導語：綠色公共建筑設計中BIM技術(shù)的運用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】近年來，我國建筑業(yè)提出“綠色建筑”的全新概念，在公共建筑中大行其道，取得顯著的經(jīng)濟、社會與環(huán)境效益。與此同時，相比于早期建筑，綠色公共建筑有著結(jié)構(gòu)造型復雜、能耗過高、設計難度大的特征，對建筑設計水準提出了更高要求，傳統(tǒng)設計方法有待改進。鑒于此，文章以bim技術(shù)作為切入點，簡要敘述BIM技術(shù)價值，探討B(tài)IM技術(shù)在綠色公共建筑設計中的應用情況，依托技術(shù)構(gòu)建一套全新的設計方法。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；綠色公共建筑；設計方法

1BIM技術(shù)在綠色公共建筑設計中的應用價值

1.1專業(yè)協(xié)調(diào)方面

各專業(yè)建立的BIM模型間保持緊密聯(lián)系，在總數(shù)據(jù)庫帶動下同步更新，幫助設計人員全面掌握其他專業(yè)設計成果，如暖通等專業(yè)的管道碰撞、與土建結(jié)構(gòu)碰撞時，將在模型上直觀呈現(xiàn)這一問題，由設計人員對管道布置進行調(diào)整。同時，各專業(yè)設計人員也可基于BIM模型召開視頻會議，相互溝通、協(xié)商專業(yè)沖突問題。

1.23D建模方面

早期項目中普遍繪制二維CAD圖紙，由多張圖紙共同表達三維立體空間，存在繪圖量大、理解困難的問題，而BIM技術(shù)可以直接構(gòu)建3D模型立體化呈現(xiàn)三維空間，無須開展繁重的繪圖工作，還可以更為直觀、準確地表達設計意圖與建筑結(jié)構(gòu)造型[1]。

1.3模擬檢查方面

憑借BIM軟件強大的邏輯分析和數(shù)據(jù)處理能力，設計人員可以在軟件中開展模擬施工實驗，模擬不同假定條件下的施工過程，對比實驗結(jié)果是否達到預期設計要求，從中發(fā)現(xiàn)并解決設計問題，為深化設計提供依據(jù)。

2BIM技術(shù)在綠色公共建筑設計中的具體應用

2.1室外環(huán)境設計

2.1.1日照分析方面在BIM軟件中導入建筑總平面圖、立面設計圖、幕墻或外墻設計圖等圖紙作為證明材料，在軟件中模擬分析綠色公共建筑的室外光環(huán)境，判斷既定設計方案是否造成光污染或是影響周邊建筑日照條件，根據(jù)分析結(jié)果對建筑外立面造型、相鄰建筑物間距、建筑圍護形式等設計內(nèi)容加以調(diào)整，直至通過室外環(huán)境設計評價。同時，也可開展日照輻射分析實驗，在實驗期間觀察栽植不同品種植物、植物在不同位置栽植時的生長情況，從中選擇最佳的植物品種與栽植位置。

2.1.2朝向分析方面由于各個公共建筑的所處區(qū)域氣候條件、現(xiàn)場地形地貌與地勢走向有著明顯差異，要求設計師遵循因地制宜原則，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況計算最佳的建筑朝向。設計師可借助BIM技術(shù)實現(xiàn)這一目的，在軟件中開展日照分析、風環(huán)境模擬等一系列實驗，兼顧日照、景觀視線、通風等多項要素，在其基礎上設定建筑朝向[2]。例如，在福建古田山莊項目中，建筑群位于丘陵地帶，建筑依山傍水、現(xiàn)場地形高低起伏不定，設計人員使用ECOTECT軟件進行日照分析實驗，生成三維朝向圖、建筑朝向豎直投影圖等圖紙，最終將建筑群朝向設定為南偏東25度（見圖1）。

2.1.3風向優(yōu)化方面在早期部分建筑工程中，忽視了風環(huán)境分析工作，未根據(jù)現(xiàn)場風環(huán)境情況調(diào)整建筑布局和改變場地物理環(huán)境，在后續(xù)建筑使用期間偶爾出現(xiàn)渦旋、滯風等現(xiàn)象，嚴重時引發(fā)污染物擴散、室外散熱效果不佳、通風不暢等一系列問題出現(xiàn)。對此，設計人員需要借助BIM軟件開展風向優(yōu)化工作，在軟件中搭建與布局結(jié)構(gòu)一致的場內(nèi)場景，導入當?shù)貧夂驐l件來模擬風環(huán)境，根據(jù)模擬分析結(jié)果來調(diào)整設計方案。仍以福建古田山莊為例，風向優(yōu)化分析過程如圖2所示，當?shù)貙儆趤啛釒ШＱ笮约撅L氣候，在每年的9月～1月為西北風向和北風，在2月～8月為東南風向，基本不會出現(xiàn)過冷、過濕現(xiàn)象。根據(jù)模擬分析結(jié)果，選擇在基地西北角區(qū)域栽植密林和草坡用于遮擋寒冷風向，在基地東南角部位設計鋪磚廣場用于引導涼爽的東南風向，并對建筑物的窗墻比、開窗方向進行調(diào)整，明顯改善了室內(nèi)自然通風條件，預估每年可節(jié)省545kW的空調(diào)能耗[3]。

2.2節(jié)能與能源利用設計

2.2.1在圍護結(jié)構(gòu)熱工性能分析方面設計人員在BIM模型中添加保溫材料熱工性能、墻體材質(zhì)等有關(guān)圍護結(jié)構(gòu)的參數(shù)值，檢查模型參數(shù)值是否符合《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189）的相關(guān)標準，判斷圍護結(jié)構(gòu)熱工性能是否達標，在性能不達標時采取調(diào)整墻體厚度、使用其他品種保溫材料、改變建筑圍護構(gòu)造層次等措施，直至圍護結(jié)構(gòu)熱工性能達標[4]。

2.2.2在總平面設計方面以改善室內(nèi)自然采光通風條件為首要目的，通過優(yōu)化建筑室內(nèi)平面布局，起到改善采光通風條件、縮短照明與空調(diào)通風等系統(tǒng)運行時間的節(jié)能效果。

2.3節(jié)材設計

相比于傳統(tǒng)建筑，綠色公共建筑在施工期間使用到大量的新型綠色建材，不會對現(xiàn)場環(huán)境造成嚴重污染，且綠色建材具備較高的再生利用價值，可以將廢棄材料進行破碎加工等處理后制成全新建材，投入循環(huán)使用當中。對此，為深挖綠色公共建筑的潛在價值，設計人員需要運用BIM技術(shù)進行節(jié)材設計，優(yōu)先使用可循環(huán)利用、低污染性和無污染性的綠色材料，將既定設計方案導入BIM軟件中進行模擬施工實驗，根據(jù)試驗結(jié)果來統(tǒng)計綠色材料的實際用量，在用量偏低時則對方案內(nèi)容加以調(diào)整，確保綠色材料用量不少于總體材料的10%。

3基于BIM技術(shù)的綠色公共建筑設計方法

3.1概念設計

在概念設計階段，應用BIM技術(shù)實現(xiàn)可視化呈現(xiàn)、量化考量兩項目標。其中，對可視化呈現(xiàn)目標的實現(xiàn)，設計人員直接在BIM軟件中構(gòu)建3D模型，直觀呈現(xiàn)公共建筑的設計構(gòu)思，便于各專業(yè)人員直觀理解和相互探討，業(yè)主觀察3D模型是否符合公共建筑的使用要求，提出較為具體的修改意見，根據(jù)反饋意見進行修改，同時，業(yè)主與工程參建單位依托BIM模型跟進設計過程，及時提出意見、按照反饋意見來修改方案，這將起到提高設計效率、簡化設計流程、避免無效設計的作用。而對量化考量目標的實現(xiàn)，在概念方案設計完畢后，對軟件中構(gòu)建的BIM模型進行分析評估，從模型中提取特征值與參數(shù)量，以數(shù)據(jù)形式顯示建筑材料用量、圍護結(jié)構(gòu)熱工性能、建筑系統(tǒng)運行能耗和總體能耗、碳排放量、光照時長、室內(nèi)環(huán)境溫濕度等設計內(nèi)容的統(tǒng)計分析結(jié)果，幫助設計人員從中選擇最佳的方案作為初步設計方案。

3.2深化設計

在深化設計階段，傳統(tǒng)設計模式采取建立多專業(yè)分析模型、根據(jù)模型分析結(jié)果來呈現(xiàn)設計效果并加以改進的方法，借助數(shù)據(jù)化工具，設計效率得到一定程度的提升。然而，這一設計方法存在明顯局限性，既需要建立大量的分析模型，且模型無法直接生成圖紙與指導后續(xù)施工活動開展，實際應用場景有限，設計過程較為繁瑣。對此，需要依托BIM技術(shù)重構(gòu)深化設計流程，構(gòu)建一個橫跨全部專業(yè)的BIM模型，通過標準化接口轉(zhuǎn)換模型中所提取設計信息的格式，準確描述模型屬性，徹底解決重復建模、模型無法準確描述建筑物構(gòu)造形狀的問題，在真正意義上做到整合設計。例如，使用CIS/2、DXF、IFC等作為接口形式，設計人員構(gòu)建BIM模型，使用多款軟件開展深化設計工作，通過接口保持抽象分析模型、BIM模型二者的緊密聯(lián)系，實時更新建筑信息，同時滿足各專業(yè)的設計需要，如使用DOE-2軟件進行結(jié)構(gòu)分析，使用ESP-r軟件進行能耗分析，使用Odeon軟件進行聲學分析，使用Flnent軟件進行力學分析。與此同時，還可以使用BIM軟件自帶工具檢查設計方案中是否存在紕漏隱患，例如，使用碰撞檢查功能，檢查設計方案與BIM模型中的各處管線、機電設備、預埋件和土建結(jié)構(gòu)是否存在軟硬碰撞問題，自動生成檢查報告，在報告中以特殊顏色符號標記各處碰撞點位，設計人員對方案進行修改來解決碰撞沖突問題，如調(diào)整機電設備安裝位置、水電管線敷設間距[5]。

3.3施工圖設計

在傳統(tǒng)設計模式中，手工繪制圖紙是施工圖設計階段的主要工作內(nèi)容，占用設計人員大量時間與工作精力，還時常出現(xiàn)繪圖錯誤的問題，產(chǎn)生額外工作量，還有可能由此引發(fā)設計紕漏、施工質(zhì)量缺陷。對此，必須在施工圖設計階段運用BIM軟件的自動繪圖工具，由設計人員在軟件界面上進入功能欄、下達控制指令，在BIM信息模型中提取相關(guān)信息，直接生成電子版或打印紙質(zhì)版的建筑平面、立面等種類圖紙及統(tǒng)計報表，并通過三維視圖清晰表達建筑結(jié)構(gòu)布局。此外，BIM實體模型逐漸呈現(xiàn)出取代圖紙作為建筑信息表達方式的發(fā)展趨勢，設計圖紙成為BIM模型的附屬品，如果設計圖紙格式的法律限制被解除，將徹底改變施工圖設計方法乃至公共建筑的設計模式，這對提升設計效率和加快BIM技術(shù)應用進程有著十分重要的現(xiàn)實意義。

4結(jié)語

綜上所述，BIM技術(shù)的問世，為綠色公共建筑提供了全新的發(fā)展契機，BIM應用也是切實提升建筑設計水準的重要舉措。建筑企業(yè)務必高度重視BIM技術(shù)，正確認識技術(shù)價值，在室外環(huán)境設計、節(jié)能設計、節(jié)材設計等場景中對BIM技術(shù)進行落地應用，探索以BIM技術(shù)為核心、更為適應綠色公共建筑工程背景的全新設計模式。

參考文獻

[1]魏煒.BIM技術(shù)在綠色建筑設計中實踐應用[J].低碳世界，2016（4）：121-122.

[2]陳子穎，林宇，張月燕.BIM技術(shù)在綠色建筑設計中的應用[J].建筑設計管理，2013，30（6）：14-16+18.

[3]湯闖，李曉琳.BIM技術(shù)在綠色建筑設計中的應用研究[J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學院學報，2017（1）：101-103.

[4]王慧琛.BIM技術(shù)在綠色公共建筑設計中的應用研究[D].北京：北京工業(yè)大學，2014.

[5]劉婷.BIM技術(shù)在綠色建筑設計中的應用研究[J].住宅與房地產(chǎn)，2019（9）：65.

作者:周平凡 單位:中國建筑設計研究院有限公司