BIM趨勢及節能分析之實務應用

◎ 中興工程顧問股份有限公司BIM中心副主任 陳志文

提及“BIM”，很多人的第一反應是“BIM能夠帶給我們什么？它的效益到底是什么？為什么我們要使用它？”。實際上，BIM一個基本的組成就是“建筑結構跟機電”，我們希望能夠將整個建筑行業里面不同領域的信息做一個完美的結合，在這個“結合”過程中，我們面臨的主要問題就是——如何在正確的地方找到合適的信息，并讓合適的人去使用他所需要的信息。

總的來說，BIM的組成首先一定要根據業主的需求對空間進行規劃，然后再根據建筑法規的一些要求去建置它的房間規劃，當整個模型構建出來以后有了相關數據就可以作一個環境的模擬。在這個模擬的過程中，可以得到一個比較好的解決方案，有了這個模型的信息，事實上就很容易在模型中做一些適度的模擬。而有了建筑的信息之后，就可以將模型傳遞轉換為結構模型做施工配置，當配置完之后再轉到分析里面去做分析，如果改建有變動的話設計師可以再回到模型中做修正。

以臺灣地區為例，臺灣屬于地震頻發的地區。在梁跟柱的結合時要注意做切削，甚至于在施工的時候，設計師要考慮到一些隔板的需求，這些需求要在設計的時候就建置出來。有了建筑、結構之后，當然少不了機電，MEP整合完之后會有各個環節的細節，接下來設計師就會考慮這些信息中既然包括結構、建筑、機電，而當這些信息能夠做完美整合的時候其實需要考量幾個方向。以BIM技術來講，中興工程顧問股份有限公司建置了一套所謂的執行計劃，這個執行計劃會有建置指南。除了BIM應用這些信息的定義之外，還有整個BIM脫離不了的原來各個專業的設計，這些專業的工程師才是設計的精髓。所以一開始的時候設計師就會去定義，這些管線在布置的時候哪些是跑上面、哪些跑左邊、哪些跑右邊，大家要有一個共識才能做整個系統的模型，從而當模型建置完了以后才能做整合。這些流程需要設計師經過開會討論，研究哪些管線或者是哪些沖突應該用哪個專業去做修正。比如：空調系統跟結構有一些沖突，修正完之后在SEM的時候要告訴鋼結構工程師“這個污水管會傳梁”。其實在BIM模型中除了軟體的操作以外，最重要的就是流程的制定，這必須要非常明確。

以一棟全臺灣第一個全程應用BIM技術建造的大樓為例，這棟大樓里有環境工程研究中心、土木水電研究中心等，地下有三層、地上有七層。當初設計的目標是希望能夠做一些設計使振幅降低40%，并在整體設計中達到節能24%，節水75%。于是中興工程顧問股份有限公司按照IPD的專案模式做整個交付，希望能夠在設計階段把所有的問題統統都找出來。設計團隊以BIM的專業整合交付模式從初步設計著手，然后做設計的發展。在設計發展的過程中，設計團隊就會做一些策略，然后再到細部的系統整合跟能源的模擬，將最后的信息匯總到后期的運營階段。

在設計初期，設計團隊會在初步設計的階段做一些機電、氣侯、環境分析，然后根據這些分析去決定哪一種方案是設計團隊要使用的，最后團隊經過討論，初步分析后決定采用哪個方案作為整個造型的量體，有了造型的量體以后再逐步的對細部進行優化考量。在設計發展階段的時候，設計團隊可以將各個樓層，所有房間的大小、規劃全部都統計出來，然后通過GPS做專項工作，最后再去做一些太陽能耗的分析以及節水分析，甚至是空調系統的效能分析等。通過這些前期工作決定哪一種空調系統對整個建筑物最適用，使用效果最節能。

在這一過程中，設計團隊要經過系統的整合才能繼續往下進行，再去做詳細效能的評估，而在這個評估中設計團隊就可以去做一些細節的定案。有了建筑的模型，就可以直接用IFC格式輸出匯總到結構的模型中，結構工程師再把所有的這些模型匯總到應力分析模型中去做應力分析，之后再針對應力分析做一些詳細的設計。這一環節少不了圖片的輸出以及數量的計算，有了這些在設計階段的數據之后，可以在設計階段時做第一次系統統和。這個“統和”會涉及電力系統、空調系統、消防跟排水系統等，然后根據這些系統去做一個平景路線的規劃，在這個規劃過程里再做一些碰撞的排除，經過碰撞排除后可以選擇一個最優化的管道間。而接下來的施工單位也有BIM施工的能力，設計團隊將建筑結構跟機電模型直接交付給施工單位，施工單位在作業的過程中就直接利用這些模型去做管線優化檢討，甚至于直接利用這個模型做一個工務溝通。