綠色建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用解析

趙彩梅

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，自然資源日益短缺，建筑的可持續(xù)發(fā)展成為當(dāng)今建筑設(shè)計(jì)的主要課題。BIM 技術(shù)由于其具有強(qiáng)大的參數(shù)化設(shè)計(jì)功能，并且能夠應(yīng)用于建設(shè)工程項(xiàng)目的全壽命周期中，在近幾年的建筑行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。它在一定程度上解決了綠色建筑在設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的問題。

BIM技術(shù)是指建筑信息通過模型方式表達(dá)，并將工程建設(shè)項(xiàng)目中的信息數(shù)據(jù)加以集成，建筑實(shí)體及相關(guān)功能采用數(shù)字化的形式加以展現(xiàn)的一種新技術(shù)。BIM技術(shù)的應(yīng)用不僅可以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案，還有助于解決建筑結(jié)構(gòu)空間復(fù)雜化時(shí)所遇到的問題并及時(shí)做出調(diào)整，縮短了設(shè)計(jì)周期。本文中筆者根據(jù)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對綠色建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析、探討，對于綠色建筑在設(shè)計(jì)的不同階段所遇到的問題提出了相應(yīng)的解決措施。

關(guān)鍵詞：綠色建筑;設(shè)計(jì)應(yīng)用;BIM技術(shù)

1綠色建筑的概念及設(shè)計(jì)策略

1.1綠色建筑的概念

綠色建筑，指的是在全壽命期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、舒適和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。據(jù)歐洲研究數(shù)據(jù)顯示，建筑業(yè)所消耗能源占據(jù)全部總消耗的50%。綠色建筑可以降低能耗，實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。

1.2綠色建筑的設(shè)計(jì)策略

1.2.1建筑環(huán)境調(diào)研分析

綠色建筑較一般建筑而言更加注重綠色技術(shù)的應(yīng)用。如充分利用建筑場地對建筑進(jìn)行合理布局，盡可能就地取材，維持周邊生態(tài)平衡。因此，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)前，應(yīng)當(dāng)就建筑項(xiàng)目的周邊環(huán)境，如自然資源、氣候、生態(tài)環(huán)境等狀況開展深入性的調(diào)研與分析，便于設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。

1.2.2節(jié)能及能源利用

我國北方地區(qū)在中國建筑氣候區(qū)劃中屬寒冷地區(qū)，有較高的采暖需求，為此，要盡可能地避免能源的浪費(fèi)，如采用節(jié)能構(gòu)造的墻體、節(jié)能門窗等，降低了室內(nèi)外的熱循環(huán)，或采用屋面種植等節(jié)能技術(shù)，同樣能夠有效的降低建筑對于空調(diào)、采暖等一些耗能設(shè)備的能源消耗量，節(jié)約能源。

太陽能資源也屬于可再生能源技術(shù)的一種，主要應(yīng)用于采暖、供熱以及制冷。太陽能資源的應(yīng)用類型可分為被動(dòng)式及主動(dòng)式。被動(dòng)式是指通過采用適宜的朝向，合理的布局，確保建筑的門窗、功能房間最大限度地吸收太陽熱能，并利用太陽能資源并進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，從而滿足建筑“冬暖夏涼”的要求;主動(dòng)式指的是利用光伏發(fā)電板等裝置，將所搜集的太陽能資源全部轉(zhuǎn)化為電能并供給建筑使用。

2、BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 優(yōu)化工程設(shè)計(jì)方案

方案是建筑設(shè)計(jì)的核心部分。BIM技術(shù)通過所收集的數(shù)據(jù)構(gòu)建三維建筑信息化模型，同綠色建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合，通過不斷對比、完善可達(dá)到方案最優(yōu)化。所有參與到方案設(shè)計(jì)中的成員都能夠在BIM平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)信息共享，協(xié)助他人解決工程中存在的細(xì)節(jié)問題，從而確保方案設(shè)計(jì)的合理性。優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案可以達(dá)到節(jié)約建筑資源、降低成本，提升建筑的品質(zhì)的目的，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的協(xié)調(diào)相統(tǒng)一。

2.2室內(nèi)環(huán)境分析

建筑室內(nèi)的基本物理環(huán)境組成部分為：通風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境與聲環(huán)境。通過以這些環(huán)境為依據(jù)而搭建信息化三維模型，能夠精準(zhǔn)化地模擬并分析出室內(nèi)環(huán)境所需相關(guān)指標(biāo)。如對于通風(fēng)環(huán)境的設(shè)計(jì)，應(yīng)結(jié)合綠色建筑評估體系中的熱舒適性進(jìn)行評估、分析，構(gòu)建相應(yīng)的分析指標(biāo)模型，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確定外窗所需數(shù)量、大小及位置，使室內(nèi)環(huán)境的整體通風(fēng)質(zhì)量與舒適度達(dá)到最佳狀態(tài)。

2.3節(jié)能與能源利用

以往的設(shè)計(jì)通常是在建筑設(shè)計(jì)方案確定之后再對該建筑進(jìn)行能耗分析，BIM技術(shù)是在設(shè)計(jì)的初期就使用具有強(qiáng)大信息化的三維模型進(jìn)行能耗分析，這也就意味著建筑設(shè)計(jì)中不僅注入了可持續(xù)發(fā)展的理念，同時(shí)也避免了因不斷的修改而影響能耗設(shè)計(jì)。應(yīng)用BIM技術(shù)時(shí)能夠充分結(jié)合夏季通風(fēng)、冬季采暖的相關(guān)指標(biāo)，并將所涉及的信息，輸入到BIM技術(shù)當(dāng)中，按照模型所生成的結(jié)果相應(yīng)調(diào)節(jié)綠色建筑設(shè)計(jì)方案。

2.4圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能

建筑方案的整體設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師可在BIM技術(shù)中建立的三維模型中賦予外圍結(jié)構(gòu)（如墻體、屋面、門窗材質(zhì)、保溫材料）及其熱工性能參數(shù)，在軟件中測算出圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工參數(shù)值，對比各種材料的性能后選擇最適合、最節(jié)能的建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)材料。此外，熱工性能數(shù)據(jù)明細(xì)表的信息可直接傳遞到BIM模型，繼而得出合理的模擬結(jié)構(gòu)參數(shù)，并判斷該設(shè)計(jì)的合理性，通過BIM技術(shù)能夠及時(shí)輸出信息數(shù)據(jù)，提高工作效率與信息的準(zhǔn)確性。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)各階段中的應(yīng)用

3.1 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)前期階段應(yīng)用

綠色建筑在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)充分利用項(xiàng)目所在區(qū)域地形、地貌特征，并結(jié)合日照、通風(fēng)等加以綜合分析。在設(shè)計(jì)工作的前期階段，以往通常采用二維平面軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于空間結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的建筑，往往會(huì)出現(xiàn)工作量繁多，缺少對方案空間想象和性能技術(shù)的整體把控能力的現(xiàn)象。BIM技術(shù)一定程度上解決了以上的問題，同時(shí)結(jié)合建筑布局、建筑所在場地信息分析數(shù)據(jù)，通過利用BIM技術(shù)開展日照模擬以及通風(fēng)模擬工作，確保所設(shè)計(jì)的建筑朝向、建筑間距以及布局更為合理。并且在方案初步階段，通過實(shí)際模擬與對比，分析不同方案之間的能耗情況，優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)節(jié)能與環(huán)保，從而達(dá)到符合綠色建筑的要求。

3.2 BIM技術(shù)在綠色建筑方案設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

如今，越來越多的現(xiàn)代化造型建筑，建筑的結(jié)構(gòu)也變得復(fù)雜化。在對這些建筑進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，除了應(yīng)考慮建筑形體的美觀性，還應(yīng)要求建筑在合理與實(shí)用的基礎(chǔ)上具有更好的節(jié)能效果。對于這種情況，便要求通過利用BIM技術(shù)的參數(shù)化以及模塊化設(shè)計(jì)功能，從而完成建模及設(shè)計(jì)工作。BIM系統(tǒng)中包含有可視化功能模塊，通過應(yīng)用可視化設(shè)計(jì)，能站在不同的視角對設(shè)計(jì)進(jìn)行多角度地現(xiàn)場模擬觀察，更利于方案的調(diào)整與優(yōu)化，使整個(gè)設(shè)計(jì)工作更為便捷。

3.3 BIM技術(shù)在綠色建筑深化設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用

在建筑進(jìn)行深化設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要求建筑有合理的功能布局，確保建筑空間的使用達(dá)到最優(yōu)化，同時(shí)還應(yīng)盡量減少微環(huán)境對建筑所造成的不利影響，盡可能全面地對通風(fēng)、日照、保溫、噪聲、能耗等各性能指標(biāo)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對自然能源的充分利用。

BIM系統(tǒng)能夠?qū)?xiàng)目進(jìn)行模擬建設(shè)分析，對于建筑的通風(fēng)、采光、日照、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能、隔聲以及室內(nèi)環(huán)境等相關(guān)參數(shù)，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件及地形地貌特征，模擬并提供建筑的最佳方案，同時(shí)對建筑實(shí)際建造及使用時(shí)所遇到的問題加以檢查、分析，評估建筑的各項(xiàng)指標(biāo)并形成數(shù)據(jù)庫，從而對所發(fā)現(xiàn)的問題制定進(jìn)一步加以優(yōu)化調(diào)節(jié)措施，確保方案達(dá)到最優(yōu)化，節(jié)約建筑資源，從而滿足綠色建筑的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.4 BIM技術(shù)在施工圖繪制階段的應(yīng)用

建筑的施工圖設(shè)計(jì)在整個(gè)建筑的實(shí)際施工中起到至關(guān)重要的作用。為此，確保其設(shè)計(jì)的可行性尤為關(guān)鍵。在施工圖設(shè)計(jì)階段，各專業(yè)可通過BIM 軟件平臺(tái)協(xié)同工作，建立各個(gè)專業(yè)間互享的數(shù)據(jù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)間無縫對接，避免了設(shè)備管線碰撞問題。不僅提高圖紙質(zhì)量及可行性，同時(shí)提高了設(shè)計(jì)效率。

結(jié)論

綠色建筑將是今后建筑的主要設(shè)計(jì)趨勢，同時(shí)BIM技術(shù)也是未來建筑設(shè)計(jì)時(shí)所應(yīng)用的重要系統(tǒng)與平臺(tái)，綠色建筑及BIM技術(shù)均重視建筑的全生命周期設(shè)計(jì)，在綠色建筑設(shè)計(jì)過程中，要確保信息的完整以及準(zhǔn)確性，在節(jié)約建材的同時(shí)，有效改善了室內(nèi)、外環(huán)境，達(dá)到實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗以及環(huán)保的要求。這不僅有利于設(shè)計(jì)者提出更高質(zhì)量要求的建筑，同時(shí)還推動(dòng)了國家對于實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：北京國科天創(chuàng)建筑設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司）