BIM技術(shù)下的綠色建筑設(shè)計(jì)方法探討

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【關(guān)鍵詞】bim技術(shù)；綠色建筑；建筑節(jié)能

1.BIM技術(shù)概述

1.1BIM技術(shù)概述

2007年底第一版頒布的《美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)“BuildingInformatioModel(BIM)”給出定義：設(shè)施的物理和功能特性的一種數(shù)字化表達(dá)和建立設(shè)施電子模型的行為。BIM技術(shù)作為工程建造管理的數(shù)據(jù)化工具，可以為建筑項(xiàng)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(guān)信息整合于一個(gè)三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)中，為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等各方單位搭建協(xié)同工作的基礎(chǔ)。

1.2BIM技術(shù)的特點(diǎn)

BIM技術(shù)具有可視化、協(xié)同化、優(yōu)化性與模擬性的特點(diǎn)，通過將傳統(tǒng)的二維平面圖紙轉(zhuǎn)變?yōu)槿S動(dòng)態(tài)信息模型，打破傳統(tǒng)技術(shù)的束縛，動(dòng)態(tài)形象展示出建筑空間，使設(shè)計(jì)人員能夠更加清晰地掌握建筑信息。此外，通過BIM技術(shù)下的可視化及模型碰撞檢測(cè)功能,對(duì)一些平面圖中反饋不到的信息,進(jìn)行可視化體現(xiàn)和修改，降低出錯(cuò)率。而在施工階段BIM可對(duì)施工進(jìn)度、成本預(yù)算進(jìn)行模擬、監(jiān)控，以達(dá)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(guó)政府及專業(yè)人士普遍認(rèn)可的“綠色建筑”的概念是由2006年建設(shè)部的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》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(hù)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?！盵1]

2.2綠色建筑設(shè)計(jì)存在的問題

2.2.1對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識(shí)的薄弱綠色建筑設(shè)計(jì)由于項(xiàng)目的設(shè)計(jì)時(shí)間不夠充分，設(shè)計(jì)人員缺少與綠色建筑咨詢團(tuán)隊(duì)的溝通，并沒有使綠色建筑理念真正地融合到設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，尤其現(xiàn)在的很多綠色建筑，在設(shè)計(jì)前期還是采用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，并沒有對(duì)場(chǎng)地各種自然因素進(jìn)行科學(xué)有利的分析，只是后期在設(shè)備層面堆疊綠色建筑技術(shù)，這導(dǎo)致綠色建筑的設(shè)計(jì)“節(jié)能”的理念沒有從開始就進(jìn)入到項(xiàng)目中，沒有從根本上解決技術(shù)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(xiàng)目越來越復(fù)雜化、多元化，而設(shè)計(jì)階段的信息數(shù)據(jù)往往被忽略，人們更多關(guān)注結(jié)構(gòu)、材料和設(shè)備的應(yīng)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(shè)計(jì)信息得不到實(shí)現(xiàn)，少數(shù)得以實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)也因?yàn)槿藛T缺乏對(duì)資料保管的意識(shí)以及項(xiàng)目專業(yè)繁多等原因，數(shù)據(jù)得不到有效保存與交付，導(dǎo)致綠色建筑在全生命期內(nèi)信息缺失。

3.基于BIM技術(shù)下的綠色建筑設(shè)計(jì)方法

3.1基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)模式分析

3.1.1設(shè)計(jì)思維的轉(zhuǎn)變BIM技術(shù)改變了傳統(tǒng)綠色建筑設(shè)計(jì)思維方式，打破了各專業(yè)之間的隔閡，為相關(guān)工作者搭建了一個(gè)交流協(xié)作平臺(tái)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)使得建筑的設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)行得到了科學(xué)、專業(yè)的控制，在BIM技術(shù)的統(tǒng)一協(xié)作機(jī)制下，各專業(yè)相互合作，互為補(bǔ)充，不僅提高了工作效率，也為建筑項(xiàng)目負(fù)責(zé)人提供了科學(xué)決策的依據(jù)。

3.1.2設(shè)計(jì)深度加深傳統(tǒng)建筑方案多是通過二維圖紙來表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，相關(guān)建筑信息通過設(shè)計(jì)圖紙、施工圖紙以及文字說明等來解釋。而基于BIM技術(shù)的建筑設(shè)計(jì)方式，建筑模型不僅僅要表達(dá)建筑構(gòu)造尺寸、材質(zhì)等相關(guān)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(gè)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(guān)專業(yè)進(jìn)行交流溝通與協(xié)同設(shè)計(jì)，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(yùn)行過程中材料與能耗的控制提供指導(dǎo)依據(jù)[2]。

3.1.3設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)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(bǔ)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)人員與讀圖人員在表達(dá)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(shù)，對(duì)建筑項(xiàng)目全生命周期進(jìn)行管理，將建筑各階段的信息集成于一個(gè)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(shí)現(xiàn)整個(gè)建筑設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理過程中工程內(nèi)容的全面性和準(zhǔn)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(shè)計(jì)方法

3.2.1基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)流程基于BIM平臺(tái)的綠色建筑設(shè)計(jì)，可以結(jié)合傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法，對(duì)現(xiàn)有的綠色建筑設(shè)計(jì)流程進(jìn)行規(guī)范，使之成為可以在設(shè)計(jì)院實(shí)際操作的工作方法和工作流程[4]。在人員選擇上，應(yīng)建立綠色建筑設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，加入職業(yè)BIM管理人，在原有建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、設(shè)備等專業(yè)基礎(chǔ)上，增加景觀、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)學(xué)等專業(yè)人士，對(duì)整個(gè)建筑綠色設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行全面負(fù)責(zé)。

3.2.2概念設(shè)計(jì)概念設(shè)計(jì)階段是整個(gè)方案創(chuàng)作的開始，概念設(shè)計(jì)決定了整個(gè)建筑形態(tài)、空間布局和功能劃分等各個(gè)方面。而綠色建筑的設(shè)計(jì)思維則貫穿于設(shè)計(jì)始終，首先，從建筑設(shè)計(jì)形態(tài)和布局本身的設(shè)計(jì)上達(dá)到綠色設(shè)計(jì)的目的。然后通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，并在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中對(duì)其建筑物理性能進(jìn)行驗(yàn)證。例如，為了減少太陽(yáng)輻射對(duì)室內(nèi)的影響，可以引入外遮陽(yáng)技術(shù)，適當(dāng)設(shè)置室外遮陽(yáng)板或者減少西曬墻孔洞等。建筑師除了對(duì)布局、造型與空間的藝術(shù)追求，還要驗(yàn)證每棟建筑物理性能的合理性。以BIM模型為基礎(chǔ)，可以方便地與各種建筑物理模擬軟件配合使用，從而準(zhǔn)確驗(yàn)證建筑物理性能的科學(xué)性與可行性。

3.2.3深化設(shè)計(jì)階段在方案深化階段，相關(guān)人員需要依據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范、政策法規(guī)以及結(jié)合綠色建筑分析軟件等進(jìn)行方案優(yōu)化，力求獲得最佳的設(shè)計(jì)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(xué)為基礎(chǔ)，包含結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、流體力學(xué)、熱力學(xué)以等。而目前分析軟件都是以3D模型為基礎(chǔ)展開分析，通過定量分析獲取模擬數(shù)據(jù)，從而準(zhǔn)確校驗(yàn)方案的合理性。比如Ecotect(生態(tài)建筑大師)或Envi-Met設(shè)計(jì)軟件相結(jié)合，通過輸入三維模型以及參數(shù)設(shè)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(xué)分析、室內(nèi)采光等軟件通過上述實(shí)時(shí)的檢驗(yàn)反饋，可以指導(dǎo)建筑師從場(chǎng)地布局到細(xì)部?jī)?yōu)化的全過程中達(dá)到節(jié)能、節(jié)材的綠色設(shè)計(jì)要求。

3.2.4施工圖繪制階段施工圖設(shè)計(jì)是建筑工程建設(shè)的重要階段，是設(shè)計(jì)和施工工作的橋梁。施工圖紙可以把設(shè)計(jì)者的意圖和全部設(shè)計(jì)結(jié)果表達(dá)出來，對(duì)于工業(yè)項(xiàng)目來說包括建設(shè)項(xiàng)目的詳圖和大樣圖，結(jié)構(gòu)件明細(xì)表，驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)等。而目前施工圖紙的繪制占據(jù)了設(shè)計(jì)人員大量的時(shí)間與精力，使得設(shè)計(jì)人員對(duì)方案推敲不夠細(xì)致，而BIM技術(shù)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(shù)，還可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理預(yù)先進(jìn)行模擬，優(yōu)化工作流程，提出最節(jié)省時(shí)間、資源的方案，減少因施工不合理造成的返工和浪費(fèi)。

4.結(jié)語

BIM技術(shù)是新時(shí)代建筑信息化發(fā)展方向之一，BIM技術(shù)能夠合理優(yōu)化傳統(tǒng)的綠色建筑設(shè)計(jì)流程，在整個(gè)建筑設(shè)計(jì)階段中，參考各項(xiàng)性能模擬數(shù)據(jù)，對(duì)建筑模型進(jìn)行綜合優(yōu)化修改，增加了各部門參與者的交流溝通，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員從總體到細(xì)部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)過程中達(dá)到節(jié)能、節(jié)材的綠色設(shè)計(jì)要求，更重要的是提升了設(shè)計(jì)產(chǎn)品的質(zhì)量，改變了綠色建筑設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)

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

[2]葉雷振．BIM技術(shù)對(duì)綠色住宅設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[D].合肥：安徽建筑大學(xué)，2013．

[3]曾旭東,周鑫,張磊.BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)階段的正向設(shè)計(jì)應(yīng)用探索[J].西部人居環(huán)境學(xué)刊,2019,34(06):119-126.

[4]齊寶庫(kù)，靳林超．BIM技術(shù)在綠色建筑全壽命周期的應(yīng)用研究[J]．沈陽(yáng)建筑大學(xué)校報(bào)，2016，18(5):465－469．

[5]韓笑影．BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[D].吉林建筑大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，2017.

[6]李延釗，林超楠．基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)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：王博涵 王彥潮 仲美玲 單位：山東建筑大學(xué)建筑城規(guī)學(xué)院