試論基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計

賈昇

（中國市政工程華北設(shè)計研究總院有限公司）

1 引言

隨著我國建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對城市智能化、綠色化提出越來越高的要求，有效推動了BIM技術(shù)的廣泛運用。在我國建筑行業(yè)中，綠色建筑是未來主要發(fā)展方向與現(xiàn)代化建筑的核心構(gòu)成。在綠色建筑設(shè)計中通過運用BIM技術(shù)，能夠?qū)⒃O(shè)計思路中存在的缺陷、問題及時找出來，能夠?qū)G色建筑中包含的資源信息進(jìn)行有效整合，有助于綠色建筑設(shè)計變得更加有效，保證綠色建筑建設(shè)的順利開展。因此，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計過程中，一定要廣泛運用BIM技術(shù)，這樣才能夠?qū)⒕G色建筑的作用、功能充分發(fā)揮出來，才能夠為人民創(chuàng)造一個安全、舒適的居住環(huán)境。

2 BIM技術(shù)的定義與特點

BIM技術(shù)，就是指在進(jìn)行綠色建筑施工過程中，通過有效整合有關(guān)資料信息，對綠色建筑仿真化模型進(jìn)行構(gòu)建，同時通過模型中充分表現(xiàn)出工程的全部信息資源，以向綠色建筑設(shè)計提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支撐的一種技術(shù)。另外，BIM技術(shù)能夠充分體現(xiàn)出建筑工程具備的全部特征，進(jìn)而通過對實際情況進(jìn)行有效結(jié)合，綠色建筑設(shè)計人員能夠有效調(diào)整與優(yōu)化有關(guān)設(shè)計數(shù)據(jù)，以有效完善綠色建筑的設(shè)計方案。通過利用B1M技術(shù)，能夠進(jìn)行三維建模設(shè)計，同時能夠?qū)υO(shè)計方案、施工、監(jiān)理、造價等有關(guān)信息進(jìn)行描述與分析，在建筑的全生命周期中，能夠便捷、重復(fù)使用以上信息，這些信息具有非常高的可靠性與完整性。在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計過程中，通過運用B1M技術(shù)，有助于生產(chǎn)效率、工作效率的提高，有助于設(shè)計成本的降低，提高正確率，同時還能夠創(chuàng)造出更多的商業(yè)機(jī)會，獲取更多的收益。

針對BIM技術(shù)，具有多種特點，如可視化、協(xié)調(diào)性、仿真性等。BIM技術(shù)運用于綠色建筑設(shè)計中，主要體現(xiàn)在以下幾大方面。

①在綠色建筑設(shè)計中運用BIM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)CAD二維平面設(shè)計向三維立體設(shè)計的轉(zhuǎn)變，促使建筑結(jié)構(gòu)變得更加立體、形象，同時針對設(shè)計方案中存在的問題，通過利用BIM技術(shù)，能夠幫助設(shè)計人員對其進(jìn)行深入發(fā)現(xiàn)，以提高綠色建筑的設(shè)計質(zhì)量，有效避免出現(xiàn)施工返工、施工偏差等不良現(xiàn)象。

②通過運用BIM技術(shù)，能夠構(gòu)建分布式模型，進(jìn)而施工單位或者設(shè)計單位能夠設(shè)計出合理的綠色建筑工程內(nèi)各種類型的模型，然后通過運用BIM技術(shù)，能夠有效整合所有模型，以促使設(shè)計人員工作量的減少，綠色建筑設(shè)計效率的提高。

3 BIM技術(shù)的具體優(yōu)勢

3.1 能夠及時進(jìn)行綠色建筑設(shè)計反饋

在綠色建筑各大設(shè)計環(huán)節(jié)中，無論何時，均能夠結(jié)合B1M技術(shù)進(jìn)行分析，對綠色設(shè)計進(jìn)行及時分析，同時及時反饋模擬評估結(jié)果。另外，在運用BIM系統(tǒng)進(jìn)行可持續(xù)分析過程中，有關(guān)分析人員一定要具有極高的專業(yè)素質(zhì)與專業(yè)能力，這樣才能夠有效分析建筑數(shù)據(jù)信息與建筑物理信息。但是，因為B1M技術(shù)自身的特點，如可持續(xù)分析、易于掌握、操作簡單等，所以只要進(jìn)行精煉的數(shù)據(jù)分析，便可以對不同設(shè)計策略進(jìn)行快速評選，同時促使設(shè)計工作效率的提高。

3.2 有助于提高不同專業(yè)設(shè)計人員設(shè)計工作的協(xié)調(diào)性

全部建筑信息無法通過傳統(tǒng)的繪圖技術(shù)表現(xiàn)出來，無法對建筑工程的整體及進(jìn)度進(jìn)行準(zhǔn)確分析與判斷。但是通過構(gòu)建B1M建筑信息模型，能夠?qū)⒏鞣N建筑信息完全表達(dá)出來。通過運用BIM技術(shù)，能夠有效協(xié)調(diào)不同專業(yè)，包括機(jī)電專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、建筑專業(yè)等，將其協(xié)調(diào)至同一個協(xié)同合作的模型內(nèi)，有助于不同專業(yè)人員設(shè)計信息的交流與傳遞，有效避免出現(xiàn)施工與設(shè)計之間碰撞問題，同時有助于綠色建筑設(shè)計質(zhì)量與設(shè)計效率的提高。

3.3 實現(xiàn)綠色建筑設(shè)計方案的可視化

通過構(gòu)建BIM模型，能夠?qū)⒕G色建筑設(shè)計效果充分展現(xiàn)出來，與此同時，還能夠?qū)?gòu)件參數(shù)進(jìn)行注釋、分析綠色建筑、進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)計算等，有助于設(shè)計人員設(shè)計思維的創(chuàng)新與拓展。另外，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計過程中，只要設(shè)計人員對其進(jìn)行任何改動，BIM模型均能夠?qū)ζ浣ㄖO(shè)計整體及其有關(guān)部分進(jìn)行自動變更，有助于設(shè)計人員設(shè)計效率的提高。例如，針對一扇窗的位置，在選用傳統(tǒng)CAD設(shè)計方法來對其進(jìn)行改動時，在對平面設(shè)計圖內(nèi)本扇窗位置進(jìn)行改動以后，還需要對本扇窗其他有關(guān)設(shè)計圖紙進(jìn)行改動。但是在B1M建筑信息模型中，通過運用信息共享平臺，便能夠?qū)θ款A(yù)支有關(guān)的信息進(jìn)行自動改動。

4 案例分析

4.1 工程概述

某一個博物館工程，共5層，其中，地上3層（局部5層）、地下2層，建筑總高度為70m，總建筑面積為158 000㎡（見圖1）。在本博物館1層中，包括觀眾服務(wù)用房、公共服務(wù)空間、非遺展示區(qū)、臨時展廳、中央大廳等。在本博物館2層中，包括公共服務(wù)空間、觀眾互動體驗空間、5D影院、專題展廳、陳列展廳等。在本博物館3層中，包括互動體驗室、觀眾休息廳、未成年人活動室、專題展廳等。在本博物館局部4層中，包括文物庫房、科技保護(hù)中心用房、多功能廳、專題展廳等。在本博物館局部5層中，包括信息資料中心室、綜合業(yè)務(wù)辦公用房、科技保護(hù)用房等。在本博物館工程中通過使用BIM技術(shù)，能夠?qū)υO(shè)計質(zhì)量、設(shè)計效果起到有效提高作用。

圖1 博物館項目

4.2 在博物館工程設(shè)計中對BIM技術(shù)的具體運用

4.2.1 提高對環(huán)保材料利用率

在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計過程中，一定要對建筑環(huán)保材料的重要性給予高度重視，在實際設(shè)計過程中，應(yīng)盡量選用可再生材料或者環(huán)保型建筑材料。與此同時，在保證綠色建筑環(huán)保無污染、設(shè)計質(zhì)量的前提下，設(shè)計人員還應(yīng)盡量提高環(huán)保材料的利用率，使其在總材料中，環(huán)保材料用量比重高于10%。另外，為能夠嚴(yán)格管理控制環(huán)保材料的損耗，在構(gòu)建BIM模型過程中，設(shè)計人員應(yīng)對環(huán)保材料的樣式、尺寸大小提前進(jìn)行設(shè)計建模，同時專業(yè)環(huán)保材料生產(chǎn)商技術(shù)人員應(yīng)提前介入建模過程，對于需要進(jìn)行校正、修改的地方，設(shè)計單位應(yīng)要求材料生產(chǎn)商進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，然后在BIM模型內(nèi)匯總?cè)康娜S模型，然后進(jìn)行綜合測試，確保安裝過程中不會出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象，尺寸大小不會出現(xiàn)誤差現(xiàn)象，然后單獨提前將這部分的環(huán)保材料發(fā)送給生產(chǎn)商進(jìn)行定制，然后安裝所有的預(yù)制材料。通過以上操作過程，能夠有效解決多種現(xiàn)場施工問題，如施工現(xiàn)場粉塵污染問題、重復(fù)拆除問題、施工作業(yè)交叉問題、施工工期延誤問題等。作為設(shè)計人員，應(yīng)先對環(huán)保材料匯總表、環(huán)保材料利用比重計算表格等進(jìn)行收集，然后在BIM軟件中輸入以上信息，以科學(xué)評估、判斷綠色建筑是否滿足節(jié)能要求。

4.2.2 提高對能源的利用率

在綠色建筑設(shè)計中，朝向與建設(shè)布局是非常重要的，假如綠色建筑的建設(shè)布局、朝向是合理的，能夠有效確保冬季的保暖、夏季的通風(fēng)，同時綠色建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能能夠滿足設(shè)計要求。在運用BIM技術(shù)過程中，設(shè)計人員一定要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)參考值，以計算綠色建筑能源的消耗。設(shè)計人員可以選擇類似建筑為參照物，保證計算值與參考值處于一樣的環(huán)境中，并以此為依據(jù)，合理計算建筑能源消耗。假如和參照建筑物的能源消耗量相比，綠色建筑設(shè)計計算消耗量比較高，則應(yīng)調(diào)整綠色建筑設(shè)計參數(shù)，直至參照建筑物的能源消耗量高于綠色建筑設(shè)計計算消耗量。在以上過程中，通過運用BIM技術(shù)，能夠有效提高計算的速度，同時保證計算的準(zhǔn)確性。另外，通過運用BIM技術(shù)，能夠有效布設(shè)雨水收集系統(tǒng)；在實際設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)對建筑工程的各種信息進(jìn)行全面采集，包括排水系統(tǒng)信息、綠化信息、道路信息、地形地貌信息等，然后合理設(shè)計雨水收集系統(tǒng)，以實現(xiàn)綠色建筑能源消耗的降低。

4.2.3 提高對建筑與周圍環(huán)境之間的適應(yīng)性

針對建筑與周圍環(huán)境，二者之間存在著非常緊密的關(guān)系。通過利用BIM技術(shù)，能夠有效模擬、協(xié)調(diào)、分析室外景觀照射燈能否向空中直接照射、建筑幕墻選用高反射度的裝飾外墻還是玻璃幕墻。針對建設(shè)單位提供的各種專項報告，包括建筑立面圖、建筑效果圖、建筑平面圖等，第三方應(yīng)進(jìn)行光污染分析、采光試驗，然后編制相應(yīng)的分析報告。將獲取的試驗數(shù)據(jù)與分析數(shù)據(jù)輸入BIM軟件內(nèi)以后，應(yīng)模擬建筑日照，形成建筑物采光影響報告，并以此為依據(jù)，對其建筑設(shè)計方案進(jìn)行改進(jìn)與完善。根據(jù)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求，建筑物周邊人行區(qū)域風(fēng)速為5m/s。在確定以上情況時，在對BIM技術(shù)進(jìn)行運用時，一定要提供大量的數(shù)據(jù)信息支撐。因此在進(jìn)行建筑設(shè)計之前，需要對相關(guān)資料進(jìn)行收集，如建筑效果圖、設(shè)計平面圖、設(shè)計說明等，同時設(shè)計單位應(yīng)要求第三方單位進(jìn)行采光試驗、檢測光污染情況，然后匯總?cè)啃畔ⅲ駼IM軟件中輸入以上信息，然后設(shè)計人員通過利用BIM技術(shù)來深入分析有關(guān)問題。此外，為保證綠色建筑室內(nèi)外的空氣流通情況、風(fēng)速等滿足設(shè)計要求，通過運用BIM技術(shù)，設(shè)計人員應(yīng)高效模擬與分析綠色建筑室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境與室外通風(fēng)環(huán)境。在模擬與分析室內(nèi)外通風(fēng)環(huán)境時，建設(shè)單位應(yīng)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料，如風(fēng)向環(huán)境試驗報告、常年風(fēng)速情況、建設(shè)平面圖等，然后在BIM軟件內(nèi)輸入以上數(shù)據(jù)，以有效模擬室內(nèi)外的通風(fēng)環(huán)境，對綠色建筑的實際通風(fēng)效果進(jìn)行明確，保證綠色建筑的通風(fēng)效果滿足建設(shè)需求。

4.2.4 室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量

通過運用BIM技術(shù)，能夠有效模擬以下各種室內(nèi)環(huán)境，幫助設(shè)計人員對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)整，有效優(yōu)化與改善設(shè)計方案。

1）自然通風(fēng)環(huán)境

通過利用BIM技術(shù)，有效模擬建筑室內(nèi)的通風(fēng)環(huán)境，然后根據(jù)工程的實際建設(shè)需求，對建筑室內(nèi)布局、位置、通風(fēng)孔尺寸大小等進(jìn)行有效調(diào)整，以改善室內(nèi)通風(fēng)環(huán)境，促使建筑室內(nèi)環(huán)境變得更加舒適。

2）自然采光

通過利用BIM技術(shù)，科學(xué)模擬與分析對建筑室內(nèi)的采光情況，然后以我國綠色建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為主要依據(jù)，合理調(diào)整建筑室內(nèi)的采光程度。另外，在調(diào)整建筑室內(nèi)采光程度過程中，為有效提高自然光采集效果，可以合理調(diào)整建筑布局，有效改變建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。

3）熱環(huán)境

通過在BIM技術(shù)軟件中輸入有關(guān)的項目數(shù)據(jù)，科學(xué)模擬建筑工程，包括水系建筑、草地建筑、道路建筑等，然后根據(jù)工程項目所在地的實際天氣情況數(shù)據(jù)，對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，以深入分析綠色建筑熱島強(qiáng)度。一旦熱島強(qiáng)度偏高，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，選用有效措施，對熱島效應(yīng)進(jìn)行降低，如建筑單體設(shè)計、加強(qiáng)綠化設(shè)計等。

5 結(jié)語

綜上所述，在綠色建筑設(shè)計中運用BIM技術(shù)，能夠獲取非常明顯的效果，因此一定要對BIM技術(shù)的運用進(jìn)行不斷強(qiáng)化與積極推廣，以實現(xiàn)建筑工程能耗的降低，保證我國綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展。