關于綠色生態建筑三維信息化設計的一點思考

1、背景

在當前建設可持續發展型社會的大背景下，建筑領域也積極倡導節能、節地、節水、節材、環保的理念。而設計作為建設項目全生命周期中的前期階段，往往以最小的消耗代價決定了一個項目在建設和使用乃至拆除的全過程中的資源消耗狀況。而目前建筑領域高能消耗使用的現狀，很大程度上源自“趕工設計”的結果。建設“綠色”建筑，除了具備先進的理念和技術，如何提升設計質量，走精細化設計的道路，也是建筑實現“四節一環保”目標的重要一環。

2、面臨的挑戰

2.1、如何滿足項目動態的研發需要

作為集設計、科研于一體的單位，設計項目往往需要在綠色可持續建筑設計領域進行諸多探索性工作，這就決定了從建筑設計方案構思階段，就需要伴隨著大量基礎科研工作同步進行。而科研工作的結論又往往對建筑方案從布局到形態提出動態的指導和修改建議，建筑師需要對方案進行多方面的調整、變化，要不停地在整體形象效果、綠色節能和具體實現間互動。而傳統設計工具的調整使工作量十分龐大，所以在有限的時間內，難以達到最充分的協調結果。

2.2、如何為決策提供更快捷的分析數據

傳統的建筑設計只對建造成本負責，如何將傳統設計范圍擴張到建筑策劃、定位、設計、建造、使用、管理、維護等整個生命周期中，在建筑體形的設計、材料設備的選擇、管理模式確定等方面均需要較為精確的數據統計作為依據，而這必然比傳統設計要求提供更頻繁的數據統計和調整論證工作。

2.3、如何使有限的人員完成更精細化的設計

目前國內大量的建設任務決定了各設計單位多數在超負荷運行。設計工作量也逐年大幅度攀升。設計、科研人員工作量均非常飽和，項目組不可能依靠增加更多的設計人員來滿足為實現綠色建筑需要增加的龐大工作量。如何讓專業設計人員的工作精力和時間從一些低技術含量的重復勞動中解放出來，高效率、集中地用在更能體現價值的創造性勞動中，也是能否實現項目目標的關鍵問題。

3、探詢解決方法

傳統的二維CAD制圖模式很難滿足綠色精細化的設計需要。要想實現真正意義的綠色、生態、可持續性建筑設計，除了具有先進的設計理念、綜合運用新材料、新科技能力，我們的設計工具，也迫切需要更新，以滿足新的工作目標對“質”和“量”的全新要求。期間，我院也在不停地探索運用一系列國內外相關領域的先進設計工具軟件。Autocad針對建筑設計的三維信息化（BIM）的解決方案，“Revit”軟件的推出，該軟件所體現出三維精確化的設計模式，信息化的構建系統，實時的數據統計功能、完善的外部接口、高效的協同模式等符合我們對綠色建筑實現工具的目標需求。為三維信息化設計工具在我院的全面推廣積累經驗、數據，同時探索新工具可能帶來的全新的工作協調和運行模式。

用精細化的規劃設計和全壽命成本的總體控制來提升建筑設計的綜合性能，嘗試應用三維信息化的設計工具，將綠色節能技術有效地整合起來，以實現以下目標：

（1）信息化設計工具符合并能幫助我們實現以精細化設計應對建筑全生命周期的設計理念；

（2）三維信息化模型設計模式，在保證工程設計的科學性、嚴謹性的基礎上，為建筑師提供直觀且高效操作環境，有效提升設計品質；

（3）動態更新技術和雙向關聯的數據模型，為工程設計人員節省大量因綠色建筑研究而同步修改設計的時間、有效避免因頻繁修改而導致設計中的錯漏碰缺，提高了工作效率。

4、BIM解決方案的嘗試使用

BIM軟件的人機交互界面比較符合建筑師的工作習慣，相比較傳統的“制圖”工具更接近去“設計”，甚至是“搭建”一座建筑，這大大提升了大家對應用好這一工具的信心，大家普遍感覺新的設計工具在很多方面能解決長期困擾我們的問題。

4.1、實現建筑設計與技術模擬的同步化

實現綠色建筑設計，首先決定了一個項目未來的發展走向，而傳統的方案構思設計階段只能依賴建筑師對綠色、節能問題的理解做粗略分析，而模擬技術的發展，使得在設計初期對規劃布局、空間分布、體型關系選擇等方面進行定量的更加精確的模擬分析成為可能。但以往的方案設計中，考慮到項目有限的設計周期和投入的人力、成本等因素，都是建筑師先進行構思設計，再根據計算結果調整設計，經常被迫要在有限的時間里做出并不經濟的選擇，而新的設計工具、設計方案從開始便在三維空間中進行體量分析，對象日照間距、體形系數、窗墻面積比、外墻傳熱系數等初步數據生成統計數據，而通用的三維數據模型也可方便的轉換到節能通風模擬軟件中進行計算。

4.2、從頻繁修改中解放出來

傳統模式中修改往往牽一發而動全身，為了完善某個小細節而需要對大量相關設計進行調整，隨之而來的煩瑣的重復修改，使得大多數情況下不得不放棄對細節上完善的追求，而去應對那些不得不改的龐雜而又單調的修改工作。參數化設計工具首先確定了項目所有構件之間的關系，這些關系可實現協調和修改管理的功能。這些關系由軟件自動創建，也可以由設計者根據項目進行情況進行個性化定義，這使設計工具有了基本的設計協調能力，任何時間在項目中的任何位置進行修改，軟件都會在整個項目內按照既定的規則進行協調和修改。有些錯誤到了施工中才發現，而那些已經成為永久的“遺憾”，在BIM的模型里，設計師能很方便地創建透視效果來驗證不同位置的視覺效果， 能有效避免可能的損失。

在BIM中項目需要配合調整優化建筑布局時，可以同時在平面、立面、剖面乃至任何角度的三維透視空間中與研發人員一起分析最佳的效果。

4.3、數據信息的實時統計

傳統上，由于與項目相關的各項技術統計工作量十分繁雜，只能在項目大部分完成時，進行必要的統計和經濟核算，而構件參數化設計工具，提供了一種可以實現隨設計隨統計的同步數據采集匯總功能，使設計人員可以在項目的不同階段就能依據設計或研究工作的需要，把通常只有到最后才做的面積計算、材料用量統計、表格編制等提前進行，而配合一定的單價計算，可以對項目的經濟因素進行更有效的分析和控制，而不必擔心因某個修改而使這些“提前”的工作前功盡棄。實現更有效的“經濟”設計，使建筑師的每一步工作都能同時落到實處，有效避免出現那種設計是很不錯但由于投資偏差太大而成了不可能實現的“空中樓閣”的情況。

設計師有條件充分利用建筑材料、結構框架和設備排布本身的美，大大減少需要二次裝修的空間，體現了精細化設計帶來的經濟適用和簡約美觀的統一。

4.4、三維信息化設計工具實現與配合人員更有效溝通

三維的設計環境給設計師和業主在設計的各個階段多角度地觀察、體驗建筑的機會，傳統的設計模式只是在方案階段有主要角度的三維效果圖，而隨著設計深入進行的眾多調整，就只有建筑師自己在腦海里靠空間感覺去想象了。往往出現業主只有項目建成了才看到“真實”效果。BIM的工作環境使任意角度的三維效果生成變成一個簡單操作，而且可以在生成的效果上進行相關部件的實時調整。各專業的工程師可同時在三維構件設計中找到自己關心的內容，這對傳統設計工具而言幾乎是一項不可能完成的事情，而在BIM里，建筑師可以在計算機屏幕上的三維空間里進行討論和同步修改。

5、結語

信息化的設計過程，使我們可以更積極地控制建筑設計的各種經濟技術指標，同時與通風、日照、能耗等技術實現跟蹤模擬，實現更加準確和精細化的節能生態設計。

利用三維信息化設計工具，我們可以隨時從更真實的角度對設計成果進行評價和調整，避免更多可能建成后才發現的遺憾，提高工作效率，大大減少頻繁調整給設計人員帶來的工作量。

三維信息化設計工作的使用使我們更加堅定了走全面提升設計品質、實現精細化綠色建筑設計的道路，以更高的生產效率和設計質量，來提升企業的市場競爭力。我們相信，在我國高速發展的建筑市場對精細化設計、綠色生態設計和全壽命周期設計的需求日益增強的情況下，隨著這一全新理念設計工具的推廣應用，配合國家大力發展循環經濟、綠色建筑、努力提升建筑品質的政策環境，必將為我國的建筑設計水平的全面提升提供新的契機。