BIM技术在绿色建设设计中的应用探究

BIM技术在绿色建设设计中的应用探究

宓恺毛静文

宓恺毛静文

浙江天尚建筑设计有限公司浙江杭州310000

【摘要】目前，我国政府加大绿色建筑的推广力度，实现城市建设与自然环境的和谐相处。建筑信息模型（BIM）是通过模拟软件，对建筑进行模拟设计和施工，以此提高建筑效率。BIM可以提高建筑生命周期中，输入、输出和管理数据的准确性。本文主要分析BIM技术在建筑领域中的应用，包括：采光、日照、风力等方面，发挥其在概念设计、深化设计，以及施工设计方面的优势，创建和谐的舒适环境。

【关键词】BIM；绿色设计；建设设计；应用研究

引言

随着社会的不断发展，城市建设速度逐渐加快，随之而来的是巨大的建筑能耗。这样不仅严重限制社会经济的持续发展[1]，而且影响人类社会与周围环境的和谐。我国政府已经认识到这一问题，大力推行绿色建筑。绿色建筑的意义是在建筑的生命周期内，实现节水、节电、节材，并减少对环境的破坏。绿色建筑可以为城市居民提供舒适的居住环境，而且可以实现人与自然的和谐相处。BIM（英文：BuildingInformationModeling）技术可以通过三维模拟，准确输出、输入和管理相关数据，解决了城市发展出现的问题。

1.BIM的基本概念

“BIM”最早由美国建筑师Jerry-Laiserin提出，并在全球范围内流向，其含有是将建筑信息数字化。BIM可以提高工程数据的精准度，保证信息的顺利交换。BIM虽然于2002年提出，但是尚未概括出准确的定义。目前，BIM概念可以概括为三层含义：1）BIM属于一种模拟应用软件；2）BIM属于建筑设计和文档的转化过程；3）BIM属于新的实现理念，是新政策、新合同和新模型，依据新合作的综合构建。目前，我国工程领域对BIM的认识仅仅停留在第一层面，即BIM属于一种构建模型。部分企业实现了建筑设计和文档之间转化，尚未实现向新政策、新理念、新合同和新模型的构建。

2.BIM技术在绿色建筑设计中的应用

2.1室外环境方面的应用

2.1.1提升建筑的采光性

BIM使用玻璃幕墙进行设计，延长建筑采光和日照的时间，符合国家规定的住宅建筑日照>2h的要求。设计方提供建筑平面图、建筑设计说明、设计效果图等方面的报告，并由第三方进行审计和分析[2]。在总平面图中明确设计空间与施工空间之间的相邻关系，并附带幕墙的采光说明。在BIM软件中输入专项信息，并转化为日照分析软件格式，经模型简单调整，得出分析报告，提高绿色建筑设计的准确性。

2.1.2提高建筑的舒适性

国家规定建筑物周围的居民区，风速保持在5m/s以上的速度。设计方提供总平面图以后，第三方进行风环境测试，包括：居民区1.5m内的风速。在BIM软件中输入上述信息，转化风环境分析软件格式，经模型简单调整后，可以进行风环境模拟，并得出相应的结果。

2.2节水、节能方面的应用

2.2.1确保围护结构的热工性能

节能水平的主要判断指标就是围护结构的热工性能，其主要通过权衡判断方法和能耗计算来获得。权衡判断法是通过参照建筑的全年采暖和空调能耗，之后对设计建筑的能耗进行计算，比较两者之间的结果。如果后者的计算数据小于前者，就代表维护结构的热工性能符合要求。一旦后者的计算数据大于前者，就需要对建筑本身进行重新计算，直到符合相关要求。需要注意的是，参照建筑的朝向、形态、大小，要与设计建筑相同[3]，而且参照建筑维护结构的热工性能处于参照标准之内。设计方面提供总平面图、维护结构详图，并在图中附带热工性能参数。在BIM模拟软件中，设计者输入上述信息，包括：热工性能、围护结构参数，以及节能标准，并对热工性能范围进行判断，以及节省人工统计时间。

2.2.2建利于夏季通风冬季采暖

绿色建筑讲究布局和朝向，实现夏季的良好通风，冬季有效采暖。建设方面提供总平面图、施工图，以及相关说明，第三方对风效进行实验，依据简明扼要的原则，进行相关数据模拟，包括：模型计算、初始条件，以及参数计算，如图1所示。在BIM软件中，输入专项信息，相关信息转化为环境分析的数据格式，经模型调整，进行相应的采光、通风优化。

图1风效优化分析图

2.3绿色建筑材料方面的应用

在进行绿色建筑材料选择过程中，选择绿色建筑材料，防止对周围自然环境的污染。在BIM模拟软件中，利用明细功能表，选择绿色建筑材料的种类，并计算其中的重量，最终判断材料的节能情况，以及统计维护结构的热工性能。

2.4室内环境质量

2.4.1建筑室内指标符合国家现行标准

建筑室内指标包括：照度、显色指数、眩光指数等，照明设计需要将灯具、自然光等因素融合在内，实现最大照明、最大技能，保证照明功率值符合国家标准，即暖白色（3000K）、冷白色（4000K）和日光色（6500K）。同时，根据《建筑照明设计标准》，在办公室内采用3300K-5300K的灯具。建设方提供详细的施工图、性能说明书，并明确相应的参数。BIM技术利用相关参数，进行照明、风环境、日照等分析，并进行相应判断。

2.4.2采用可调节外遮阳

由于绿色建筑受到太阳光直射，特别是东面、南面的窗户，使得室内环境过热，如图2所示。绿色建筑需要采用适当的遮阳材料，以此达到遮阳的目标，而且可以兼顾通风和采光。设计遮阳形式时，要谨慎对待，适当增加阳光反射玻璃，镀层阳光膜，增加活动百叶窗等。遮阳措施的采用要适当，一般控制在20-60%之间，这样可以达到遮阳的目的，而且可以满足室内的自然采光需求。BIM利用建设方提供的施工图纸，以及设计说明，采取恰当的阳光控制策略，对绿色建筑进行遮阳、风环境分析，保证绿色建筑的遮阳效果。

图2BIM朝向分析图

3基于BIM的绿色建筑设计

3.1概念设计阶段

概念设计属于绿色建筑项目的初期构思，具有创新性、新颖性，而且设计方案比较多。概念设计需要明确绿色建设的整体框架，各个空间的结构分配，以及建筑外观和体量等。BIM模型的概念设计，需要建筑师、工程师和施工方的共同参与，实现绿色建筑的设计目标。通过大家的详细分析，将采光、照明和风环境项目进行分解，得出比较合理的解决措施。概念设计处于前期基础设计，从宏观上把握施工方和建设方面的要求，并合理分配各自的任务。

3.2深化设计阶段

深化设计需要联合多个学科，诸如流体力学、动力学、静力学、热力学等，将建筑进行整体分割，并构建合理的建筑模型。深化设计需要大量的时间，而且对不合理的地方进行指导，让设计方案更加合理。BIM技术通过跨专业的整体设计，简化建模过程的，实现不同接口之间的连接。虽然部分建筑属性具有较高的专业性，但是BIM技术仍然可以发挥自身优势，详细分析建筑内部属性。

3.3施工图绘制阶段

施工图是建筑施工的主要依据，设计方需要花费大量的时间进行绘制，以此满足各项施工图的要求。BIM的技术优势之一就是绘制施工图，通过深入的三维模拟，生成平面、立面、剖面图纸。工作人员仅仅需要将上述图形扩大，就可以得到所需楼层的施工图。然而，施工图仍然是主要的施工指导图，BIM生成的模型只是一种建模附属品。未来，BIM模型图将会代替施工图，设计者仅需要将数据准确输入，就可以生成相应图纸，防止设计中人为因素的出现，简化图纸设计过程。

4结语

综上所述，我国建设行业处于高速发展阶段，高能耗、高投入、低产出和低效益，一直是束缚我国建筑发展的绊脚石。绿色建筑是我国向节约性社会转型的目标，BIM是这一目标实现的工具，两者的有效结合具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]周迎.基于BIM技术绿色建筑的结构设计应用研究[J].低碳世界，2014，（14）：214-215.

[2]郭荣军，刘敬东，王玺文.基于BIM的绿色建筑室内空气质量改善研究[J].家具与室内装饰，2014，（6）：62-63.

[3]袁捷.浅谈基于BIM的工程项目管理构建和应用实践[J].绿色建筑，2015，（2）：58-60.