BIM技術(shù)下的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)淺談

楊波

(320111198506275219)

BIM技術(shù)下的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)淺談

楊波

(320111198506275219)

建筑信息模型涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)、各種建筑組件的性質(zhì)及數(shù)量，便捷的提取了建筑內(nèi)材料的信息，使建筑內(nèi)各個(gè)部分、各個(gè)系統(tǒng)都可以呈現(xiàn)出來，從而使得建筑信息模型能夠利用數(shù)字化的建筑組件，來表示真實(shí)世界中用來建造建筑物的構(gòu)件，而這些特性恰好滿足了被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)的需求。

建筑結(jié)構(gòu)模型；被動(dòng)式設(shè)計(jì)

施工文件對(duì)準(zhǔn)確信息的需求來自多方面，包括圖紙、采購細(xì)節(jié)、環(huán)境狀況、文件提交程序和其它與建筑物品質(zhì)規(guī)格相關(guān)的文件。BIM技術(shù)不僅可以為設(shè)計(jì)、承造、建筑物業(yè)主和經(jīng)營者創(chuàng)建溝通的橋梁，提供處理工程專案所需要的實(shí)時(shí)相關(guān)信息，而且還能夠提供準(zhǔn)確信息。而被動(dòng)設(shè)計(jì)充分考慮自然原理，來規(guī)劃、設(shè)計(jì)、環(huán)境配置建筑手法，改善和創(chuàng)造舒適室內(nèi)外環(huán)境的需求，正好能夠應(yīng)用BIM 技術(shù)來提供。要想更好的實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，首先應(yīng)該了解BIM技術(shù)的特點(diǎn)，然后結(jié)合建筑場(chǎng)地的實(shí)際情況，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在被動(dòng)式建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用價(jià)值。本文就BIM技術(shù)下的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

一、建筑信息模型BIM的特點(diǎn)

1.1 可視化

可視化即“所見所得”的形式，對(duì)于建筑行業(yè)來說，可視化的真正運(yùn)用在建筑業(yè)的作用是非常大的，例如施工圖紙只是各個(gè)構(gòu)件的信息在圖紙上的線條繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)參與人員去自行想象了[1]。BIM讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們的面前；現(xiàn)在建筑業(yè)也有設(shè)計(jì)方面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊(duì)進(jìn)行識(shí)讀設(shè)計(jì)制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構(gòu)件的信息自動(dòng)生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性，然而BIM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過程都是可視化的，所以，可視化的結(jié)果不僅可以用來效果圖的展示及報(bào)表的生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行[2]。

1.2 協(xié)調(diào)性

這個(gè)方面是建筑業(yè)中的重點(diǎn)內(nèi)容，不管是施工單位還是業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，都做著協(xié)調(diào)以及相互配合的工作。一旦項(xiàng)目的實(shí)施過程中遇到了問題，就要將各有關(guān)人士組織起來開協(xié)調(diào)會(huì)，找各施工問題發(fā)生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應(yīng)補(bǔ)救措施等進(jìn)行問題的解決。BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問題，也就是說BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來。當(dāng)然BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問題，它還可以解決電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求之協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)等。面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊(duì)進(jìn)行識(shí)讀設(shè)計(jì)制作出的線條式信息制作出來的，并不是通過構(gòu)件的信息自動(dòng)生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性，然而BIM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過程都是可視化的，所以，可視化的結(jié)果不僅可以用來效果圖的展示及報(bào)表的生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行[3]。

1.3 模擬性

模擬性并不是只能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實(shí)世界中進(jìn)行操作的事物。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以對(duì)設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行模擬的一些東西進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等；在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬（三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間），也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而來確定合理的施工方案來指導(dǎo)施工[4]。同時(shí)還可以進(jìn)行5D模擬（基于3D模型的造價(jià)控制），從而來實(shí)現(xiàn)成本控制；后期運(yùn)營階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

1.4 優(yōu)化性

事實(shí)上整個(gè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營的過程就是一個(gè)不斷優(yōu)化的過程，當(dāng)然優(yōu)化和BIM也不存在實(shí)質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。優(yōu)化受三樣?xùn)|西的制約：信息、復(fù)雜程度和時(shí)間。沒有準(zhǔn)確的信息做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，BIM模型提供了建筑物的實(shí)際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實(shí)際存在。復(fù)雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無法掌握所有的信息，必須借助一定的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的幫助?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度大多超過參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。

二、基于BIM技術(shù)的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)

被動(dòng)式設(shè)計(jì)綜合考慮了陽光、風(fēng)力、溫濕度等自然界的因素，規(guī)劃設(shè)計(jì)與環(huán)境相配合的建筑，并且改善和創(chuàng)造了更為舒適的建筑內(nèi)外環(huán)境，有效減少了常規(guī)資源。其目的是盡量減少甚至不使用城規(guī)的熱能源供應(yīng)和制冷消耗，同時(shí)不減少室內(nèi)外環(huán)境的質(zhì)量。設(shè)計(jì)原則是結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鬟M(jìn)行設(shè)計(jì)，使建筑需求盡量來源于自然環(huán)境，滿足實(shí)際建筑的功能和形式需求。BIM技術(shù)在被動(dòng)式設(shè)計(jì)中主要考慮了氣候特征、日照采光。風(fēng)環(huán)境和場(chǎng)地需求。

2.1 氣候特征分析

BIM技術(shù)通過可視化方式，將繁雜的氣象信息以圖表的形式表現(xiàn)，幫助建筑師直觀的了解建筑當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，幫助回執(zhí)逐日的氣象數(shù)據(jù)，確定建筑的朝向，進(jìn)而在選擇被動(dòng)式策略時(shí)，提供有價(jià)值的參考[5]。而且這種協(xié)調(diào)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便尋求最佳的被動(dòng)式策略。另外，通過可視化的界面，建筑師可以定性的分析最適宜當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯谋粍?dòng)式設(shè)計(jì)策略。

2.2 日照采光分析

在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)階段，科學(xué)合理的應(yīng)用日照和采光，能夠顯著的提高建筑節(jié)能的效果，它也是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。所以，對(duì)于建筑進(jìn)行合理的模擬分析是十分有必要的。BIM的超強(qiáng)模擬性能能夠幫助建筑師對(duì)施工場(chǎng)地的日照及遮擋情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，根據(jù)模擬情況進(jìn)行建筑平面布局以及洞口設(shè)計(jì)，在很大程度上保證了冬季接受太陽輻射的限度和夏季減少輻射的限度。

2.3 風(fēng)環(huán)境分析

科學(xué)合理的通風(fēng)條件不僅能夠顯著的提升建筑節(jié)能效果，而且對(duì)于室內(nèi)居住的空氣質(zhì)量有很好的改善作用。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬就是為了更好的保證室內(nèi)的空氣流動(dòng)，優(yōu)化建筑空間環(huán)境，節(jié)約建筑在使用中的能耗，從而發(fā)揮自然資源的價(jià)值，充分利用自然資源。通過將IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入CFD軟件，將BIM和CFD技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，可以方便快捷的對(duì)室內(nèi)外的氣流流動(dòng)進(jìn)行模擬分析，對(duì)不同效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，從而選擇最佳的方案，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。

三、結(jié)束語

BIM技術(shù)能夠在被動(dòng)式建筑結(jié)構(gòu)中良好的應(yīng)用，首先取決于它的強(qiáng)大功能和可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性，從而達(dá)到優(yōu)化被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)方案的目的。所以，想要更好的在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)就要先詳細(xì)的了解BIM技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際建筑場(chǎng)地的環(huán)境，這樣才能夠發(fā)揮BIM技術(shù)的價(jià)值。

[1]李慧敏,楊磊,王健男. 基于 BIM 技術(shù)的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)探討[J]. 建筑節(jié)能,2013,01：62-64.

[2]譚澤迅. 基于 BIM 技術(shù)構(gòu)建工程項(xiàng)目信息管理模式探討[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2013,07：171-173.

[3]周滔,王笛. 基于 BIM 的建筑單元被動(dòng)式得熱分析[J]. 建筑節(jié)能,2013,10：49-53+65.

[4]羅智星,謝棟. 基于 BIM技術(shù)的建筑可持續(xù)性設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J]. 建筑與文化,2010,02：100-103.

[5]劉覓. 淺談BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]. 中國建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,20：61.

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1007-6344（2015）08-0093-01