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

吳俊

（上饒市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院）

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

吳俊

（上饒市城鄉(xiāng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)建筑設(shè)計(jì)的要求提出了更高的要求。由于綠色建筑設(shè)計(jì)能夠很好的協(xié)調(diào)人類(lèi)生活和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，因此綠色建筑受到廣大人們的青睞。本文從綠色建筑設(shè)計(jì)角度分析BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域中凸顯了強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，為綠色建筑的設(shè)計(jì)提供了強(qiáng)有力的信息數(shù)字支持。

綠色建筑；BIM技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)

1　引言

在建筑行業(yè)中，尤其是公共建筑，推進(jìn)建筑節(jié)能、減排，發(fā)展綠色建筑是我國(guó)實(shí)施能源和資源發(fā)展戰(zhàn)略的先進(jìn)舉措，綠色建筑設(shè)計(jì)理念包括：資源節(jié)約、回歸自然、營(yíng)造健康、舒適、環(huán)保的生活環(huán)境。

綠色建筑的設(shè)計(jì)需要建筑設(shè)計(jì)師跨學(xué)科、綜合性、全過(guò)程的設(shè)計(jì)，然而B(niǎo)IM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用很好的解決了這個(gè)難題，通過(guò)工程建筑信息模型能夠在真實(shí)的環(huán)境中對(duì)建筑的朝向、日照、溫濕度、遮陽(yáng)、太陽(yáng)輻射進(jìn)行模擬，以及對(duì)能量消耗、建筑環(huán)境噪聲、風(fēng)場(chǎng)等對(duì)環(huán)境的影響的評(píng)估，保證建筑從方案階段開(kāi)始，就將綠色、環(huán)保、節(jié)能、低碳概念貫穿在建筑設(shè)計(jì)的全過(guò)程中。

2　BIM技術(shù)

BIM是通過(guò)數(shù)據(jù)直接的關(guān)系來(lái)完成信息的傳遞，因此在建筑模型中就需要建立各種單位之間的關(guān)系，從而詳盡全面的表達(dá)建筑模型或構(gòu)件信息的一種理想設(shè)計(jì)工具，BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)主要體現(xiàn)在利用數(shù)字模型進(jìn)行建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)、出圖等。BIM技術(shù)具有：信息集成化、全過(guò)程的可傳遞性、設(shè)計(jì)協(xié)同性的特點(diǎn)。BIM技術(shù)利用數(shù)據(jù)化的管理模式，改變了以往建筑平面設(shè)計(jì)的理念，開(kāi)始了從立體三維層面上進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。BIM技術(shù)和BIM軟件能讓建筑設(shè)計(jì)師更加直觀的了解和剖析建筑本身，BIM軟件建立的建筑模型能夠真實(shí)的表達(dá)實(shí)際情況，更加真實(shí)的反應(yīng)出建筑信息，這些信息包括從建筑設(shè)計(jì)到施工，到項(xiàng)目投入使用后的物業(yè)管理等，信息量大、BIM建筑建模的軟件是BIM軟件的核心部位，主要用于街接其他軟件的主體結(jié)構(gòu)，也稱(chēng)之為BIM平臺(tái)的核心。

3　建筑信息模型（BIM）在建筑信息傳遞過(guò)程中的作用

對(duì)于不同類(lèi)型的公共建筑，其建設(shè)過(guò)程各不相同。但是它們之間都存在一個(gè)共同的流程，這個(gè)流程大提上可劃分為六個(gè)階段：可行性研究、初步設(shè)計(jì)、驗(yàn)收施工成果、投入使用、管理和維護(hù)、銷(xiāo)毀，如圖1所示。對(duì)于任何公共建筑業(yè)包括其他建筑這六個(gè)階段都必須存在的，不同的階段，其參與的人員和參與的活動(dòng)都不相同，但是他們之間卻存在著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，進(jìn)而確保工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。建筑設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)信息是整個(gè)建筑工程的核心，工程整個(gè)過(guò)程中的細(xì)節(jié)部分是否準(zhǔn)確、是否到位直接關(guān)系到工程能否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)要求，這也是重要的審核依據(jù)。

4　BIM在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1節(jié)能與能源利用分析

節(jié)能與能源利用是綠色建筑設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，將采用BIM技術(shù)建立的建筑三維可視化模型直接導(dǎo)入到能耗分析軟件中，根據(jù)公共建筑對(duì)節(jié)能技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合工程項(xiàng)目所在地的氣象數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行公共建筑能耗分析模型的完善、分析數(shù)據(jù)生成、數(shù)據(jù)的處理以及直觀可視化模擬，根據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，對(duì)公共建筑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在建筑設(shè)計(jì)的過(guò)程中有效的控制公共建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)。利用BIM模型還可以進(jìn)行公共建筑室外太陽(yáng)輻射的分析，對(duì)太陽(yáng)輻射的強(qiáng)度和分布進(jìn)行分析，用對(duì)公共建筑太陽(yáng)能設(shè)備方案的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，最大化的利用可再生能源，此外利用BIM技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)公共建筑室外植被的優(yōu)化配置，比如室外喜陽(yáng)植物、中性植物、喜陰植物種植位置的確定。利用BIM技術(shù)還能夠?qū)κ覂?nèi)自然采光進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)充分利用自然采光，降低人工照明能耗的目標(biāo)。

圖1　BIM在建筑全生命周期中的應(yīng)用

4.2節(jié)材與材料資源利用分析

綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)公共建筑設(shè)計(jì)中采用的建筑材料和使用百分比都給出了詳細(xì)規(guī)定，比如：建筑施工現(xiàn)場(chǎng)500km以?xún)?nèi)建筑材料重量占建筑材料總重量的60%；在確保安全和環(huán)保的情況下，可再生循環(huán)材料使用重量占所用建筑材料總重量的10%。采用傳統(tǒng)的技術(shù)方法是很難進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的計(jì)算，特別是復(fù)雜的公共建筑項(xiàng)目。然而B(niǎo)IM技術(shù)能夠很好的解決這類(lèi)問(wèn)題，BIM不但具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息功能還具有強(qiáng)大的材料統(tǒng)計(jì)功能，對(duì)各種材料的用量都能夠快速準(zhǔn)確的進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而指導(dǎo)工程材料的配置，使其滿足綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，BIM技術(shù)可以將建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、動(dòng)等各專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)內(nèi)容綜合起來(lái)，更加碰撞檢查功能，在設(shè)計(jì)階段就解決各專(zhuān)業(yè)可能出現(xiàn)的沖突問(wèn)題，從而避免了由于沖突而造成的材料浪費(fèi)，這樣能夠大大的節(jié)省材料的使用。

4.3節(jié)水與水資源利用分析

采用BIM技術(shù)建立的三維信息模型，結(jié)合當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度系數(shù)和暴雨強(qiáng)度計(jì)算公式，建立一個(gè)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，作為建筑設(shè)計(jì)中雨水采集計(jì)算的重要依據(jù)，然后根據(jù)工程所在地的地貌和材質(zhì)確定徑流系數(shù)的影響關(guān)系，根據(jù)建筑、道路和綠地面積進(jìn)行集雨量的計(jì)算，然后對(duì)建筑設(shè)計(jì)方案進(jìn)行適時(shí)的調(diào)整優(yōu)化。

4.4室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量

室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量是為了給使用者提供一個(gè)健康、舒適、高效、適用的使用空間，這也是綠色建筑的功能需求。室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計(jì)，BIM軟件也能夠?qū)ㄖ覂?nèi)環(huán)境進(jìn)行信息模擬，主要包括：風(fēng)環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境、日照、環(huán)境影響與可視度、經(jīng)濟(jì)性等建筑物理環(huán)境。

綠色公共建筑的可持續(xù)性重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“建筑的全壽命周期內(nèi)”，在這個(gè)過(guò)程中包括了工程項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用和維護(hù)等，然而B(niǎo)IM技術(shù)的核心是將整個(gè)建筑的全生命周期內(nèi)的所有信息都整合到一個(gè)建筑模型中，而且還包括建筑的施工進(jìn)度、建造過(guò)程以及后期的維護(hù)管理等的信息。BIM的未來(lái)發(fā)展方向包括建筑的各個(gè)環(huán)節(jié)都融入到BIM模型中。因此，BIM技術(shù)能夠貫穿整個(gè)綠色建筑設(shè)計(jì)中，為實(shí)現(xiàn)建筑的綠色節(jié)能提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，極大的提高了建筑項(xiàng)目整個(gè)過(guò)程中的效率，綠色建筑設(shè)計(jì)從2D到3D的轉(zhuǎn)換及各種建筑物理能量分析等的信息，實(shí)現(xiàn)了多種綠色技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的統(tǒng)籌安排、靈活運(yùn)用。

4.5運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段

建筑物使用階段的耗能與成本也是綠色建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，如何在公共建筑運(yùn)營(yíng)階段體現(xiàn)可持續(xù)是BIM關(guān)注的重點(diǎn)。建筑在投入使用前，可以利用BIM對(duì)公共建筑進(jìn)行先期的測(cè)試與調(diào)整，資料文檔的移交也可以跟隨BIM模型一起轉(zhuǎn)移，接著利用BIM對(duì)公共建筑制訂一套科學(xué)的維護(hù)方案，進(jìn)而提高公共建筑的運(yùn)行性能并降低能耗和維護(hù)費(fèi)用，最終降低公共建筑的總體運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)一些重要設(shè)備還可以進(jìn)行跟蹤記錄，以便對(duì)這些設(shè)備的使用狀態(tài)提前做出判斷，利用BIM智慧運(yùn)行維護(hù)功能能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)突發(fā)事件快速響應(yīng)的能力，包括預(yù)防、報(bào)警和處理，保證對(duì)公共建筑做出有效的管理。BIM還能夠?yàn)楣步ㄖ峁┮粋€(gè)綠色建筑評(píng)估體系，將BIM和公共建筑聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，將傳感器和終端控制器連接起來(lái)，對(duì)公共建筑物進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)，利用云計(jì)算平臺(tái)，將公共建筑的每層能耗計(jì)量和建筑節(jié)能管理系統(tǒng)組合起來(lái)，形成一個(gè)總的管理系統(tǒng)，方便工建筑管理人員進(jìn)行操作管理。

5　結(jié)束語(yǔ)

BIM是對(duì)建筑工程設(shè)計(jì)的數(shù)字化表達(dá)，是數(shù)字技術(shù)在建筑工程中的實(shí)際應(yīng)用。隨著我國(guó)建筑行業(yè)的飛速發(fā)展、BIM技術(shù)在建筑工程中的不斷完善，BIM在公共建筑中將會(huì)得到更為廣泛的應(yīng)用，尤其是公共建筑綠色建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，BIM更能體現(xiàn)出強(qiáng)大的輔助設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)進(jìn)行綠色公共建筑的設(shè)計(jì)提供強(qiáng)大的信息數(shù)字支持。

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TU17

A

1673-0038（2015）30-0053-02

2015-7-6