BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

摘 要：隨著社會(huì)的進(jìn)步，城市公共建筑的數(shù)量越來(lái)越多，對(duì)公共建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求。隨著綠色建筑的興起，公共建筑的綠色設(shè)計(jì)越來(lái)越受到人們的關(guān)注，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿(mǎn)足綠色公共建筑設(shè)計(jì)的需要。將BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色公共建筑設(shè)計(jì)中，可進(jìn)一步完善綠色公共建筑設(shè)計(jì)，促進(jìn)綠色公共建筑的發(fā)展。本文著重闡述了BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色公共建筑設(shè)計(jì)的意義、原則和具體應(yīng)用，以期對(duì)未來(lái)綠色公共建筑的發(fā)展起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：綠色公共建筑；BIM技術(shù)；建筑設(shè)計(jì)

1 前言

隨著我國(guó)建筑行業(yè)的不斷發(fā)展，推動(dòng)建筑行業(yè)綠色化發(fā)展模式已成為一個(gè)重要方向，這一點(diǎn)也應(yīng)在公共建筑中貫徹，綠色公共建筑已是目前較為重要的發(fā)展方向，需在具體的設(shè)計(jì)中進(jìn)行全面的分析。為了更好地優(yōu)化綠色公共建筑的設(shè)計(jì)水平，將BIM技術(shù)引入到具體的設(shè)計(jì)工作中是比較有效的，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠更好地提高設(shè)計(jì)的便利性，降低設(shè)計(jì)的難度，促進(jìn)公共建筑的綠化效果，同時(shí)提高整個(gè)綠色公共建筑的系統(tǒng)性。

2 BIM技術(shù)的概念與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)概述

2.1概念

BIM技術(shù)是建筑信息模型技術(shù)的簡(jiǎn)稱(chēng)，其屬于Building Information Modeling的縮寫(xiě)。通常，這類(lèi)技術(shù)以數(shù)字化模型為核心，直觀地展示建筑項(xiàng)目實(shí)體和功能特性，能夠?yàn)樵O(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程提供重要參考，有助于強(qiáng)化項(xiàng)目過(guò)程的緊密性。在BIM技術(shù)框架下，充分整合不同建筑項(xiàng)目的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)精確化、直觀化描述目標(biāo)，降低設(shè)計(jì)成本，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。BIM技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和應(yīng)用，已逐步擺脫了軟件和信息技術(shù)的局限，開(kāi)始向綜合性規(guī)劃的方向發(fā)展。最終，該技術(shù)可以為建筑項(xiàng)目規(guī)劃與建設(shè)、應(yīng)用全周期提供信息支持，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)層面的技術(shù)轉(zhuǎn)變，為未來(lái)社會(huì)落實(shí)規(guī)劃需求夯實(shí)基礎(chǔ)條件[1]。

2.2應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.2.1可視化程度高且能夠展現(xiàn)多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)參數(shù)

與傳統(tǒng)技術(shù)方案相比，BIM可以提供直觀、可視化的模型，并以參數(shù)化的形式表達(dá)關(guān)鍵數(shù)據(jù)。在模型與參數(shù)的支持下，設(shè)計(jì)人員可以快速分析設(shè)計(jì)策略可能帶來(lái)的影響，并嘗試將方案變化整合至模型層面，實(shí)現(xiàn)預(yù)覽與精確調(diào)整的目標(biāo)。BIM技術(shù)的可視化特性可以在建筑項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)得到應(yīng)用，如設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠通過(guò)信息交流平臺(tái)，將BIM模型信息設(shè)置為共享狀態(tài)，進(jìn)而提高數(shù)據(jù)傳遞速度，有利于提高項(xiàng)目溝通時(shí)效性，實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本與提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的目標(biāo)。

2.2.2可以穩(wěn)定支持協(xié)同工作

BIM技術(shù)可為建筑項(xiàng)目各專(zhuān)業(yè)協(xié)同工作提供穩(wěn)定支撐，與傳統(tǒng)的平面圖和溝通方式相比，BIM模型能顯著提升工作協(xié)調(diào)性、減少錯(cuò)誤發(fā)生的概率、縮短規(guī)劃時(shí)間。因此，BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)榻ㄖ?xiàng)目團(tuán)隊(duì)提供協(xié)作支持，從而提高設(shè)計(jì)規(guī)劃的質(zhì)量。此外，BIM模型還可以提高設(shè)計(jì)錯(cuò)誤檢測(cè)的可能性，有助于降低工作風(fēng)險(xiǎn)，提高成本效益，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2.2.3有利于整合跨專(zhuān)業(yè)與跨類(lèi)別信息

BIM技術(shù)能夠?qū)⒔ㄖ?xiàng)目各階段的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合，達(dá)到跨專(zhuān)業(yè)、跨類(lèi)別的共享目的。通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的、獨(dú)立的信息模型，可以有效地將工作團(tuán)隊(duì)中存在的溝通數(shù)據(jù)和關(guān)鍵內(nèi)容進(jìn)行有效整合，從而降低信息的流失率，實(shí)現(xiàn)提高工作資源利用率的目的。可以預(yù)見(jiàn)，BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以避免產(chǎn)業(yè)割裂引發(fā)的一系列負(fù)面問(wèn)題，降低跨專(zhuān)業(yè)、跨類(lèi)別工作發(fā)生沖突的可能性，具有積極的應(yīng)用價(jià)值。

3 BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的重要意義

3.1有利于促進(jìn)資源合理利用

在綠色公用建筑方面，我國(guó)已制定了相應(yīng)的綠色設(shè)計(jì)規(guī)范，但傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)存在著資源利用率低、材料參數(shù)難以準(zhǔn)確計(jì)算等問(wèn)題。而B(niǎo)IM技術(shù)的應(yīng)用，能夠建立相應(yīng)的建筑模型，準(zhǔn)確地計(jì)算資源的使用與材料用量，并能推算出建筑施工過(guò)程中所需的資源、所使用的材料的具體數(shù)量，如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)與節(jié)能環(huán)保理念不符的地方，可以及時(shí)作出反應(yīng)，并提出相應(yīng)的對(duì)策，以確保資源的高效利用，提高資源的利用[2]。

3.2有利于建筑設(shè)計(jì)科學(xué)性

傳統(tǒng)建筑在室內(nèi)和室外設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上，會(huì)出現(xiàn)一系列節(jié)能問(wèn)題，環(huán)保性與節(jié)能性難以保障，一定程度上制約了建筑設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中引入BIM技術(shù)，建立建筑通風(fēng)與模擬日照環(huán)境的模型，能夠提前模擬室內(nèi)外環(huán)境，提高設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和可靠性，有利于在設(shè)計(jì)中應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，確保設(shè)計(jì)滿(mǎn)足要求，提高工作效率，確保工作質(zhì)量，增強(qiáng)建筑設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

3.3有利于統(tǒng)籌自然環(huán)境與建筑工程之間的關(guān)系

將BIM技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)自然環(huán)境和建筑工程的統(tǒng)籌規(guī)劃，并通過(guò)環(huán)境控制技術(shù)驗(yàn)證建筑功能的具體實(shí)施條件，為建筑設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，推動(dòng)建筑設(shè)計(jì)工作的順利進(jìn)行。同時(shí)，利用BIM三維建模技術(shù)，具體分析幕墻的光線(xiàn)折射、墻體熱傳導(dǎo)等參數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。此外，BIM技術(shù)還能結(jié)合當(dāng)時(shí)的地形、氣候、光照等信息，驗(yàn)證建筑工程相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容中存在的問(wèn)題，并作出相應(yīng)的調(diào)整，這樣既有利于統(tǒng)籌自然環(huán)境和建筑工程的管理，又能避免設(shè)計(jì)中的節(jié)能問(wèn)題。

4 BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則

4.1和諧相處性原則

為了真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代建筑的生態(tài)性和綠色性，相關(guān)設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，必須從生態(tài)的角度關(guān)注人與自然的和諧發(fā)展，充分利用有限的生態(tài)資源，促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的有機(jī)結(jié)合，保證綠色和諧的建筑設(shè)計(jì)理念能在具體的建筑設(shè)計(jì)工作中發(fā)揮出其特有的優(yōu)勢(shì)，并與最終的設(shè)計(jì)融為一體。另外，在開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)合理地利用環(huán)保性資源，比如一些生長(zhǎng)在自然界中的綠色植物等，以此來(lái)提高綠色公共建筑的價(jià)值，充分發(fā)揮建筑的優(yōu)勢(shì)，為居民營(yíng)造一個(gè)舒適健康的使用空間，同時(shí)降低環(huán)境污染。

4.2地域性原則

我國(guó)幅員遼闊，資源豐富。雖然我國(guó)各地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平存在差異，但是目前的社會(huì)和諧發(fā)展仍是我們追求的目標(biāo)。例如，東部沿海與西部地區(qū)的建筑發(fā)展存在著明顯的差異，有些建筑技術(shù)在一個(gè)地方可以應(yīng)用，但在另一個(gè)地方卻不適用。而在新時(shí)期，要解決這些問(wèn)題，可以采用BIM技術(shù)，在設(shè)計(jì)上進(jìn)行資源整合，做好資源規(guī)劃，對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況進(jìn)行調(diào)查，然后對(duì)資源進(jìn)行科學(xué)、合理地配置。堅(jiān)持因地制宜地保護(hù)環(huán)境，比如根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r來(lái)利用對(duì)應(yīng)材料，減少運(yùn)輸成本，從而控制對(duì)環(huán)境的影響。

4.3舒適性原則

建筑設(shè)計(jì)的最終目的，是要保證建筑的外部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)都具備一定的美觀性，滿(mǎn)足人們的審美需要，同時(shí)也要使居民在居住環(huán)境中得到身心的放松，在健康的居住環(huán)境中生活，從而提高居民的生活幸福感。所以，在建筑設(shè)計(jì)與建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)從居住者的內(nèi)心需求出發(fā)，重視環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)建筑采光、通風(fēng)、供暖等方面，盡可能地滿(mǎn)足居住者的個(gè)人需要，讓居住者可以得到更好的居住體驗(yàn)。另外，在建筑材料的選擇上，應(yīng)本著低碳環(huán)保的原則，盡可能選擇性?xún)r(jià)比較高、節(jié)能環(huán)保效果更加突出的建筑材料。

5綠色公共建筑設(shè)計(jì)中BIM技術(shù)的應(yīng)用分析

5.1明確綠色公共建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)

利用BIM技術(shù)進(jìn)行綠色建筑的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員必須明確BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，了解綠色建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)，建筑能源的消耗量會(huì)受到多元因素的影響而發(fā)生波動(dòng)，例如建筑密度、設(shè)備能源、外部環(huán)境和單元的形狀，以及具體的選址廢棄物的處理等，均會(huì)對(duì)建筑物的能源消耗量產(chǎn)生影響。在運(yùn)用BIM技術(shù)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要考慮綠色公共建筑的設(shè)計(jì)目標(biāo)，整合設(shè)計(jì)流程，對(duì)場(chǎng)地改造、建筑工程項(xiàng)目選址、施工維護(hù)、工程設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行整合和分析，加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵設(shè)計(jì)內(nèi)容的掌握，明確目標(biāo)。比如，在場(chǎng)地的選址和改造過(guò)程中，要綜合考慮場(chǎng)地的規(guī)模、建筑的功能、經(jīng)濟(jì)性和施工的具體情況，從綜合的角度來(lái)考慮BIM技術(shù)的應(yīng)用，在場(chǎng)地的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，合理地利用土地資源，提高有限資源的利用率。在前期設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)人員要清楚運(yùn)用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)的任務(wù)目標(biāo)，對(duì)建筑能耗進(jìn)行分析，對(duì)建筑體形、外部維護(hù)結(jié)構(gòu)有一定的了解，同時(shí)對(duì)建筑中所用到的材料性能、平面布局等方面進(jìn)行綜合分析，提出切實(shí)可行的設(shè)計(jì)方案，確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和有效性。在使用機(jī)械設(shè)備方面，設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確機(jī)械設(shè)備的使用目的，了解機(jī)械設(shè)備的使用情況，運(yùn)用BIM模型對(duì)機(jī)械設(shè)備的使用狀況進(jìn)行模擬，計(jì)算分析材料、水電的使用量，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員需要借助BIM模型掌握建筑能耗狀況，對(duì)建筑能耗進(jìn)行分析，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)的綠色化效果，達(dá)到節(jié)能減排的目的[3]。

5.2增強(qiáng)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)協(xié)同性

在運(yùn)用BIM技術(shù)設(shè)計(jì)綠色公共建筑的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)確保各專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同性，加強(qiáng)多方人員的交流與溝通，對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的沖突和矛盾問(wèn)題加以改進(jìn)，解決不協(xié)調(diào)不合理的問(wèn)題。在BIM技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，BIM模型包含了大量的物理、幾何、拓?fù)涞刃畔ⅲ@些信息反映的內(nèi)容也不盡相同。例如，通過(guò)物理信息，設(shè)計(jì)人員可以了解各個(gè)構(gòu)件的物理特性；幾何信息能夠反映建筑物的三維空間特征；拓?fù)湫畔⒛軌蚍从硺?gòu)件之間的相互關(guān)系。所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該利用BIM技術(shù)建立建筑模型，并對(duì)工程信息進(jìn)行整合，合理開(kāi)展綠色公共建筑設(shè)計(jì)活動(dòng)，將BIM技術(shù)的功能利用起來(lái)，結(jié)合不同的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)ㄖＰ瓦M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員應(yīng)明確自己的責(zé)任，主動(dòng)轉(zhuǎn)換自己的角色，成為決策者，使設(shè)計(jì)管理在有針對(duì)性的設(shè)計(jì)活動(dòng)中發(fā)揮優(yōu)勢(shì)。通過(guò)BIM技術(shù)對(duì)建筑模型進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，模擬建筑功能，集中處理虛擬建造信息、性能信息等，在后續(xù)設(shè)計(jì)階段，將信息集中起來(lái)，進(jìn)行不同專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)調(diào)處理，確保建筑項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方案具有空間上的協(xié)調(diào)性。通過(guò)BIM模型模擬施工過(guò)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，保證設(shè)計(jì)與施工方案的直接聯(lián)系，達(dá)到協(xié)同增效的目的，縮短建筑設(shè)計(jì)周期，提升BIM技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用效果，促進(jìn)綠色建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

5.3強(qiáng)化節(jié)能理念

在綠色公共建筑設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù)，涉及很多細(xì)節(jié)問(wèn)題。在BIM軟件的幫助下，設(shè)計(jì)人員需要在細(xì)節(jié)中融入節(jié)能理念，建立模型，還原細(xì)節(jié)，通過(guò)BIM軟件的功能，將相關(guān)的建筑信息輸入模型，分析建筑能耗，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)人員可以對(duì)設(shè)計(jì)方案的物理性能、環(huán)境性能等進(jìn)行科學(xué)地評(píng)估，向著生態(tài)化、節(jié)能化的方向?qū)ㄖO(shè)計(jì)方案進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)，增強(qiáng)BIM技術(shù)的集成性應(yīng)用效果。采用數(shù)字化形式，強(qiáng)化對(duì)建筑功能特征的把握，建立BIM模型，整合大量建筑信息，為項(xiàng)目主體應(yīng)用，明確建筑形態(tài)特征等，對(duì)于建筑物的外形性能等加以明確，從系統(tǒng)的角度出發(fā)，增強(qiáng)建筑物的節(jié)能效果。通過(guò)建立BIM模型，設(shè)計(jì)人員需要借助能耗軟件的功能，對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)存在的節(jié)能問(wèn)題和缺陷進(jìn)行改進(jìn)，準(zhǔn)確模擬建筑能耗，掌握全年綠色公共建筑的能耗狀況，并以此為基礎(chǔ)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行合理的規(guī)劃和改進(jìn)。

5.4室外環(huán)境設(shè)計(jì)

綠色公共建筑設(shè)計(jì)人員應(yīng)立足于建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和國(guó)家現(xiàn)行政策需求，加強(qiáng) BIM技術(shù)的合理應(yīng)用，并將其應(yīng)用于室外環(huán)境設(shè)計(jì)中，預(yù)防與治理公共建筑的光污染、噪聲污染。比如，利用BIM技術(shù)，引入Ecotect分析軟件，對(duì)建筑門(mén)窗進(jìn)行研究和分析公共建筑在寒冷的天氣時(shí)也可以形成太陽(yáng)照射陰影，這說(shuō)明了公共建筑在最不利的位置，也可以在8：00-14：00期間獲得陽(yáng)光照射，說(shuō)明設(shè)計(jì)方案能夠滿(mǎn)足建筑日照要求。同時(shí)在設(shè)計(jì)綠色公共建筑時(shí)，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合人性化的理念，在室外環(huán)境的設(shè)計(jì)中考慮多項(xiàng)要素，例如人行區(qū)風(fēng)速要素、自然通風(fēng)要素等。依據(jù)綠色建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)有關(guān)的因素進(jìn)行有效地控制，例如建筑周邊人行區(qū)風(fēng)速應(yīng)不超過(guò)5m/s，通過(guò)應(yīng)用BIM技術(shù)，采取CFD的方式模擬室外風(fēng)環(huán)境，計(jì)算建筑物周?chē)诵袇^(qū)內(nèi)的風(fēng)速，判定公共建筑設(shè)計(jì)效果。此外，針對(duì)不同季節(jié)、不同工況開(kāi)展研究，依據(jù)周?chē)L(fēng)場(chǎng)的空氣齡、建筑物表面風(fēng)壓、周?chē)L(fēng)場(chǎng)風(fēng)速等相關(guān)指標(biāo)，進(jìn)行模擬計(jì)算，并借助求解器提取建筑物坐標(biāo)，建立室外風(fēng)環(huán)境模擬模型，在區(qū)域環(huán)境的綜合考量中，獲取氣象平均數(shù)據(jù)信息。例如對(duì)夏秋季節(jié)的氣象數(shù)據(jù)、過(guò)渡季節(jié)的氣象數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算，確保項(xiàng)目人行區(qū)域的環(huán)境舒適，能夠滿(mǎn)足人們的生活需求。

6結(jié)論

在新時(shí)期的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，任何一項(xiàng)事業(yè)的發(fā)展，都離不開(kāi)信息技術(shù)，尤其是建筑工程，利用建模的方法，可以全面地分析各種所應(yīng)用的技術(shù)，逐漸意識(shí)到通過(guò)了解和掌握事物的本質(zhì)對(duì)事物實(shí)行優(yōu)化。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，BIM技術(shù)的應(yīng)用對(duì)建筑行業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響，推動(dòng)了公共建筑的綠色發(fā)展，所以將BIM技術(shù)應(yīng)用到綠色公共建筑中具有重要意義。

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