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基于BIM技术的绿色建筑设计方法研究

王博涵 王彦潮 仲美玲
【摘要】绿色建筑是引领建筑技术发展的重要载体，绿色建筑的发展将改变我国建筑业粗放发展模式。建筑信息建模技术（BIM）作为近年来新兴的设计技术手段，为绿色建筑发展提供了一个广阔平台和有力支撑。本文基于BIM技术的特点与优势，以求从建筑全生命周期内探索节材、节能、节地的绿色建筑设计方法，为未来绿色建筑设计的发展提供新的可能。
【关键词】BIM技术;绿色建筑;建筑节能
TU201.4
B
1671-3362（2020）08-0088-02
1.BIM技术概述
1.1 BIM技术概述
2007年底第一版颁布的《美国国家BIM 标准》对“Building Informatio Model（BIM）”给出定义：设施的物理和功能特性的一种数字化表达和建立设施电子模型的行为。BIM技术作为工程建造管理的数据化工具，可以为建筑项目构建全方位的建筑信息，在建筑全寿命周期内始终将建筑相关信息整合于一个三维模型数据库中，为设计、施工、运营等各方单位搭建协同工作的基础。
1.2 BIM技术的特点
BIM技术具有可视化、协同化、优化性与模拟性的特点，通过将传统的二维平面图纸转变为三维动态信息模型，打破传统技术的束缚，动态形象展示出建筑空间，使设计人员能够更加清晰地掌握建筑信息。此外，通过BIM技术下的可视化及模型碰撞检测功能，对一些平面图中反馈不到的信息，进行可视化体现和修改，降低出错率。而在施工阶段BIM可对施工进度、成本预算进行模拟、监控，以达到缩短工期、减少成本、提高质量的效果。
2.绿色建筑概述
2.1绿色建筑概念
目前，得到我国政府及专业人士普遍认可的“绿色建筑”的概念是由2006年建设部发布的《绿色建筑评价标准》中给出的定义，即“在建筑的生命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。”[1]
2.2绿色建筑设计存在的问题
2.2.1对绿色建筑设计理念的认识的薄弱
绿色建筑设计由于项目的设计时间不够充分，设计人员缺少与绿色建筑咨询团队的沟通，并没有使绿色建筑理念真正地融合到设计的每个阶段，尤其现在的很多绿色建筑，在设计前期还是采用传统的设计方法，并没有对场地各种自然因素进行科学有利的分析，只是后期在设备層面堆叠绿色建筑技术，这导致绿色建筑的设计“节能”的理念没有从开始就进入到项目中，没有从根本上解决技术与建筑的冲突。
2.2.2 全生命期内绿色建筑信息缺失
现阶段的建筑项目越来越复杂化、多元化，而设计阶段的信息数据往往被忽略，人们更多关注结构、材料和设备的应用上，建筑数据甚至无法保留到施工阶段，使得许多的绿色建筑设计信息得不到实现，少数得以实现的设计数据也因为人员缺乏对资料保管的意识以及项目专业繁多等原因，数据得不到有效保存与交付，导致绿色建筑在全生命期内信息缺失。
3. 基于BIM 技术下的绿色建筑设计方法
3.1基于BIM 技术的绿色建筑设计模式分析
3.1.1 设计思维的转变
BIM技术改变了传统绿色建筑设计思维方式，打破了各专业之间的隔阂，为相关工作者搭建了一个交流协作平台。BIM技术的出现使得建筑的设计、施工与运行得到了科学、专业的控制，在BIM技术的统一协作机制下，各专业相互合作，互为补充，不仅提高了工作效率，也为建筑项目负责人提供了科学决策的依据。
3.1.2 设计深度加深
传统建筑方案多是通过二维图纸来表达设计意图，相关建筑信息通过设计图纸、施工图纸以及文字说明等来解释。而基于BIM技术的建筑设计方式，建筑模型不仅仅要表达建筑构造尺寸、材质等相关信息，还要将建筑构件的全生命周期各种参数结合在一起形成一个带有建筑完整构件信息模型，此模型可以方便建筑及其相关专业进行交流沟通与协同设计，还能够结合其他软件模拟建筑材料与能耗的消耗，为后期施工与运行过程中材料与能耗的控制提供指导依据[2]。
3.1.3 设计评价便捷直观
BIM模型贯穿于建筑方案创作始终的是三维空间思维，这种思维方式弥补传统建筑设计中设计人员与读图人员在表达和理解上容易造成偏差的不足，通过共享化的三维数字技术，对建筑项目全生命周期进行管理，将建筑各阶段的信息集成于一个三维数据模型之中，便捷且直观，创造了一种“所见即所得”的可视性，这种可视性能有效实现整个建筑设计、建设和管理过程中工程内容的全面性和准确性，保证了建筑全生命周期数据一致性和共享性。[3]
3.2基于BIM 的绿色建筑设计方法
3.2.1基于BIM技术的绿色建筑设计流程
基于BIM平台的绿色建筑设计，可以结合传统的建筑设计方法，对现有的绿色建筑设计流程进行规范，使之成为可以在设计院实际操作的工作方法和工作流程[4]。在人员选择上，应建立绿色建筑设计团队，加入职业BIM管理人，在原有建筑、结构、电气、设备等专业基础上，增加景观、环境、经济学等专业人士，对整个建筑绿色设计、施工、运行全面负责。
3.2.2概念设计
概念设计阶段是整个方案创作的开始，概念设计决定了整个建筑形态、空间布局和功能划分等各个方面。而绿色建筑的设计思维则贯穿于设计始终，首先，从建筑设计形态和布局本身的设计上达到绿色设计的目的。然后通过适当的技术手段对其进行改进，并在整个设计过程中对其建筑物理性能进行验证。例如，为了减少太阳辐射对室内的影响，可以引入外遮阳技术，适当设置室外遮阳板或者减少西晒墙孔洞等。建筑师除了对布局、造型与空间的艺术追求，还要验证每栋建筑物理性能的合理性。以BIM模型为基础，可以方便地与各种建筑物理模拟软件配合使用，从而准确验证建筑物理性能的科学性与可行性。
3.2.3深化设计阶段
在方案深化阶段，相关人员需要依据相关设计规范、政策法规以及结合绿色建筑分析软件等进行方案优化，力求获得最佳的设计方案。在过去的十几年已出现了大量的建筑性能分析软件。其中大部分是以物理学为基础，包含结构静力学、流体力学、热力学以等。而目前分析软件都是以3D模型为基础展开分析，通过定量分析获取模拟数据，从而准确校验方案的合理性。比如 Ecotect（生态建筑大师）或Envi-Met设计软件相结合，通过输入三维模型以及参数设定，即可得出较为直观的可视化分析图[5]。目前各类成熟的热工分析、日照分析、声学分析、室内采光等软件通过上述实时的检验反馈，可以指导建筑师从场地布局到细部优化的全过程中达到节能、节材的绿色设计要求。
3.2.4施工图绘制阶段
施工图设计是建筑工程建设的重要阶段，是设计和施工工作的桥梁。施工图纸可以把设计者的意图和全部设计结果表达出来，对于工业项目来说包括建设项目的详图和大样图，结构件明细表，验收标准等。而目前施工图纸的绘制占据了设计人员大量的时间与精力，使得设计人员对方案推敲不够细致，而BIM技术的出现有望解决这一矛盾，基于三维模型的整合与链接，建筑平面、立面、剖面等图纸都可以从BIM模型中得到[6]。借助于BIM技术，还可以对施工现场的管理预先进行模拟，优化工作流程，提出最节省时间、资源的方案，减少因施工不合理造成的返工和浪费。
4.结语
BIM技术是新时代建筑信息化发展方向之一，BIM技术能够合理优化传统的绿色建筑设计流程，在整个建筑设计阶段中，参考各项性能模拟数据，对建筑模型进行综合优化修改，增加了各部门参与者的交流溝通，指导设计人员从总体到细部优化设计过程中达到节能、节材的绿色设计要求，更重要的是提升了设计产品的质量，改变了绿色建筑设计方法。
参考文献
[1]刘超.建筑信息建模技术BIM与绿色建筑设计 [J] .建筑节能，2011，（04）：48 -49
[2]叶雷振.BIM技术对绿色住宅设计应用研究 [D].合肥：安徽建筑大学，2013.
[3]曾旭东，周鑫，张磊.BIM技术在建筑设计阶段的正向设计应用探索[J].西部人居环境学刊，2019，34（06）：119-126.
[4]齐宝库，靳林超.BIM技术在绿色建筑全寿命周期的应用研究 [J].沈阳建筑大学校报，2016，18（5）：465 -469.
[5]韩笑影.BIM技术在绿色建筑设计中的应用研究[D].吉林建筑大学经济与管理学院，2017.
[6]李延钊，林超楠.基于BIM技术的绿色建筑设计方法—以南宁市城市规划展示馆为例 [J] 绿色建筑，2012，42（10）：50 -53.
（作者单位：山东建筑大学建筑城规学院）

-全文完-