基于BIM技術的小高層住宅建筑節能設計應用研究

陳瑞芳 陳瑞龍

1. 鄭州城市職業學院建筑工程系 河南 新密 452370；2. 河南綠地廣場置業發展有限公司 河南 鄭州 450000

前言

近些年來，我國的社會經濟飛速發展，極大的帶動了建筑工程行業的迅速增長。尤其是在小高層住宅建筑方面，隨著城市人口的不斷增加，其小高層住宅建筑也越來越向舒適、環保、美觀等現代化、科技化方向發展，這也使得建筑施工的工程內容、技術要求和數據信息越來越繁雜。而BIM技術正是基于這一行業現狀發展起來的，并越來越廣泛的應用于各類建筑工程當中，不僅極大地減輕了設計人員的任務量，也有效提升了建筑設計的效率和質量。下面，文章就BIM技術以及其在小高層住宅建筑設計的具體應用進行簡單的分析和探討。

1 BIM技術概述

1.1 BIM技術的定義

BIM技術即建筑信息模型技術，BIM是它的英文字母縮寫。該技術的提出是在20世紀末，由美國的學者查克伊斯曼提出的。查克伊斯曼學者利用計算機將建筑設計中的一些問題展示出來，實現了建筑設計中的幾何模型信息、功能和性能等的資源整合，再利用性能強大的計算機系統表現出來。在此基礎上進行建筑項目的施工、設計及使用等階段的情況模擬，以便于建筑設計師在相應的工程施工圖、方案設計圖、施工進度、維護管理以及運行建造中找出存在的問題。

1.2 具體操作

在建筑設計過程中，BIM技術在進行建筑工程各個狀態和各個階段的數據表達時通常利用CAD技術進行描繪，在進行數據存儲時通常是利用電子模型的形式，這種儲存方式對以后的數據計算、數據統籌以及數據調閱非常方便。

1.3 BIM技術的應用特點

設計師在建筑工程設計的過程中，應用BIM技術進行建筑工程建造、運營，同時還應用在使用過程中的圖紙設計階段、決策階段、施工驗收階段、銷售階段以及使用維護階段等階段，通過3D模型的轉換技術，形象地在計算機上呈現出來，在很大程度上加快了建筑工程的協調、統籌等基本工作，而且大大提高了建筑的質量，同時也推動了建筑工程設計的發展，提高了建筑工程的設計效率。在建筑工程設計中初次應用CAD技術時，設計效果圖更為直觀，能充分地將建筑物的建筑特點反映出來。在建筑工程設計中BIM技術的應用，大大提高了建筑工程設計中設計師的設計效率，而且利用電子資源形式將建筑設計中的相關數據進行保存，不但可以共享設計方案的信息，而且在有需要的時候也可以進行方案修改[1]。

2 小高層住宅建筑節能設計中應用BIM技術的優勢

2.1 BIM技術可以自動生成數據文檔和設計圖紙

在BIM技術發明并得到應用之前，分類、整合和修改數據文檔和設計圖紙都是由人工進行的。工作人員所面臨的工作內容不僅耗時多，而且十分繁重，一旦對某個細節進行修改，那整個建筑設計方案也要做相應的修改。當BIM技術應用于計算機輔助建筑節能設計之后，這種局面就大大得到改善，所有相關的數據文檔和設計圖紙都可以由系統自動生成，并且實現了向客戶端的上傳。除了這些好處之外，建筑設計師立體方案的制作也可以在創建好的BIM上實現，這樣可以使圖紙的管理和流程的修改得到大大的簡化，使設計效率得到較大提高[2]。

2.2 BIM技術可以對建筑數據信息進行智能分析與處理

作為一種數據管理系統，BIM得以建立的環境是虛擬環境。工作人員把小高層住宅建筑數據錄入BIM模型后，系統會智能分析和處理有關的建筑數據，之后可觀測的全面的成果方案就會自動生成出來。有了BIM技術，建筑設計人員就可以完成對各個細節的全方位觀察，使設計的空間感和立體感得到增加，從而為完善、細致空間設計提供有利條件。建筑設計人員可以充分利用虛擬數據處理能力（BIM技術所特有的能力），在數據庫中的建筑信息相對完善后，對設計圖紙和相關數據進行自動對比，使得施工數據和實際預算之間的差異能夠清晰顯示出來，使精確管理得以實現[4]。

2.3 BIM技術可以對數據進行自動變更和調整

在建筑設計中，管理要覆蓋到各個環節。因為各個環節聯系比較緊密，整個流程的科學程度取決于其中每個環節的是否科學合理。如果流傳中的一個環節出了問題，那信息比對就要重新進行。模型處理技術是BIM技術的重要特點。設計人員利用這個技術就能夠對設計成果進行立體化展示，就能夠將設計中存在的問題快速找出并進行有效的調整和變更。BIM信息系統中的數據不是孤立存在的，而是有機的聯系在一起，是共存的。所以，當一個數據被改變時，與之相關的數據也會自動進行調整，這使得建筑設計的改動和調整的流程得到很大程度的簡化。

3 BIM技術的小高層住宅建筑節能設計應用研究

3.1 小高層住宅建筑的設計規劃

通常情況下，建筑空間的特征主要表現為周圍景觀、住宅造型以及交通流線。在建筑的空間設計中應用BIM技術，利用BIM的數字本身具備的3D可視功能以及相應的地形分析方法，進行小高層住宅建筑中外觀造型、交通流線以及周圍景觀的綜合設計。首先需要進行施工現場的仔細勘查，再利用相關分析軟件，對小高層住宅建筑現場的土層起伏狀況、結構以及承重方面的情況、建筑空間體量情況進行分析，從而進行建筑外部空間的設計規劃，在此基礎上建立3D信息模型。隨著小高層住宅建筑應用空間的不斷擴大，小高層住宅建筑的施工質量受外界因素的影響越來越大。而當前人們的生活質量已經普遍提高，對住宅的要求也越來越多。比如在將REVIT應用于小高層住宅建筑設計時，應該對小高層住宅建筑周圍建筑物、地質情況和植被分布等進行了解，包括小高層住宅建筑周圍的地質環境、巖石分布、建筑物分布、綠色環境等。然后通過REVIT工具進行數據分析，對周圍環境進行模擬，包括氣候狀況、光照效果和噪音等。根據模擬分析，對小高層住宅建筑避雷效果、采光效果和抗震效果等進行掌握。設計人員在進行小高層住宅建筑設計時，就可以根據動態模擬情況，對可能出現的大風天氣、雨雪天氣和干燥氣候等情況進行考慮，從而設計出相應的遮陽設計、取暖設計等，為用戶提供一個穩定、舒適、安全的居住環境[5]。

3.2 打造綠色環保建筑，減少建筑能量消耗

單方面追求經濟發展，容易導致環境的污染，這就是我國目前發展中遇到的非常嚴重的問題，因此，我國提出了相應的國家綠色環保發展理念。為響應這一理念，建筑企業在進行居民住宅建設時，在建筑設計中必須體現出建筑的節能、環保以及綠色、低碳的設計理念。在小高層住宅建筑設計中應用BIM技術進行設計時，必須發揮出建筑的節能作用。在進行小高層住宅建筑的節能設計時，利用BIM模式從以下三個方面入手進行設計：首先，建筑的單體節能。需要進行建筑室內外相關信息數據的整合，之后再利用特定的程序模式，模擬構建出建筑物的循環節能系統，再通過太陽能、自然風等綠色能源的利用，實現墻體存能、建筑綠化降溫；其次，建筑總平面的節能。設計師應該利用分析軟件對建筑的信息數據進行分析，充分發揮出分析軟件具有的功能，分析和預測建筑的實際內外部環境，在建筑的設計過程中進行建筑平面的調整，從而實現建筑的節能；最后，建筑的基地規劃設計節能。這種建筑節能方式主要是利用建筑的環境進行能源節約，利用分析軟件分析建筑的環境。比如在進行小高層住宅建筑設計應用時，可以通過BIM技術中的可持續性設計理念，對建筑材料和能源消耗等進行設計。在設計過程中，應該注重對住宅周圍建筑環境的保護，選擇一些綠色建筑材料，從而降低對環境的污染。可以設置相應的通風設計，利用自然風力進行通風和降溫處理，減少空調對人體造成的傷害。在進行光照模擬設計時，應該注重對日照熱度、低能消耗、太陽能及自動化模式的設計，從而為住宅用戶提供更加便捷的光照模式[6]。

3.3 建筑模型構建的設計制作

在進行建筑模型構建時，模型構件是基礎。在建筑工程設計中應用BIM技術，采取相應的數字代號將建筑模型中的模型構件代替，將原來的數字模型轉向為立體模型。就目前而言，大多數模型構建都是應用BIM設計利用建筑信息參數化的技術來實現。這種技術主要是根據模型構件的性質、功能進行建筑結構體系的模型像素區域劃分，比如注釋符號像素、視圖像素等。比如在進行小高層住宅建筑模型構建時，首先應該進行模型像素區域的劃分，然后對各像素設置相應的參數，比如像素的材質、結構、施工以及標高等參數[3]。設計好參數之后，根據小高層住宅建筑的實際情況進行參數修正，從而將構建出小高層住宅建筑的整體信息構建出來，包括樓頂平視圖、住宅三維視圖以及樓層剖面圖等。再將各圖形信息進行詳細標注，可以利用圖形尺寸、符號、荷載、文字等進行標注，進一步更明確、更直觀地將小高層住宅建筑展示出來，為小高層住宅建筑的施工提供切合實際的視覺效果，保證建筑的質量[7]。

3.4 對管道排布的優化

例如，一個建筑工程的管線合理排布，是后期通電、通暖、給排水的基礎。在結合相關安裝的專業知識基礎上，建立BIM模型進行碰撞試驗，當出現碰撞的情況時，應該遵循：施工易避難、小管線讓大管線的原則。通過問題的提前預測和解決為后期的安裝做好準備，進行管道排布方案的優化，提高安裝的科學性和合理性[8]。

4 結束語

BIM技術是對于建筑設計方案推敲的一種全新的技術類型，它改善了以前建筑設計技術的不足之處，最大程度的對我國資源進行節省，同時考慮到更多的因素對建筑物內部及外部結構進行調整，對一些特殊情況和自然現象進行有效的推敲，設計出最為合適的建筑方案，為建筑業的發展做出了不可言喻的作用。