BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的應(yīng)用研究

李冬冬

摘 要：本文在梳理BIM技術(shù)相關(guān)理論知識的基礎(chǔ)上，重點論述了BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域?qū)嵭械目尚行?，并針對建筑照明領(lǐng)域中BIM技術(shù)的應(yīng)用提出了相應(yīng)策略，對BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域應(yīng)用的模板建立、模型設(shè)計以及模擬分析等進行了深入探討，最后以某一地鐵站為主要研究對象，實例論證了BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的實踐應(yīng)用價值，旨在為不斷提高建筑照明領(lǐng)域中BIM技術(shù)的應(yīng)用水平帶來更多參考與啟迪。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);建筑照明;應(yīng)用

中圖分類號：TU113.66;TU17 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）10-0142-02

0引言

隨著全球經(jīng)濟一體化進程的不斷推進和我國“一帶一路”建設(shè)等諸多對外發(fā)展經(jīng)濟策略的實施，建筑行業(yè)在良好歷史機遇下蓬勃發(fā)展，各地區(qū)建筑規(guī)模進一步擴大，建筑投資額不斷增加。如何利用計算機自動化做好建筑工程電氣設(shè)計工作，利用BIM技術(shù)、BIM平臺完成建筑電氣設(shè)計的三維模擬，使建筑電氣設(shè)計與工程項目建造數(shù)據(jù)庫密切關(guān)聯(lián)，為建筑工程電氣設(shè)計提供更準確的數(shù)據(jù)信息和更精確的決策判斷成為諸多工程項目建設(shè)單位關(guān)注的重要內(nèi)容。在此背景下，對BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用的深入探究也就具備了重要理論意義和現(xiàn)實價值。

1 BIM技術(shù)概述

BIM即建筑信息模型，是指利用計算機技術(shù)和信息技術(shù)模擬工程項目建設(shè)過程中的數(shù)據(jù)關(guān)系、空間關(guān)系甚至物理關(guān)系，包括工程結(jié)構(gòu)、功能等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而支持工程項目建設(shè)全生命周期過程中的決策、設(shè)計、施工、竣工驗收、運營和管理等諸多過程的技術(shù)方法，利用BIM技術(shù)所構(gòu)建的工程項目建設(shè)信息模型，也就是BIM模型，主要包含了工程項目建設(shè)過程中所需的幾何信息以及材料、構(gòu)件、價格等非幾何信息。一般而言，BIM技術(shù)主要優(yōu)勢可歸納于可視化、模擬分析、多專業(yè)協(xié)同工作和圖紙生成關(guān)聯(lián)性修改四大方面。就模擬分析問題而言，傳統(tǒng)模式下的二維平面CAD繪制圖紙并不能進行工程項目建設(shè)的智能化分析與結(jié)構(gòu)化模擬，必須在其他相關(guān)分析軟件中單獨構(gòu)建工程項目模型進行數(shù)據(jù)計算，往往會耗費設(shè)計師大量時間和精力。同時，粗糙的模型計算與構(gòu)建也會使工程項目建設(shè)結(jié)果產(chǎn)生較大誤差，而利用BIM技術(shù)所構(gòu)建的信息模型涵蓋項目建設(shè)全過程的相關(guān)數(shù)據(jù)，將該模型導(dǎo)入BIM技術(shù)平臺分析軟件，也就能進行工程項目建設(shè)結(jié)構(gòu)分析和管線布設(shè)沖突分析、防火安全檢測等。

2 BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的可行性

總結(jié)歸納BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域應(yīng)用的可行性，主要歸結(jié)于BIM技術(shù)軟件平臺在工程項目建設(shè)照明領(lǐng)域工具選擇應(yīng)用的可行性。從判斷合適軟件工具選擇及實踐論證與應(yīng)用可行性方面入手，由于Autodesk Revit作為Autodesk公司的系列產(chǎn)品，在最新版本中并不延續(xù)傳統(tǒng)模式下的面向建筑、結(jié)構(gòu)和機電專業(yè)分類，而是將建筑、結(jié)構(gòu)和機電融為一體，創(chuàng)造功能齊全且完善合理的Rivet2013軟件，該軟件作為BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域設(shè)計中應(yīng)用的主體平臺，將著重研究MEP功能設(shè)計部分在建筑照明設(shè)計中的應(yīng)用。目前，國內(nèi)關(guān)于建筑照明設(shè)計中軟件的選擇主要涵蓋DIALux、AGI32和Ecotect。對比分析三款軟件的計算能力可知，DIALux和AGI32與Ecotect軟件的最大區(qū)別即Ecotect從屬于BIM軟件平臺，能提供與BIM軟件平臺相兼容的接口，能識別綠色建筑可擴展的標記語言和打開其他文件格式，而AGI32軟件只能提供部分二維圖形格式接口，以該二維圖形導(dǎo)入后的平面圖為參考繪制三維甚至四維模型，得到的門窗墻體結(jié)構(gòu)并不能充分發(fā)揮BIM技術(shù)平臺相關(guān)優(yōu)勢。因此，對比分析三款軟件在建筑照明設(shè)計領(lǐng)域的計算能力和與BIM技術(shù)平臺接口兼容性兩大評判標準可知，DIALux作為未來與BIM技術(shù)平臺Ravit軟件配合使用的重要軟件，盡管在現(xiàn)階段的軟件設(shè)計環(huán)境和開發(fā)應(yīng)用水平下并不能實現(xiàn)BIM技術(shù)平臺建筑照明設(shè)計中的結(jié)構(gòu)可視化，但在未來一段時間必將成為Ravit軟件發(fā)展下接口兼容的主流建筑照明設(shè)計工具，完成三維建筑結(jié)構(gòu)模型可視化設(shè)計[1]。

3 BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的應(yīng)用策略

3.1模板的建立

在建筑照明領(lǐng)域的BIM模型應(yīng)用過程中，模板構(gòu)建主要采用Autodesk ravit軟件布局建筑工程項目模板工程結(jié)構(gòu)，確保工程項目建設(shè)過程中建筑、結(jié)構(gòu)和其他施工專業(yè)的相互協(xié)調(diào)。在Ravit模板工程項目建模時，根據(jù)施工專業(yè)統(tǒng)一劃分和統(tǒng)一命名，確保建筑工程結(jié)構(gòu)施工操作面一致，各專業(yè)族庫逐步完善，使工程項目建設(shè)照明光源族庫統(tǒng)一，為下一步建筑照明設(shè)計打下良好基礎(chǔ)。

3.2模型設(shè)計

BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的模型設(shè)計也常使用Autodesk ravit軟件，在建筑工程照明模型構(gòu)建過程中，設(shè)計者在建筑照明光源總庫的基礎(chǔ)上形成工程項目建設(shè)照明初級模型，將該照明初級模型與土建、安裝、結(jié)構(gòu)等相關(guān)專業(yè)聯(lián)合溝通，確保形成較為精確的建筑照明模型，然后進行各專業(yè)的模型匯報，使各專業(yè)在BIM技術(shù)平臺的MEP中心模型構(gòu)建下，形成統(tǒng)一的最終的建筑工程模型。在進行模型的設(shè)計工作時，通常采用同步設(shè)計方式或單獨設(shè)計方式開展其模板設(shè)計工作。同步設(shè)計方式即諸如土建、結(jié)構(gòu)、安裝等不同專業(yè)的設(shè)計工作者同步更新相關(guān)數(shù)據(jù)信息，實時分享數(shù)據(jù)，確保業(yè)主在內(nèi)的施工方、監(jiān)理方等所有參與者能對統(tǒng)一的建筑工程結(jié)構(gòu)模型進行修改。但在同步設(shè)計模式中，所需的硬件功能結(jié)構(gòu)要求較高，應(yīng)準備性能更加優(yōu)良的計算機輔助設(shè)計。單獨設(shè)計模式下的土建、安裝和結(jié)構(gòu)各專業(yè)單獨開展設(shè)計工作，各專業(yè)模型在借助BIM技術(shù)平臺或網(wǎng)絡(luò)云平臺進行數(shù)據(jù)共享和實時分析時，并不需配置較高功能的硬件設(shè)備，不同專業(yè)設(shè)計者往往可根據(jù)其實際設(shè)計條件選擇合適的設(shè)計方式。

3.3模擬分析

隨著現(xiàn)代社會人們對建筑結(jié)構(gòu)外在形象及內(nèi)在功能要求的不斷提高，建筑結(jié)構(gòu)外形逐步變得立體化和多樣化，建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)部空間設(shè)計與應(yīng)用水平不斷加強，因此，需要對建筑工程結(jié)構(gòu)內(nèi)部采光條件進行合理分析，確定更加科學(xué)合理的建筑結(jié)構(gòu)照明設(shè)計方案。通常情況下，建筑結(jié)構(gòu)照明采光光源主要包括點、線、面三類光源形式。當照明設(shè)計工程師在完善點、線、面三類光源族庫后，可構(gòu)建完整的建筑電氣模型，將建筑電氣模型導(dǎo)入Ecotect軟件分析其模型，而該軟件主要通過模擬建筑物外在光源和實際光照效果輔助照明設(shè)計者完成對建筑結(jié)構(gòu)的采光和照明設(shè)計工作，優(yōu)化照明設(shè)計效果。通過Ecotect軟件模擬自然光照條件下建筑結(jié)構(gòu)的采光時，能完善自然環(huán)境下采光模型中各類影響因素對建筑結(jié)構(gòu)照明效果的設(shè)定，在進行建筑物室內(nèi)外的自然采光照明條件分析的基礎(chǔ)上，預(yù)先設(shè)定標準值后，利用軟件模擬出建筑物內(nèi)部采光照明條件并給出相應(yīng)的照明曲線。設(shè)計師即可通過調(diào)整建筑物窗口位置、窗口大小甚至百葉窗角度等諸多方式增大或減小建筑物結(jié)構(gòu)內(nèi)部光照強度。

另一方面，在建筑結(jié)構(gòu)照明設(shè)計考慮照明亮度、光照均勻度以及眩光值等基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機軟件輔助計算電氣工程布線方案設(shè)計與優(yōu)化，利用BIM技術(shù)平臺將電氣工程安裝過程的管道鋪設(shè)空間位置、多層管線集中處布線優(yōu)先級及管線與管線之間的相互影響等諸多參數(shù)信息更加直觀地顯現(xiàn)出來。此時，由于建筑照明設(shè)計安裝領(lǐng)域不僅是為建筑工程結(jié)構(gòu)提供照明功能，更需考慮現(xiàn)代建筑物適用性與居住舒適度，也就需要在一定程度上優(yōu)化建筑裝飾裝修效果，而電氣工程安裝設(shè)計裝飾效果在工程未完工之前并不能直觀體驗，且電氣工程安裝更具備安全性要求較高這一獨特性質(zhì)，而應(yīng)用BIM技術(shù)平臺，可在工程項目設(shè)計時，利用模型對建筑裝飾效果和照明效果進行模擬分析，從而為電氣工程師與安裝團隊提供靈感，驗證安裝設(shè)計方案最終效果，使照明系統(tǒng)與裝飾裝修融為一體，更加協(xié)調(diào)一致，滿足現(xiàn)代社會人們對照明體系和裝飾裝修效果的高標準與嚴要求。

3.4應(yīng)用在綠色照明

利用BIM技術(shù)平臺能夠有效協(xié)調(diào)建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑照明體系，使建筑工程結(jié)構(gòu)在設(shè)計、施工和運營管理過程中滿足人類基本照明需求，高效利用自然光的同時減少建筑照明能耗，增加人類裝飾裝修效果以提高居住舒適度[2]，同時完善對綠色照明理念的貫徹。由于綠色照明設(shè)計對比普通建筑照明設(shè)計而言更加復(fù)雜，往往需要考慮當?shù)毓庹諚l件、光照因素以及不同氣候地理環(huán)境下太陽光照角度等，而該類信息數(shù)據(jù)往往可通過BIM技術(shù)平臺模擬分析，因此，將該技術(shù)平臺應(yīng)用于建筑照明領(lǐng)域有其必要性。

4 BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的實踐——以某地鐵站為例

本文以某市軌道交通地鐵站為例，利用Ravit軟件對地鐵車站內(nèi)的設(shè)備進行建筑照明配電設(shè)計，利用軟件中的MEP中心對地鐵車站內(nèi)的電壓等級、配電系統(tǒng)等諸多參數(shù)進行分析的基礎(chǔ)上，確保車站地鐵內(nèi)電力負荷分類準確。同時，利用參數(shù)化建模實現(xiàn)地鐵車站可視化的三維模型建筑照明設(shè)計，確保電氣安裝施工的順利進行。在此過程中，設(shè)計人員根據(jù)城市軌道交通照明規(guī)則，加強對地鐵車站內(nèi)的燈具類型、屬性、通光量、色溫、發(fā)光狀態(tài)、光線分布以及光線照明角度的諸多參數(shù)進行分析和總結(jié)，在滿足車站內(nèi)部照明需求的基礎(chǔ)上展開照明平面安裝模擬，以碰撞方式暴露電氣安裝施工過程中可能存在的問題，針對可能存在的問題改進地鐵車站內(nèi)部設(shè)備用房照明電氣安裝方案。最后，在對地鐵車站內(nèi)部照明體系安裝和模擬的基礎(chǔ)上，通過BIM技術(shù)三維平臺建模展現(xiàn)立體車站內(nèi)部虛擬光環(huán)境，快速發(fā)現(xiàn)車站內(nèi)部照明體系設(shè)計過程中存在的問題，修改優(yōu)化設(shè)計方案，不斷提高照明質(zhì)量和優(yōu)化設(shè)計效果，確保地鐵車站內(nèi)部燈具功率、光通量和色溫、光源等類別符合車站內(nèi)照明用房需求，保證電氣工程安裝進度符合合同預(yù)期。

5結(jié)語

BIM技術(shù)的三維建模能夠做到三維模擬可視化設(shè)計，給設(shè)計師更真實和直觀的視覺感受與體驗，提升中標幾率的同時，更能滿足土建方、安裝方快速算量及協(xié)調(diào)工序等諸多要求，能夠盡可能地避免施工現(xiàn)場各類問題所存在的干擾對施工進度、施工成本等的不良影響?？傊珺IM技術(shù)的三維模擬施工及碰撞檢查，能夠大幅度降低工程項目建設(shè)質(zhì)量問題，減少圖紙變更和施工變更，確保施工成本與施工周期在目標范圍值內(nèi)，完善施工優(yōu)化設(shè)計方案，有效提升建筑照明設(shè)計方案系統(tǒng)的科學(xué)性，也能使建筑照明體系更加合理高效，使整個系統(tǒng)發(fā)揮更實用的價值。

參考文獻

[1] 孔嵩.BIM技術(shù)在建筑電氣設(shè)計中的應(yīng)用和展望[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013，4（9）：1-4.

[2] 董輝.BIM技術(shù)在建筑照明領(lǐng)域的應(yīng)用淺述[J].中國標準化，2017（12）：112-113.