基于BIM技術的綠色建筑設計方法研究

王博涵 王彥潮 仲美玲

【摘要】綠色建筑是引領建筑技術發(fā)展的重要載體，綠色建筑的發(fā)展將改變我國建筑業(yè)粗放發(fā)展模式。建筑信息建模技術（BIM）作為近年來新興的設計技術手段，為綠色建筑發(fā)展提供了一個廣闊平臺和有力支撐。本文基于BIM技術的特點與優(yōu)勢，以求從建筑全生命周期內(nèi)探索節(jié)材、節(jié)能、節(jié)地的綠色建筑設計方法，為未來綠色建筑設計的發(fā)展提供新的可能。

【關鍵詞】BIM技術;綠色建筑;建筑節(jié)能

【中圖分類號】TU201.4

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）08-0088-02

1.BIM技術概述

1.1 BIM技術概述

2007年底第一版頒布的《美國國家BIM 標準》對“Building Informatio Model（BIM）”給出定義：設施的物理和功能特性的一種數(shù)字化表達和建立設施電子模型的行為。BIM技術作為工程建造管理的數(shù)據(jù)化工具，可以為建筑項目構(gòu)建全方位的建筑信息，在建筑全壽命周期內(nèi)始終將建筑相關信息整合于一個三維模型數(shù)據(jù)庫中，為設計、施工、運營等各方單位搭建協(xié)同工作的基礎。

1.2 BIM技術的特點

BIM技術具有可視化、協(xié)同化、優(yōu)化性與模擬性的特點，通過將傳統(tǒng)的二維平面圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S動態(tài)信息模型，打破傳統(tǒng)技術的束縛，動態(tài)形象展示出建筑空間，使設計人員能夠更加清晰地掌握建筑信息。此外，通過BIM技術下的可視化及模型碰撞檢測功能，對一些平面圖中反饋不到的信息，進行可視化體現(xiàn)和修改，降低出錯率。而在施工階段BIM可對施工進度、成本預算進行模擬、監(jiān)控，以達到縮短工期、減少成本、提高質(zhì)量的效果。

2.綠色建筑概述

2.1綠色建筑概念

目前，得到我國政府及專業(yè)人士普遍認可的“綠色建筑”的概念是由2006年建設部發(fā)布的《綠色建筑評價標準》中給出的定義，即“在建筑的生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。”[1]

2.2綠色建筑設計存在的問題

2.2.1對綠色建筑設計理念的認識的薄弱

綠色建筑設計由于項目的設計時間不夠充分，設計人員缺少與綠色建筑咨詢團隊的溝通，并沒有使綠色建筑理念真正地融合到設計的每個階段，尤其現(xiàn)在的很多綠色建筑，在設計前期還是采用傳統(tǒng)的設計方法，并沒有對場地各種自然因素進行科學有利的分析，只是后期在設備層面堆疊綠色建筑技術，這導致綠色建筑的設計“節(jié)能”的理念沒有從開始就進入到項目中，沒有從根本上解決技術與建筑的沖突。

2.2.2 全生命期內(nèi)綠色建筑信息缺失

現(xiàn)階段的建筑項目越來越復雜化、多元化，而設計階段的信息數(shù)據(jù)往往被忽略，人們更多關注結(jié)構(gòu)、材料和設備的應用上，建筑數(shù)據(jù)甚至無法保留到施工階段，使得許多的綠色建筑設計信息得不到實現(xiàn)，少數(shù)得以實現(xiàn)的設計數(shù)據(jù)也因為人員缺乏對資料保管的意識以及項目專業(yè)繁多等原因，數(shù)據(jù)得不到有效保存與交付，導致綠色建筑在全生命期內(nèi)信息缺失。

3. 基于BIM 技術下的綠色建筑設計方法

3.1基于BIM 技術的綠色建筑設計模式分析

3.1.1 設計思維的轉(zhuǎn)變

BIM技術改變了傳統(tǒng)綠色建筑設計思維方式，打破了各專業(yè)之間的隔閡，為相關工作者搭建了一個交流協(xié)作平臺。BIM技術的出現(xiàn)使得建筑的設計、施工與運行得到了科學、專業(yè)的控制，在BIM技術的統(tǒng)一協(xié)作機制下，各專業(yè)相互合作，互為補充，不僅提高了工作效率，也為建筑項目負責人提供了科學決策的依據(jù)。

3.1.2 設計深度加深

傳統(tǒng)建筑方案多是通過二維圖紙來表達設計意圖，相關建筑信息通過設計圖紙、施工圖紙以及文字說明等來解釋。而基于BIM技術的建筑設計方式，建筑模型不僅僅要表達建筑構(gòu)造尺寸、材質(zhì)等相關信息，還要將建筑構(gòu)件的全生命周期各種參數(shù)結(jié)合在一起形成一個帶有建筑完整構(gòu)件信息模型，此模型可以方便建筑及其相關專業(yè)進行交流溝通與協(xié)同設計，還能夠結(jié)合其他軟件模擬建筑材料與能耗的消耗，為后期施工與運行過程中材料與能耗的控制提供指導依據(jù)[2]。

3.1.3 設計評價便捷直觀

BIM模型貫穿于建筑方案創(chuàng)作始終的是三維空間思維，這種思維方式彌補傳統(tǒng)建筑設計中設計人員與讀圖人員在表達和理解上容易造成偏差的不足，通過共享化的三維數(shù)字技術，對建筑項目全生命周期進行管理，將建筑各階段的信息集成于一個三維數(shù)據(jù)模型之中，便捷且直觀，創(chuàng)造了一種“所見即所得”的可視性，這種可視性能有效實現(xiàn)整個建筑設計、建設和管理過程中工程內(nèi)容的全面性和準確性，保證了建筑全生命周期數(shù)據(jù)一致性和共享性。[3]

3.2基于BIM 的綠色建筑設計方法

3.2.1基于BIM技術的綠色建筑設計流程

基于BIM平臺的綠色建筑設計，可以結(jié)合傳統(tǒng)的建筑設計方法，對現(xiàn)有的綠色建筑設計流程進行規(guī)范，使之成為可以在設計院實際操作的工作方法和工作流程[4]。在人員選擇上，應建立綠色建筑設計團隊，加入職業(yè)BIM管理人，在原有建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、設備等專業(yè)基礎上，增加景觀、環(huán)境、經(jīng)濟學等專業(yè)人士，對整個建筑綠色設計、施工、運行全面負責。

3.2.2概念設計

概念設計階段是整個方案創(chuàng)作的開始，概念設計決定了整個建筑形態(tài)、空間布局和功能劃分等各個方面。而綠色建筑的設計思維則貫穿于設計始終，首先，從建筑設計形態(tài)和布局本身的設計上達到綠色設計的目的。然后通過適當?shù)募夹g手段對其進行改進，并在整個設計過程中對其建筑物理性能進行驗證。例如，為了減少太陽輻射對室內(nèi)的影響，可以引入外遮陽技術，適當設置室外遮陽板或者減少西曬墻孔洞等。建筑師除了對布局、造型與空間的藝術追求，還要驗證每棟建筑物理性能的合理性。以BIM模型為基礎，可以方便地與各種建筑物理模擬軟件配合使用，從而準確驗證建筑物理性能的科學性與可行性。

3.2.3深化設計階段

在方案深化階段，相關人員需要依據(jù)相關設計規(guī)范、政策法規(guī)以及結(jié)合綠色建筑分析軟件等進行方案優(yōu)化，力求獲得最佳的設計方案。在過去的十幾年已出現(xiàn)了大量的建筑性能分析軟件。其中大部分是以物理學為基礎，包含結(jié)構(gòu)靜力學、流體力學、熱力學以等。而目前分析軟件都是以3D模型為基礎展開分析，通過定量分析獲取模擬數(shù)據(jù)，從而準確校驗方案的合理性。比如 Ecotect（生態(tài)建筑大師）或Envi-Met設計軟件相結(jié)合，通過輸入三維模型以及參數(shù)設定，即可得出較為直觀的可視化分析圖[5]。目前各類成熟的熱工分析、日照分析、聲學分析、室內(nèi)采光等軟件通過上述實時的檢驗反饋，可以指導建筑師從場地布局到細部優(yōu)化的全過程中達到節(jié)能、節(jié)材的綠色設計要求。

3.2.4施工圖繪制階段

施工圖設計是建筑工程建設的重要階段，是設計和施工工作的橋梁。施工圖紙可以把設計者的意圖和全部設計結(jié)果表達出來，對于工業(yè)項目來說包括建設項目的詳圖和大樣圖，結(jié)構(gòu)件明細表，驗收標準等。而目前施工圖紙的繪制占據(jù)了設計人員大量的時間與精力，使得設計人員對方案推敲不夠細致，而BIM技術的出現(xiàn)有望解決這一矛盾，基于三維模型的整合與鏈接，建筑平面、立面、剖面等圖紙都可以從BIM模型中得到[6]。借助于BIM技術，還可以對施工現(xiàn)場的管理預先進行模擬，優(yōu)化工作流程，提出最節(jié)省時間、資源的方案，減少因施工不合理造成的返工和浪費。

4.結(jié)語

BIM技術是新時代建筑信息化發(fā)展方向之一，BIM技術能夠合理優(yōu)化傳統(tǒng)的綠色建筑設計流程，在整個建筑設計階段中，參考各項性能模擬數(shù)據(jù)，對建筑模型進行綜合優(yōu)化修改，增加了各部門參與者的交流溝通，指導設計人員從總體到細部優(yōu)化設計過程中達到節(jié)能、節(jié)材的綠色設計要求，更重要的是提升了設計產(chǎn)品的質(zhì)量，改變了綠色建筑設計方法。

參考文獻

[1]劉超.建筑信息建模技術BIM與綠色建筑設計 [J] .建筑節(jié)能，2011，（04）：48 -49

[2]葉雷振.BIM技術對綠色住宅設計應用研究 [D].合肥：安徽建筑大學，2013.

[3]曾旭東，周鑫，張磊.BIM技術在建筑設計階段的正向設計應用探索[J].西部人居環(huán)境學刊，2019，34（06）：119-126.

[4]齊寶庫，靳林超.BIM技術在綠色建筑全壽命周期的應用研究 [J].沈陽建筑大學校報，2016，18（5）：465 -469.

[5]韓笑影.BIM技術在綠色建筑設計中的應用研究[D].吉林建筑大學經(jīng)濟與管理學院，2017.

[6]李延釗，林超楠.基于BIM技術的綠色建筑設計方法—以南寧市城市規(guī)劃展示館為例 [J] 綠色建筑，2012，42（10）：50 -53.

（作者單位：山東建筑大學建筑城規(guī)學院）