BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

李冰瑤 程瓏

【摘要】隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展水平不斷進(jìn)步，公共建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也隨著提升，綠色建筑理念的提出，對(duì)綠色公共建筑的設(shè)計(jì)要求也越來越高，BIM技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)的代表，其應(yīng)用水平的高低同建筑使用年限息息相關(guān)，核心理念在于使用科學(xué)、準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)判定建筑工程性能的優(yōu)劣。在綠色公共建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，BIM技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)出其明顯的輔助設(shè)計(jì)特點(diǎn)，為綠色公共建筑設(shè)計(jì)提供了有力的數(shù)字化支持。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);綠色公共建筑;設(shè)計(jì)應(yīng)用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.155

節(jié)能、減排的可持續(xù)發(fā)展理念目前已經(jīng)深入各領(lǐng)域，特別是在建筑領(lǐng)域，發(fā)展綠色建筑更是貫徹落實(shí)能源與資源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措。在綠色公共建筑的設(shè)計(jì)中，BIM（建筑信息模型）技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，解決了其中所涉及的跨學(xué)科、綜合性及全過程設(shè)計(jì)

難題。具體表現(xiàn)在借助工程建筑信息模型，在真實(shí)環(huán)境下模擬建筑的日照、朝向、遮陽等，從而評(píng)估出能量消耗、環(huán)境噪聲等影響因素，確保公共建筑從設(shè)計(jì)初期便將節(jié)能、環(huán)保、低碳的綠色概念貫穿建筑建設(shè)全程。

1、綠色建筑概述

1.1綠色建筑的基本定義

隨著我國建筑行業(yè)迅速發(fā)展，市場(chǎng)規(guī)模也不斷擴(kuò)大，但建筑單位面積資源消耗總量較高，給經(jīng)濟(jì)、社會(huì)帶來快速發(fā)展的同時(shí)也消耗了巨大的資源，產(chǎn)生一定的環(huán)境污染。因此，建筑行業(yè)不斷尋求更為積極的和諧發(fā)展理念，綠色建筑應(yīng)運(yùn)而生。綠色建筑是在建筑規(guī)劃、選址、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營、維護(hù)過程中最大限度節(jié)約資源、降低污染、保護(hù)環(huán)境的一種新型方式，同時(shí)，為人民群眾提供舒適、綠色、健康的生活空間，實(shí)現(xiàn)建筑與環(huán)境的和諧共處.

1.2綠色公共建筑設(shè)計(jì)的主要原則

綠色公共建筑設(shè)計(jì)會(huì)涉及建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等多個(gè)專業(yè)，必須由相關(guān)人員組成專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)。傳統(tǒng)模式下相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等信息的交流、溝通存在一定難度，且各專業(yè)對(duì)交互信息的處理要求各不相同，需要對(duì)綠色公共建筑設(shè)計(jì)要求進(jìn)行深入、系統(tǒng)的研究，簡單來說，綠色公共建筑設(shè)計(jì)的主要原則包括以下幾個(gè)方面：

1）和諧性：公共建筑設(shè)計(jì)必須考慮與周邊自然環(huán)境、建筑環(huán)境的和諧共生，建筑的拆除與建設(shè)都不能擾動(dòng)或消耗周邊環(huán)境，需要采取有效措施將這些影響降至最低，保證促進(jìn)建筑與環(huán)境的和諧發(fā)展。

2）經(jīng)濟(jì)性：綠色公共建筑建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)期間的復(fù)雜度較高，在反映社會(huì)發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的同時(shí)，要注意選擇適宜、經(jīng)濟(jì)的技術(shù)和材料，保持地域特點(diǎn)的同時(shí)發(fā)展綠色建筑。

3）節(jié)能性：為滿足綠色建筑設(shè)計(jì)要求，公共建筑建設(shè)必須與各類資源的節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系，通過對(duì)其進(jìn)行規(guī)劃，提升資源利用效率，充分利用可再生資源，設(shè)計(jì)過程中符合氣候特征及區(qū)域環(huán)境自然規(guī)律，確保建筑保溫、通風(fēng)效果。

4）舒適性：建筑舒適性的要求一直與資源消耗存在矛盾，特別是在公共建筑建造、使用、維護(hù)過程中，經(jīng)常需要處理舒適性與其他理念的矛盾，建筑要在滿足人們舒適要求的前提下進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，利用各類材料的蓄熱、隔熱性能，提升建筑保溫、隔熱效果。

2、BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑設(shè)計(jì)工作的優(yōu)勢(shì)

2.1以建筑信息模型為基礎(chǔ)進(jìn)行協(xié)同工作

BIM技術(shù)的應(yīng)用可以推動(dòng)多個(gè)設(shè)計(jì)專業(yè)間的協(xié)同，設(shè)計(jì)人員在本地對(duì)同一個(gè)建筑信息模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，不同的設(shè)計(jì)內(nèi)容可以同步到同一個(gè)模型當(dāng)中，不同設(shè)計(jì)人員間能夠借助對(duì)方設(shè)計(jì)元素進(jìn)行交叉設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成員間的數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)共享，減少后續(xù)設(shè)計(jì)調(diào)整問題，提升協(xié)調(diào)工作效益。

2.2可視化及參數(shù)化設(shè)計(jì)

BIM技術(shù)生成的建筑信息模型由軟件根據(jù)綠色公共建筑設(shè)計(jì)生成，在設(shè)計(jì)全過程中可以形成精準(zhǔn)的立體視圖，相關(guān)設(shè)計(jì)人員能夠在設(shè)計(jì)期間隨時(shí)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)模型結(jié)構(gòu)、參數(shù)的改善。

2.3建筑全生命周期提供信息管理服務(wù)

建筑信息模型當(dāng)中集成了綠色公共建筑不同階段、不同專業(yè)的所有工作信息，通過整合將其融合到同一個(gè)信息模型當(dāng)中，各類信息形成關(guān)聯(lián)，既能夠避免傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中信息丟失問題，也能夠避免專業(yè)割裂造成的資源浪費(fèi)，所形成的工作信息可以為建筑全生命周期提供必要的信息管理服務(wù)。

3、BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

3.1節(jié)約能源利用

節(jié)能和能源利用，是評(píng)價(jià)綠色建筑設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容。在能耗分析軟件中，導(dǎo)入由BIM技術(shù)創(chuàng)建的建筑三維可視化模型，再結(jié)合公共建筑對(duì)節(jié)能技術(shù)提出的標(biāo)準(zhǔn)要求，與建筑物當(dāng)?shù)厮幍臍庀髷?shù)據(jù)綜合分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)公共建筑物的可視化模擬，借助模擬所得的相關(guān)數(shù)據(jù)，

設(shè)定建筑物有關(guān)參數(shù)，從而在實(shí)際建設(shè)中進(jìn)一步優(yōu)化、調(diào)整公共建筑的方案結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能初衷。同時(shí)，使用BIM模型，還能分析公共建筑物室外太陽輻射，得到太陽輻射強(qiáng)度及分布特點(diǎn)，從而支持公共建筑物太陽能設(shè)備方案的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。

3.2節(jié)約材料資源

在綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)公共建筑物設(shè)計(jì)中使用的建筑材料及使用比例都有明確規(guī)定：建筑現(xiàn)場(chǎng)500 km之內(nèi)建筑材料重量，為建筑材料總重量的60%;可再生循環(huán)材料的應(yīng)用重量，為建筑材料總重量的10%。傳統(tǒng)技術(shù)難以快速又精準(zhǔn)地計(jì)算出實(shí)際數(shù)值，尤其是在那些復(fù)雜公共建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目中更是難以實(shí)現(xiàn)。BIM數(shù)據(jù)信息功能強(qiáng)大且具備材料統(tǒng)計(jì)性能，無論對(duì)于何種材料，都可準(zhǔn)確又快速地計(jì)算出使用量，從而合理指導(dǎo)建筑工程使用材料配置，滿足綠色建筑評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)條件。BIM技術(shù)另外將建筑、結(jié)構(gòu)、水、電等各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)內(nèi)容都聯(lián)系起來，又新增了碰撞檢查功能，所以在初期設(shè)計(jì)時(shí)，便可有效解決各種可能存在的異常問題，避免了材料資源浪費(fèi)，有效節(jié)省了材料資源。

3.3節(jié)約水資源

借助BIM技術(shù)所創(chuàng)建的三維信息模型，綜合建筑物所處地環(huán)境的暴雨強(qiáng)度系數(shù)、暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式，可以創(chuàng)建出完整的數(shù)據(jù)庫，成為公共建筑物設(shè)計(jì)中雨水采集計(jì)算的有力支持。之后再結(jié)合實(shí)際建筑工程項(xiàng)目所處地貌、材質(zhì)，明確徑流系數(shù)的影響關(guān)聯(lián)，再綜合聯(lián)合建筑項(xiàng)目、道路及綠地面積，計(jì)算集雨量，實(shí)現(xiàn)公共建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案的最優(yōu)調(diào)整。

3.4室內(nèi)環(huán)境

室內(nèi)環(huán)境是公共建筑物建設(shè)的重要內(nèi)容，室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的高低直接決定著能否為使用者提供健康、舒適、合適的使用空間，這也是綠色建筑設(shè)計(jì)所強(qiáng)調(diào)的功能性要求。應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠在室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的信息模擬，涉及的內(nèi)容有風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境、可視度等。

3.5運(yùn)營與維護(hù)

當(dāng)公共建筑物投入實(shí)際使用以后，此時(shí)的能耗、成本亦是綠色建筑設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。在運(yùn)營和維護(hù)階段，也要繼續(xù)貫徹可持續(xù)性的綠色建筑理念，當(dāng)建筑物還未實(shí)際付諸應(yīng)用時(shí)，便開始基于BIM技術(shù)進(jìn)行前期的測(cè)試、調(diào)試，之后再制定行之有效的維護(hù)方案，保證其在實(shí)際運(yùn)用之后能盡量減少能耗與維護(hù)成本。不僅如此，BIM智慧運(yùn)行維護(hù)功能，還能夠?qū)ν话l(fā)性事件做出響應(yīng)，確保持續(xù)落實(shí)對(duì)公共建筑物的有序管理。

結(jié)語：

綜上所述，BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，符合現(xiàn)代社會(huì)以綠色、環(huán)保、節(jié)能為宗旨的可持續(xù)發(fā)展工程項(xiàng)目建設(shè)?；贐IM技術(shù)實(shí)際具備的可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、可出圖性等特點(diǎn)，能夠從根本上實(shí)現(xiàn)公共建筑物的綠色環(huán)保性能，相信該技術(shù)的運(yùn)用，也必然會(huì)使建筑行業(yè)得以更優(yōu)、更快地發(fā)展。