BIM技術在綠色建筑設計的應用

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摘要：bim技術作為一種智能技術，具有3D建模以及數(shù)據(jù)采集和工程管理多種功能，其在綠色建筑設計中，可以結合環(huán)保理念，對施工環(huán)境、施工過程以及建筑形狀以及彼此關聯(lián)予以考充分慮，從而使得整體建筑符合現(xiàn)代綠色環(huán)保理念，與自然環(huán)境達到高度統(tǒng)一，而且在綠色建筑群規(guī)劃、建筑水文地質管理、給排水系統(tǒng)設計、采光設計等方面都有一定優(yōu)勢。本論文對這些內(nèi)容進行探討，希望對綠色建筑設計有所幫助。

關鍵詞：BIM技術；綠色建筑；綠色設計；環(huán)保建筑

1BIM技術特點

BIM技術采集了和建筑有關的所有信息，然后在相關命令之下實現(xiàn)仿真模擬建筑，從而使得建筑設計師、建設單位以及施工單位能夠更好地理解建筑和自然、建筑和建筑、建筑內(nèi)部、建筑和能源的關系。其涉及到了具體施工環(huán)節(jié)當中人力配置、原材料質量控制、技術標準等管理內(nèi)容，對于工程造價有著相應的調整作用，能夠幫助施工企業(yè)實現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出?？偠灾珺IM技術屬于多元功能軟件，使得傳統(tǒng)工程管理難題迎刃而解。BIM技術給設計師插上了翅膀，其不再將大量精力用于2D技術的圖紙之上，而是可以通過BIM技術的3D建模功能使得設計方案更加直觀，從而找到設計中的不足，做到動態(tài)調整。另外，建設方發(fā)起綠色建筑招標，施工企業(yè)便可以讓本企業(yè)的設計師利用BIM技術來體現(xiàn)設計創(chuàng)意，從而在招標過程中獨樹一幟，增加中標幾率［1］。

2BIM技術在綠色建筑設計中的具體應用

BIM技術在綠色建筑設計當中幾乎無處不在，其具有強大的3D建模、數(shù)據(jù)分析、資源整合等功能，使得設計師如虎添翼。具體來說，其能在設計過程中發(fā)揮作用，如建筑規(guī)劃設計、建筑區(qū)域水文地質分析管理、建筑群和環(huán)境關系設計、建筑造型和內(nèi)部空間開發(fā)設計、建筑當中能源利用設計、施工環(huán)節(jié)的施工環(huán)境以及施工管理設計。

2．1建筑規(guī)劃設計

即建筑群的規(guī)劃，比如規(guī)劃區(qū)土地資源利用，建設面積、建筑面積、植被面積的規(guī)劃。規(guī)劃過程中可以輸入國內(nèi)外綠色建筑群規(guī)劃的相關參數(shù)，從而形成具體的土地資源利用規(guī)劃平面圖。另外，可利用該技術來匹配社會公共服務系統(tǒng)，確保建筑群公共服務系統(tǒng)完備，使得建筑群在交通、就醫(yī)、就學等方面具有強大的優(yōu)勢。具體操作是將附近相關社會機構納入到規(guī)劃當中，通過BIM技術映射到具體的平面圖里，利用該技術具有的計算和評價功能，對現(xiàn)有的規(guī)劃予以分析，最終形成最佳的設計布局。

2．2建筑水文地質管理

綠色建筑設計和傳統(tǒng)建筑設計一樣，都需要對建筑區(qū)域水文地質予以充分分析，避免其因為對建筑體的影響而導致局部沉降。一旦出現(xiàn)沉降，就意味著浪費大量的資源，這和綠色理念相違背。在具體的管理當中，對之前水文地質數(shù)據(jù)予以充分分析，將獲得的核心數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，通過計算最終確定具體的地基工程方案。這種方案比較周密，包括了各種施工風險以及應對措施。

2．3建筑和自然環(huán)境設計

綠色建筑設計講究的是和自然和諧統(tǒng)一，如果達不到這一要求，就不能稱之為綠色建筑設計。而傳統(tǒng)設計中，很難將周圍自然環(huán)境比如山、河、湖泊等自然資源考慮在內(nèi)。BIM技術出現(xiàn)之后，不僅可以將建筑從顏色、形狀、層級、方向、布局等予以科學合理布局，還能考慮到自然和建筑之間形成的熱島效應，使得建筑群錯落有致，使建筑群內(nèi)擁有足夠的綠色植被，從而形成自然降熱系統(tǒng)，切斷了熱島形成鏈條。

2．4建筑形狀以及內(nèi)部設計

綠色建筑設計也需要創(chuàng)意，而建筑創(chuàng)意首先是造型創(chuàng)意，即第一眼讓人能夠記住建筑，將其當成當?shù)氐貥?。在此環(huán)節(jié)可以利用智能終端獲取周圍建筑造型的圖片信息，將這些信息輸入系統(tǒng)，BIM軟件系統(tǒng)就會充分地進行造型分析，最終形成獨特的造型設計方案，使得建筑造型有別于其他建筑，同時又不會特別突兀，達到了既融入環(huán)境又彰顯自我的目的。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，從業(yè)人才水平越來越高，造型創(chuàng)意成為了人才競爭的基本內(nèi)容，而BIM技術的出現(xiàn)給與了設計師建筑造型創(chuàng)意更多靈感。當然，在很多招標過程中，獨特的造型往往可以增加中標幾率，這也是有實力的建設單位、施工單位以及建筑設計師愿意使用該軟件的原因［2］。

2．5能源利用設計

傳統(tǒng)設計工具當中的CAD技術可以設計平面圖、剖面圖，甚至于在一些能源設計中也能發(fā)揮一定作用，但是大部分都是針對于建筑的組成部分，而對于具體能源利用數(shù)據(jù)計算如科學合理設計給排水系統(tǒng)、電能綜合利用、通風系統(tǒng)的設計、光能利用等方面無能為力。這些涉及到具體能源設計的方面還需要依靠BIM技術來實現(xiàn)。特別是在太陽能、風能利用方面，BIM技術擁有巨大優(yōu)勢，將采集到的基本數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，其就可以轉化成為具體的模型，為綠色建筑群匹配相應的風能、太陽能轉化電能的方案。

2．5．1給排水設計

1）協(xié)同設計。即不僅能夠進行平面設計，還能進行立體設計，使得給排水管道以及水流量等得到具體體現(xiàn)，更能對高層水壓予以模擬，從而幫助設計師進行科學的給排水系統(tǒng)設計，確保高層用戶能得到足量的水流，滿足日常所需。2）在材料選擇方面，BIM系統(tǒng)擁有大量的給排水材料信息，可以幫助設計師選擇最合理的材料。3）在管道布局上可以利用BIM模擬技術來了解方案中存在沖突之處，然后進行科學調整，規(guī)避了傳統(tǒng)CAD設計帶來的投產(chǎn)后管道沖突問題。4）在給排水附屬設施安裝過程中，可以利用BIM技術來予以模擬，從而避免安裝矛盾，使得安裝工作能夠有條不紊。一般操作中，可以建立3D模型，再推出四維安裝進度表，從而確保施工程序的科學化、簡潔化，避免二次返工造成的時間以及其他資源浪費［3］。

2．5．2電能利用設計

數(shù)據(jù)顯示，一度電可以生成960gCO2，對于一個帶有亮化工程的社區(qū)來說，其產(chǎn)生的CO2需要用t來作單位。傳統(tǒng)CAD在電能設計當中，只能對管線布局等予以幫助，但是卻不能有效計算出亮化工程和環(huán)境污染之間的關系，難以尋找到二者的平衡點。BIM技術可以進行能耗分析，即對建筑區(qū)目前空氣當中有害氣體的含量進行計算，從而最終確定綠色建筑群量化工程規(guī)模。即不再限于綠色建筑本身，更考慮到了周圍大環(huán)境的負載能力。而且，BIM技術還能在具體布線、電氣設備布局安裝等方面予以演示，使得線路布局更加合理，電器設備安裝更為規(guī)范。

2．5．3采光設計

隨著生活水平的提高，人們對居住環(huán)境的要求越來越高，采光權的出臺便是證明。采光涉及到了窗子的面積和材質，傳統(tǒng)設計中利用的渲染軟件對于房間內(nèi)的自然光表現(xiàn)不佳。主要是視角單一，光線沒有層次感，看起來生硬虛假。BIM技術則可以采集房間布局、窗子采光面積、窗戶玻璃材質等信息，然后再智能構圖，設計師可以動態(tài)調節(jié)虛擬光源，從而觀察房間當中的采光度、明暗度，甚至于虛擬早晨、中午、傍晚的陽光變化情況。另外，對于室內(nèi)采光還包括燈具光線的設計，比如廚房光源、臥室光源、客廳光源，設計師往往要向業(yè)主提供效果圖，此時一般設計師都會依靠經(jīng)驗來輸入相關參數(shù)來進行渲染，很多時候這種渲染并不能和實際相符，往往會導致裝修后業(yè)主大失所望。BIM技術在這種戶型內(nèi)部電能設計方面，因為其擁有強大的3D建模功能，而且含有了設計方案中所有信息，會使得效果圖更加逼真。

2．5．4暖通設計

暖通設計在傳統(tǒng)的設計中同樣是二維技術，這樣的圖紙不具有立體性，只有擁有一定專業(yè)基礎的施工人員才能讀懂這樣的二維圖紙，而且一旦理解錯誤，對于安裝會帶來很大的負面影響。BIM技術在空調系統(tǒng)設計上擁有強大的優(yōu)勢：①可以將空調系統(tǒng)參數(shù)錄入系統(tǒng)，從而形成對應的三維立體模型，這種模型構建之后，可以使得施工隊伍能夠明了各部分施工技術標準；②空調系統(tǒng)屬于隱蔽工程，通過BIM技術可以將其中關鍵部分予以顯示說明，使得前后工序能夠有效對接，杜絕施工盲區(qū)，避免二次返修；③對于設計師來說，利用BIM技術可以反復調整方案，最終形成最合理的設計思路，也可以在反復演示中尋找設計短板針對性調整，使得設計方案更加完美；④可以圍繞綠色理念，實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)配置，省電節(jié)能，實現(xiàn)綠色暖通系統(tǒng)，比如對暖通系統(tǒng)進行管線優(yōu)化、結構調整，同時進行風向以及環(huán)境分析，確保暖通工作效率，消除其中噪音因素；⑤冷熱源設計中的BIM技術應用，冷熱源在暖通設計中非常重要，BIM可以對此提供更多選擇，使得設計師在系統(tǒng)提醒下，結合工程所在地氣候特點，形成針對性的冷熱源設計［4］。

2．5．5外墻保溫設計

目前外墻保溫有兩種模式，一種是擠塑板模式，一種是外墻保溫磚模式。兩種模式都需要進行一定的計算，確保原材料合理利用。另外，保溫磚模式需要對墻體荷載等進行計算，而這些傳統(tǒng)的平面設計很難實現(xiàn)。BIM技術融入其中，可以對外墻保溫形成基層、保溫層、外層等層面形成負載分布，利于科學配置錨件，使得墻面磚獲得均勻支撐。再者，外墻保溫容易出現(xiàn)冷橋，利用BIM技術可以對冷橋部位予以測算，利于設計師形成應對方案。在有的綠色建筑設計中，會將外墻獲得的自然溫度匯集到采暖系統(tǒng)當中，這樣的精密設計也需要BIM技術來配合［5］。

2．6施工環(huán)節(jié)設計

2．6．1施工環(huán)境

綠色建筑設計不僅針對建筑本身，而且要考慮到具體施工當中和環(huán)境的關系，從而確保最好的綠色效應。比如要考慮到施工揚塵、噪音、用水、用電等。BIM技術擁有豐富的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其可以為設計師提供相關數(shù)據(jù)作為參考，利于形成周密的施工方案。比如可以利用BIM技術三維模型對施工環(huán)境予以立體體現(xiàn)，對影響施工的環(huán)境因素比如天氣、水文地質、大型設備等因素進行充分計算，利于形成風雨天氣施工防護、局部樁基工程、設備運行安全防護等方案。特別是吊車等大型設備的空中操作，需要利用BIM來予以確認其操作往復路線，避免彼此干擾。

2．6．2施工過程

首先，在綠色建筑設計階段，要考慮到工程施工當中的組織架構，而傳統(tǒng)的設計當中這一環(huán)節(jié)比較薄弱，大部分都是傳統(tǒng)經(jīng)驗映射，BIM技術擁有相關數(shù)據(jù)庫，會為設計師提供參考，這些數(shù)據(jù)也可以直接被施工隊伍采用形成對應的管理架構，利于各部門互通有無，實現(xiàn)信息共享。然后，施工過程中對于材料的利用要進行充分計算，避免原材料浪費，降低施工成本。其次，可以按照施工圖紙進行充分計算，對人力進行科學分配，從而形成最合理的安排，發(fā)揮人力資源作用同時，降低勞動力成本。再次，對隱蔽工程進行演示，方便了解其中的關鍵點，從而利于工程監(jiān)理、項目經(jīng)理掌握施工質量，杜絕施工盲區(qū)。此外，要形成安全管理模型，設定安全管理架構，對施工現(xiàn)場進行有效調度，避免高空墜物等施工風險［6］。

3總結

BIM技術和傳統(tǒng)設計區(qū)別在于，可以實現(xiàn)三維模擬，從而便于尋找設計方案的不足，使得綠色環(huán)保理念得到充分植入；在能源方面可以做到精細計算，不再需要設計師進行繁雜的測算；可以充分采集自然環(huán)境數(shù)據(jù)，使得建筑群和自然達成和諧統(tǒng)一?？偠灾贐IM技術之下，綠色建筑設計不再局限建筑本身，而是將綠色理念無限放大，追求最大程度的綠色效應和效益。

參考文獻：

［1］劉占省，趙明，徐瑞龍．BIM技術在我國的研發(fā)及工程應用［J］．建筑技術，2013，44（10）：93－97．

［2］張智健，楊莉瓊，李甜．BIM技術在綠色建筑節(jié)能設計中的應用［J］．建筑節(jié)能，2018，46（3）：26－30．

［3］魏煒．BIM技術在綠色建筑設計中實踐應用［J］．低碳世界，2016，6（4）：121－122．

作者：卜濤 鹿瑤 單位：重慶城市職業(yè)學院