BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

黃 坤

(吉林建筑科技學(xué)院，長(zhǎng)春 130114)

BIM技術(shù)是生產(chǎn)輔助工具，在節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)中有著重要價(jià)值。其可加速建筑工程綠色設(shè)計(jì)，而合理應(yīng)用BIM技術(shù)能充分管控建筑施工流程和布局，為設(shè)計(jì)綠色建筑提供參照。BIM技術(shù)應(yīng)用在綠色建筑中，可合理把控建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中的風(fēng)速、光照，優(yōu)化綠色設(shè)計(jì)工程質(zhì)量，提高建筑設(shè)計(jì)性能。

1 BIM 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的重要性

BIM技術(shù)屬于三維建筑信息模型，能夠合理共享和傳遞建筑信息，設(shè)計(jì)中可使抽象建筑更加形象化，突出部件間的位置關(guān)系，提升生產(chǎn)效率，節(jié)省建設(shè)成本。BIM技術(shù)平臺(tái)包括建筑的全部信息，如建筑結(jié)構(gòu)、建設(shè)類型、材料性能等，且信息處于共享狀態(tài)，在發(fā)送和接收信息時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)同步性，確保共享有效信息，節(jié)省成本。

BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑設(shè)計(jì)中，能夠增加綠色建筑的有效性，減少能源消耗，保證有效使用能源，還能減少污染，使人們的生活質(zhì)量得到保證。人們對(duì)綠色建筑的需求不斷提升，將BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑設(shè)計(jì)中，能夠減少工作人員的工作量，為其提供數(shù)據(jù)支撐，保證數(shù)據(jù)的合理性和可靠性，為客戶構(gòu)建理想的建筑模型。其還能夠發(fā)揮出建筑功能，避免浪費(fèi)材料，提升建筑的完整性。

2 工程實(shí)例

福建某山莊工程總建筑面積為1.73萬(wàn)平方米，地上建筑面積大約為1.25萬(wàn)平方米，建筑群劃分成三個(gè)功能區(qū)。項(xiàng)目處于丘陵位置，有著高低起伏的特性，是建筑群的適應(yīng)性、外觀和布局均有著較高的標(biāo)準(zhǔn)。此項(xiàng)目使用BIM技術(shù)開(kāi)展設(shè)計(jì)，通過(guò)分析能耗選擇合適的設(shè)計(jì)方案，為綠色節(jié)能設(shè)計(jì)提供參考，見(jiàn)圖1。使用CAD3D軟件，分析甲方提供的地形數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型信息，從而開(kāi)展相關(guān)操作。

圖1 BIM技術(shù)構(gòu)建場(chǎng)地模型Fig.1 Construction of site model through BIM technology

3 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)前的應(yīng)用

綠色建筑設(shè)計(jì)師需要綜合分析相關(guān)要素進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)場(chǎng)地時(shí)，要將原地貌的特色和地形自然條件進(jìn)行保留，避免大幅度改造地貌地形。要保護(hù)原場(chǎng)地的生態(tài)環(huán)境，將其與項(xiàng)目融合在一起。分析地形植被，應(yīng)用BIM技術(shù)分析場(chǎng)地環(huán)境，便于設(shè)計(jì)師選擇出最合理的朝向開(kāi)展布置工作。對(duì)于場(chǎng)地的人文要素、生態(tài)環(huán)境要素和自然地理要素，要應(yīng)用BIM技術(shù)開(kāi)展場(chǎng)地設(shè)計(jì)、分析和建模工作。由于傳統(tǒng)地基分析會(huì)存在著一定的問(wèn)題，應(yīng)使用BIM技術(shù)與GIS技術(shù)，模擬場(chǎng)地的建筑空間和環(huán)境，快速合理地分析結(jié)果，遵循綠色建筑設(shè)計(jì)原則，節(jié)約土地，保護(hù)環(huán)境，做出合理的場(chǎng)地規(guī)劃。

3.1 合理分析場(chǎng)地氣候

開(kāi)展綠色建筑設(shè)計(jì)的前提是分析場(chǎng)地氣候。使用BIM軟件將氣象數(shù)據(jù)的二維數(shù)字信息變成圖像，確保建筑師能夠掌握?qǐng)龅氐臍庀笮畔?，了解舒適性區(qū)域。使用軟件模擬場(chǎng)地區(qū)域太陽(yáng)輻射的朝向，按照全年過(guò)熱期、過(guò)冷期太陽(yáng)輻射計(jì)量確定建筑的朝向。

3.2 設(shè)計(jì)場(chǎng)地

設(shè)計(jì)場(chǎng)地能夠令場(chǎng)地建筑物和周圍環(huán)境要素形成整體，確保合理使用場(chǎng)地，達(dá)到最佳效果，獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)綠色建筑的目標(biāo)。傳統(tǒng)建筑場(chǎng)地設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)，但設(shè)計(jì)要素較多，人工分析容易出現(xiàn)問(wèn)題，而B(niǎo)IM技術(shù)能夠解決這些設(shè)計(jì)問(wèn)題。應(yīng)用BIM技術(shù)模擬場(chǎng)地，同時(shí)在場(chǎng)地模型開(kāi)展分析，能夠理性設(shè)計(jì)場(chǎng)地。場(chǎng)地模型要應(yīng)用數(shù)字地形模型來(lái)表達(dá)，在開(kāi)展場(chǎng)地模型設(shè)計(jì)時(shí)，數(shù)字地形高程有著重要的作用，因此需要構(gòu)建場(chǎng)地的數(shù)字高程模型。構(gòu)建場(chǎng)地模型的數(shù)據(jù)來(lái)源包括采集圖矢量化、航空航天、影像測(cè)量及人工測(cè)繪等，其中地理信息資源較為普及，能夠獲取免費(fèi)的地形數(shù)據(jù)，即使無(wú)法獲取DEM模型，也可提供地形數(shù)據(jù)三維資料，通過(guò)相關(guān)軟件構(gòu)建場(chǎng)地模型，如先設(shè)置標(biāo)高，使用導(dǎo)入的格式描繪高建數(shù)據(jù)，若是無(wú)法獲取DEM數(shù)據(jù)，則要通過(guò)周圍現(xiàn)有的植物、建筑和樹(shù)形等獲取地形數(shù)據(jù)，使用無(wú)人機(jī)影像測(cè)量和掃描方式，通過(guò)攝影掃描結(jié)合測(cè)量型GPS給出控制點(diǎn)，將此導(dǎo)入軟件，對(duì)四周建筑應(yīng)用地面激光掃描建模，利用無(wú)人機(jī)測(cè)繪建模，從多角度圍繞定點(diǎn)拍攝合成建筑外形。

3.3 布設(shè)道路

建筑內(nèi)部的道路是重要的紐帶，在設(shè)計(jì)道路和復(fù)雜地形時(shí)，要符合配置橫斷面的標(biāo)準(zhǔn)和消防要求，使用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)標(biāo)高，形成縱斷面和平面等，保持動(dòng)態(tài)性，便于設(shè)計(jì)師選擇最佳計(jì)劃方案。

4 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

4.1 建筑體型設(shè)計(jì)

人們要求建筑外形具有美觀性和實(shí)用性，通過(guò)建筑體型設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，應(yīng)用BIM技術(shù)，可優(yōu)化建筑模型的可視性特征和參數(shù)型特征?？梢暬O(shè)計(jì)能夠靈活轉(zhuǎn)換角度，可視點(diǎn)可以是室外或室內(nèi)，具有透視性，也可以觀看全局建筑模型，開(kāi)展局部觀察，從而調(diào)整方案細(xì)節(jié)。在設(shè)計(jì)前期，要調(diào)研場(chǎng)地情況，根據(jù)建筑總平面布局及BIM技術(shù)場(chǎng)地分析數(shù)據(jù)，掌握通風(fēng)模擬情況，合理設(shè)計(jì)建筑間距和朝向，確保建筑總體布局符合要求。圖2所示為場(chǎng)地總平面布局相關(guān)影響因素。

圖2 場(chǎng)地總平面布局影響因素Fig.2 Influencing factors of general site layout

4.2 建筑排水和采光設(shè)計(jì)

采光設(shè)計(jì)是綠色建筑設(shè)計(jì)的重要組成部分?？茖W(xué)合理的采光能夠節(jié)省電力、能源，建筑工程材質(zhì)、面積均和采光效果有著直接聯(lián)系。傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)主要應(yīng)用渲染方式，但采光效果和預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)存在較大差異，光線效果不理想，采光設(shè)計(jì)無(wú)法突出綠色節(jié)能理念。在收集建筑空間布局?jǐn)?shù)據(jù)、窗戶采光面積及玻璃材質(zhì)信息時(shí)，要使用智能化繪圖工具來(lái)處理虛擬部分，全方位觀察建筑空間中的采光度。合理使用BIM技術(shù)，對(duì)室內(nèi)采光燈具實(shí)施一體化設(shè)計(jì)。使用BIM技術(shù)能夠模擬出室內(nèi)臥室、廚房和餐廳的光線，利用3D功能為業(yè)主提供虛擬設(shè)計(jì)效果。根據(jù)協(xié)同設(shè)計(jì)理念，結(jié)合立體設(shè)計(jì)和平面設(shè)計(jì)，應(yīng)用BIM技術(shù)模擬輸水流量、排水布局，根據(jù)高層水壓設(shè)計(jì)節(jié)能排水系統(tǒng)，確保用戶充足的供水，防止浪費(fèi)水源。設(shè)計(jì)排水時(shí)，要全面整合數(shù)據(jù)材料，選擇綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)材料，合理制定管道布局計(jì)劃。應(yīng)用BIM技術(shù)查看是否有沖突部分，及時(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，確保排水管道無(wú)交叉、無(wú)重復(fù)等情況。建筑排水附屬設(shè)施要合理應(yīng)用BIM技術(shù)，避免反復(fù)安裝。

4.3 外墻保溫和電能設(shè)計(jì)

在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中，外墻保溫設(shè)計(jì)十分重要。在外墻保溫設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠打破平面設(shè)計(jì)的約束，合理使用保溫模式計(jì)量荷載，如外墻基層數(shù)據(jù)、外墻受力分布及保溫層設(shè)計(jì)參數(shù)等數(shù)據(jù)信息，通過(guò)明確荷載分布情況，實(shí)現(xiàn)科學(xué)配置元素，使墻面支撐結(jié)構(gòu)能夠均勻受力。設(shè)計(jì)人員要合理使用BIM技術(shù)開(kāi)展冷橋位置預(yù)測(cè)，圍繞建筑物開(kāi)展綠色節(jié)能設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮節(jié)能效果。電能設(shè)計(jì)中，CAD軟件能夠合理分析管線布局，按照分析結(jié)果設(shè)計(jì)使用電能的方案，但無(wú)法在設(shè)計(jì)中探究生態(tài)污染情況與工程間的關(guān)系，不符合綠色節(jié)能設(shè)計(jì)要求。因此要應(yīng)用BIM技術(shù)，通過(guò)全方位能耗來(lái)計(jì)量工程生態(tài)環(huán)境中有害氣體的含量，要按照建筑生態(tài)環(huán)境負(fù)載力開(kāi)展設(shè)計(jì)，提升綠色節(jié)能水平。安裝電器設(shè)備時(shí)，要應(yīng)用BIM技術(shù)演示功能設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，確保線路布局符合要求。

4.4 光線設(shè)計(jì)，加強(qiáng)能源管控

我國(guó)各區(qū)域氣候差異較大，因此建筑采光和遮陽(yáng)設(shè)計(jì)有著不同的標(biāo)準(zhǔn)。南方地區(qū)更加重視調(diào)節(jié)和控制濕度，對(duì)于室外采光有著不同的要求，大多使用遮陽(yáng)方式，減少室內(nèi)外光照差異。北方地區(qū)緯度高，對(duì)于室內(nèi)采光有著嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，要通過(guò)增加采光的方式，提高室內(nèi)溫度。設(shè)計(jì)人員要綜合分析地區(qū)差異，合理應(yīng)用BIM建模，掌握室內(nèi)光線，把控濕度和溫度，通過(guò)合理的設(shè)置室內(nèi)采光和遮陽(yáng)參數(shù)，更好地利用建筑熱能和光能資源，優(yōu)化室內(nèi)環(huán)境，提高綠色設(shè)計(jì)建筑的經(jīng)濟(jì)效益。建筑材料會(huì)影響建筑工程節(jié)能效果，為保證綠色建筑設(shè)計(jì)符合要求，設(shè)計(jì)人員需應(yīng)用BIM技術(shù)提升建筑工程的建設(shè)質(zhì)量和生產(chǎn)效益，要掌握建筑碳排放量超標(biāo)情況，采用針對(duì)性的方式進(jìn)行改進(jìn)，分析建筑綠化及市政工程，加強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)節(jié)能效果。使用BIM技術(shù)數(shù)字化建模來(lái)分析工程進(jìn)度，節(jié)省工程成本，綜合應(yīng)用BIM技術(shù)，調(diào)節(jié)工程生產(chǎn)資資源調(diào)度和進(jìn)度，保證綠色工程建設(shè)具有重要意義。設(shè)計(jì)建筑工程需要設(shè)計(jì)人員在BIM軟件中合理融入水文信息資料和氣候參數(shù)，根據(jù)數(shù)據(jù)模型來(lái)探究環(huán)境參數(shù)是否會(huì)影響建筑設(shè)計(jì)項(xiàng)目，保證其排水功能和吸水性。室內(nèi)設(shè)計(jì)要應(yīng)用BIM技術(shù)來(lái)優(yōu)化配置，通過(guò)建模分析來(lái)探究水、環(huán)境、采光等，提升水資源使用率。開(kāi)展環(huán)境分析管理，保證綠色建筑設(shè)計(jì)符合目標(biāo)，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)風(fēng)系統(tǒng)需求，應(yīng)用光導(dǎo)管、毛細(xì)管技術(shù)，保證建筑物室內(nèi)采光效果的提升，降低電力成本。BIM技術(shù)具有數(shù)字化和信息化特征，能夠更好地分析綠色建筑設(shè)計(jì)結(jié)果。BIM技術(shù)可提供信息參考，提升綠色建筑設(shè)計(jì)的合理性。綠色建筑設(shè)計(jì)中，要準(zhǔn)確劃分建筑熱功能，加強(qiáng)計(jì)算參數(shù)的合理性和便捷性。利用BIM技術(shù)可幫助工作人員完成任務(wù)，提升數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度，節(jié)省時(shí)間。綠建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)能最大化使用能源，使建筑項(xiàng)目達(dá)到綠色標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)師要合理應(yīng)用BIM技術(shù)，科學(xué)計(jì)量房間采光指數(shù)，合理把控窗戶外部材料，調(diào)整建筑外環(huán)境。

4.5 模擬場(chǎng)地噪聲和能耗

在建筑物理環(huán)境中，聲環(huán)境是重要的組成部分，場(chǎng)地聲環(huán)境設(shè)計(jì)主要是為了改進(jìn)建筑工地環(huán)境噪聲。居住區(qū)域噪聲危害巨大，聲環(huán)境預(yù)測(cè)模擬分析技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)場(chǎng)地噪音。能耗是判斷建筑性能的宏觀指標(biāo)，能耗模擬是以傳熱理論為基礎(chǔ)開(kāi)展的仿真模擬預(yù)測(cè)，可幫助開(kāi)展針對(duì)性的設(shè)計(jì)。節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中的平衡設(shè)計(jì)即為能耗模擬，模擬能耗包括封閉空間，同時(shí)要輸入模擬軟件開(kāi)展分析。

5 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的綠色建筑設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，若是建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜，則綠色建筑信息也較多，會(huì)增加綠色建筑設(shè)計(jì)的工作量。在綠色建筑設(shè)計(jì)中使用BIM技術(shù)，能夠保證設(shè)計(jì)的順利開(kāi)展，節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間，提升綠色建筑設(shè)計(jì)的合理性，促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展。