電子審圖等。這不僅改變了建築師、結構工程師、帷幕牆工程師傳統的工作協調模式,而且業主、政府政務部門、製造商、施工企業都可以基於同一個帶有三維參數的建築模型協同工作。

BIM + 互用 + 協同 = BLM

建築帷幕牆設計需要涉及許多不同的專業,如建築、結構、材料等。由於BIM具有承載各種資訊的能力,整個建築相關的資訊和一整套設計文檔存儲在整合資料庫中,所有資訊都已數位化,完全相互關聯。這樣就可以在BIM上構建各個專業協同工作的平台。這不但消除了以前各個專業設計軟體互不相容的現象,還實現了各專業的資訊共用。例如設計的修改或變更、施工 計畫安排以及施工進度的視覺化類比、各種文檔協同管理、施工變更管理等都可以在這個協同工作平台上實現。
正是 BIM 的應用,一種新的帷幕牆管理思想因應而生,這就是帷幕牆生命週期管理(Building Lifecycle Management, BLM)。BLM 是一種以 BIM 為基礎的創建、管理、共用資訊的數位化方法,能夠大大減少資產在建築物整個生命週期 (從構思到拆除)中的無效行為和各種風險,BLM 是建築工程管理的最佳模式。帷幕牆工程建設專案的生命週期主要由兩個過程組成:第一是資訊過程,第二是物質過程。施工開始以前的專案策劃、設計、招投標的主要工作就是資訊的生產、處理、傳遞和應用;施工階段的工作重點雖然是物質生產 (把幕牆建造起來),但是其物質生產的指導思想卻是資訊 (施工階段以前產生的施工圖及相關資料),同時伴隨施工過程還在不斷生產新的資訊(材料、設備的明細資料等);使用階段實際上也是一個資訊指導物質使用(清洗維修保養等)過程。

BIM 應用的初始階段和高級階段

初級階段:即目前 BIM 應用的初始階段,以傳統專案流程為主,BIM 服務為輔。此階段的 BIM 應用可以根據專案的實際情況選擇其中任何一項或幾項來進行。例如某個專案只採用 BIM 設計服務,或者採用 BIM 設計和招標服務等,不管如何選擇,BIM 服務的採用與否基本上不改變專案「設計 – 招標 – 施工 – 營運」的傳統流程。此時 BIM 服務的主要工作是通過 BIM 的 3D、4D、5D 等應用,對設計、招標、施工和運營計畫和實施過程進行視覺化、分析、模擬、優化、跟蹤、記錄等工作,並最終形成專案的 BIM 竣工模型和 BIM 營運模型。
BIM 完全融入專案流程示意圖進入高級階段以後,BIM 已經成為專案設計、施工、運營的日常工具,基於 BIM 的專案流程的技術、經濟、法律問題已經具備相應的解決方案,此時 BIM 服務的主要工作將轉向對專案參與各方提供的BIM模型和資料的合理性、正確性、一致性、完整性等的審核和專案完整資訊的整合。

BIM 技術作為繼 CAD(電腦輔助設計)技術後出現的建設領域的又一重要的電腦應用技術,在一些發達國家已經得到了迅速發展和應用,美國 60% 建築設計及施工企業應用 BIM。在中國,世博文化中心、國家電力館、德國館等多個世博場館對 BIM 的應用使其聲名鵲起。不過就 BIM 的應用廣度和深度而言,BIM 在中國的應用剛剛開始。全國建築業有 2000 多個設計院,但能夠應用 BIM 技術進行設計的 100 個都不到,建築施工企業和帷幕牆企業目前應用 BIM 的更是微乎其微。

作為國民經濟支柱的建築行業,由於粗放式的管理模式和典型的勞動密集型特徵,屬於國民經濟中的低利行業,很難有資本積累和積聚發展的能力。除了行業內競爭和設計技術原因之外,相對落後的管理模式很大程度上擠壓了建築施工企業的利潤率水準。作為施工企業的利潤之源,專案是整個企業生存的根基,由於專案管理能力欠缺,絕大多數施工企業不能有效地對專案的利潤進行管理,很難從招投標、採購、人員管理等與利潤直接相關的環節進行統一管控,究其原因,BIM的應用與發達國家的巨大差距是重要原因之一。


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文章來源 | 中國 BIM 門戶網站
首圖來源 | 數位時代網站
文章編輯 | 黃政家 (Kevin Huang)、黃朝雍 (Eric Huang)

這篇用蘋果天價玻璃當成是 BIM 帷幕牆行業的發展前言,是誇張了點。其實帷幕牆行業的確是很適合用 BIM 進行整體式的發展,如在專案的設計階段就開始執行,相信會為帷幕牆業帶來新的氣息

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