運用BIM技術(shù)實現(xiàn)“杭州之門”的綠色設(shè)計

◎ 本刊記者 汪莉莉

項目概況

杭州新天地商務(wù)中心項目位于下城區(qū)北部東新街道(原“杭重”地塊)，項目東至杭宣鐵路、南接規(guī)劃中的長大屋路、西靠東新東路、北接石祥路。距武林廣場約6公里，距西湖約7. 5公里，交通便利。西臨東新河、上塘河，北朝半山，周邊自然環(huán)境優(yōu)越。

為順應(yīng)城市功能和社會發(fā)展的需要，杭州市委、市政府提出將重型機械廠搬遷，以“杭州新天地商務(wù)中心”為名，把本地塊建設(shè)成一個集文化娛樂、商業(yè)休閑、總部商務(wù)等多功能于一體的國際化城市次級商貿(mào)商業(yè)中心及文化創(chuàng)意園區(qū)，建成后將成為杭州體量最大的城市綜合體。本次開發(fā)的J地塊項目為杭州新天地商務(wù)中心開發(fā)項目，位于新天地項目南區(qū)塊。

“杭州新天地商務(wù)中心”規(guī)劃建筑總用地面積5493m2，建筑占地面積1920m2，地上總建筑面積23619m2，地下總建筑面積9234m2，建筑密度35%，容積率4.3。

解決方案

圖1 “杭州之門”效果圖

中國聯(lián)合工程公司在為杭州設(shè)計該項目時，對這座城市的內(nèi)涵有著更深刻的理解，不僅僅是她的城市發(fā)展和自然環(huán)境，也包括她的文化特色和地理位置。杭州是中國最富裕的城市之一，她在地理風貌上傳承過去，且具有多樣化的建筑風格，更是一個長久以來都與自然生態(tài)環(huán)境相生相宜的城市。

為了將該項目建立成杭州的一座標志性建筑，中國聯(lián)合工程公司從五個方面展現(xiàn)了該項目的設(shè)計理念。

1、標志性，本次開發(fā)的J地塊項目作為新天地整體規(guī)劃的“南大門”，在建筑形體上應(yīng)該有著標志，以吸引游客及顧客進入新天地項目地塊中。

2、引導(dǎo)性，項目不僅需要吸引顧客從長大屋路進入新天地項目核心區(qū)內(nèi)，也需要將進入至新天地D地塊(西南區(qū))的游客吸引、過渡到O地塊(東南區(qū))及核心區(qū)(工業(yè)遺存)。如何在場地內(nèi)處理好引導(dǎo)與過渡的關(guān)系是本項目的一個重要設(shè)計環(huán)節(jié)。

圖2 連接新天地東、西兩個商業(yè)地塊

3、人文關(guān)懷，“杭州之門”項目除了應(yīng)該具有良好的引導(dǎo)性和標志性外，還應(yīng)該具有更多的人文關(guān)懷，如減少建筑占地面積，為城市及市民創(chuàng)造出更多的公共活動空間等。

4、簡潔性，本項目所有建筑設(shè)計均從功能的角度出發(fā)，從外立面到結(jié)構(gòu)，建筑的任何一個部分都在功能上有著充分的需求與作用。中國聯(lián)合工程公司認為一個好的建筑是不存在任何不必要的裝飾，并且把這個理念貫穿到全部設(shè)計之中。

5、自然關(guān)懷，隨著城市化的加劇，城市居民離自然越來越遠。中國聯(lián)合工程公司為該項目的使用者創(chuàng)建出一個更人性化的工作環(huán)境以及更明亮開闊的視野，使得人們能輕易地走近自然，享受陽光、綠色和新鮮空氣。

形體布局與BIM模型

1、城門

建筑地上共15層，高度為60米，而底部挖空部分來自于建筑師對中國傳統(tǒng)建筑城門的解讀。與傳統(tǒng)城門不同，本項目的門洞部分呈三維立體結(jié)構(gòu)，有著強烈的引導(dǎo)作用。城門的設(shè)計使得大面積地上區(qū)域可開放供游客及消費者使用。

“H”型的建筑造型，象征著杭州之門，這樣的建筑形體導(dǎo)致建筑沒有標準層，結(jié)構(gòu)模型如何搭建？建筑面積如何計算？建筑內(nèi)部凈高如何控制？這樣一個個問題擺在了設(shè)計師的面前，由此，中國聯(lián)合工程公司引入了BIM技術(shù)，搭建了Autodesk Revit模型，如上的一系列問題逐個得以解決。

2、屋頂

建筑上部移除部分體量，提供了充足的采光及良好的視野。上部樓層還帶有獨立的屋頂花園或露臺，使用者只要推開落地窗即可享受到陽光、新鮮空氣和綠色植物。大面積的屋頂花園或露臺為人們接近自然提供了捷徑，并可以輕松俯瞰新天地核心區(qū)(工業(yè)遺存)景觀。

3、百葉

建筑外立面大量使用石材百葉，通過橫向平鋪方式安裝于玻璃幕墻或玻璃窗外，在夏天避免室內(nèi)陽光直射的同時，不會阻擋使用者的視線。通過大量使用石材百葉還創(chuàng)建了一致的建筑形式，使得建筑整體簡潔大氣又不失細節(jié)，特別是在底部門洞的弧線處，石材百葉創(chuàng)造了強有力的視覺沖擊力。

4、櫥窗

建筑一層及二層將作為商業(yè)／零售／餐飲服務(wù)區(qū)使用。其中在南立面、西立面及面向下沉廣場的商鋪均設(shè)置兩層高的展示櫥窗或玻璃幕墻用以營造統(tǒng)一、連續(xù)的商業(yè)氛圍。

BIM模型與節(jié)能技術(shù)

1、建筑設(shè)計過程中的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

該建筑在滿足造型的同時，建筑的體型系數(shù)為0.16，有利于建筑的節(jié)能。建筑上部分開成為雙塔，每一層擁有屋頂退臺，使用落地窗更加強了采光通風，為使用者帶來良好視野。

圖3 建筑圍護結(jié)構(gòu)

2、建筑圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)

在建筑圍護結(jié)構(gòu)方面，采用了高效保溫材料保溫屋面（聚氨酯），礦(巖)棉或玻璃棉板等新型高效保溫絕熱材料，以及使用了低輻射玻璃（low-E)玻璃。

3、建筑設(shè)備節(jié)能控制技術(shù)

暖通空調(diào)：全大樓空調(diào)系統(tǒng)為多聯(lián)式空調(diào)機系統(tǒng)；選用的空調(diào)通風設(shè)備均為節(jié)能型產(chǎn)品。部分布置于樓層內(nèi)凹平臺的空調(diào)室外機，建議在室外機排風口裝導(dǎo)流風管，有效組織氣流，避免氣流短路，制冷效率降低，并注意通風百葉構(gòu)造，使其符合設(shè)備通風要求。

電氣：普通照明系統(tǒng)采用高效熒光燈（光效比不低于85lm/W）或其它節(jié)能燈具，選用高效節(jié)能的電子鎮(zhèn)流器，并選用高效節(jié)能光源；采用智能照明控制系統(tǒng)。

給排水：充分利用市政給水壓力直接給水，采用節(jié)水型設(shè)備。

太陽能光熱系統(tǒng)：部分生活用水采用太陽能光熱系統(tǒng)輔助電加熱系統(tǒng)制備。

4、綠化

屋頂與垂直綠化系統(tǒng)，對建筑遮陽和保溫有著極大的改善作用。根據(jù)風環(huán)境與熱環(huán)境的模擬結(jié)果，栽植多種類型植物，有效改善微環(huán)境的植物群落。

在整個節(jié)能技術(shù)分析過程中，“杭州之門”項目涉及到許多的專業(yè)計算和分析，都是利用Autodesk Revit系列軟件建立好三維BIM模型，設(shè)計師通過Autodesk Revit模型可以進行多方面的計算和分析，從而有針對性的進行優(yōu)化設(shè)計。

BIM模型的綠色設(shè)計分析

在“杭州之門”項目中，中國聯(lián)合工程公司采取了一系列環(huán)保和可持續(xù)的措施來落實其環(huán)保、節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展這一特點。在項目的設(shè)計初期，建筑師利用BIM軟件對建筑的一些性能進行優(yōu)化分析，包括氣象數(shù)據(jù)分析、可視化分析、日照分析；在有了造型后，再根據(jù)實際的造型進行熱輻射分析、風環(huán)境分析等。

圖4 氣象數(shù)據(jù)分析

1、杭州地區(qū)氣象數(shù)據(jù)的收集和分析

在項目初期，中國聯(lián)合工程公司的建筑師利用Ecotect軟件對建筑所在地區(qū)進行了氣象數(shù)據(jù)的收集和分析。

2、BIM模型的可視化分析

利用 Navisworks對模型進行可視化分析，可以直觀、可視的找到不利點，并進行優(yōu)化處理方案的采取措施。

圖5 可視化分析

3、日照分析

基于BIM模型，利用 Ecotect軟件對建筑進行了全年日照模擬，對建筑周邊一年的日照數(shù)據(jù)和一整天的日照數(shù)據(jù)進行收集，這樣更清楚的了解和認識到需要在哪些部位采取采光遮陽系統(tǒng)，哪些部位的日照是不足的，需要用什么樣的措施和手段來改善這種不足的日照。

圖6 全年日照模擬-1月

圖7 全年日照模擬-4月

圖8 全年日照模擬-7月

圖9 全年日照模擬-10月

圖10 全天日照模擬- 5:15

圖11 全天日照模擬- 9:15

圖12 全天日照模擬- 14:15

圖13 全天日照模擬- 19:15

圖14 四季日照模擬- 春分12點

圖15 四季日照模擬- 夏至12點

圖16 四季日照模擬- 秋至12點

圖17 四季日照模擬- 冬至12點

4、熱輻射分析

圖18 熱輻射分析-1

圖19 熱輻射分析-2

圖20 標準層室內(nèi)采光

圖21 室外太陽輻射

圖22 屋頂全年輻射總量

圖23 屋頂全年日照小時數(shù)

5、風環(huán)境模擬

中國聯(lián)合工程公司針對建筑特殊的“H”造型進行了冬夏季的風環(huán)境模擬分析，并得出分析結(jié)論。

冬季工況模擬

圖24 冬季工況模擬

分析結(jié)論：

流場：冬季風向為NNW，風速為3.8m/s的情況下，建筑周邊人行區(qū)域通風狀況良好。

風速：冬季距地面1.5m處，主要區(qū)域風速均小于5m/s。

壓差：建筑南北壓差8Pa左右，便于大體量建筑的室內(nèi)通風，但冬季需采取一定的密閉保溫措施。

夏季工況模擬

圖25 夏季工況模擬

分析結(jié)論：

流場：夏季風向為SSW，風速為2.7m/s的情況下，建筑周邊人行區(qū)域通風狀況良好。

風速：冬季距地面1.5m處，主要區(qū)域風速均小于5m/s。

壓差：建筑壓差大于2Pa左右，便于采用自然通風。

總結(jié)

在“杭州之門”項目中，通過一系列BIM軟件，中國聯(lián)合工程公司將杭州新天地商務(wù)中心打造成了一座綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的杭州地標性建筑。

關(guān)于中國聯(lián)合工程公司

作為我國最早組建的國家大型綜合性設(shè)計單位之一，經(jīng)過五十多年的縱橫馳騁和市場競爭的風雨磨礪，公司服務(wù)領(lǐng)域早已從單一的機械行業(yè)擴展到建筑、電力等二十多個行業(yè)。服務(wù)方式也從工程設(shè)計向前后延伸到工程咨詢、勘察、規(guī)劃、建設(shè)監(jiān)理、項目管理、建筑施工、采購、試車和工程總承包等。近年來，公司為有效應(yīng)對入世挑戰(zhàn)，適應(yīng)我國勘察設(shè)計業(yè)改革與發(fā)展新形勢，不斷調(diào)整業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)，在繼續(xù)做精做強設(shè)計咨詢業(yè)務(wù)的同時，積極開拓工程總承包和項目管理業(yè)務(wù)，大力提高EPC能力，積極參與國際競爭。