BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用
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摘要：bim技術(shù)作為一種智能技術(shù)，具有3D建模以及數(shù)據(jù)采集和工程管理多種功能，其在綠色建筑設(shè)計(jì)中，可以結(jié)合環(huán)保理念，對(duì)施工環(huán)境、施工過(guò)程以及建筑形狀以及彼此關(guān)聯(lián)予以考充分慮，從而使得整體建筑符合現(xiàn)代綠色環(huán)保理念，與自然環(huán)境達(dá)到高度統(tǒng)一，而且在綠色建筑群規(guī)劃、建筑水文地質(zhì)管理、給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、采光設(shè)計(jì)等方面都有一定優(yōu)勢(shì)。本論文對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行探討，希望對(duì)綠色建筑設(shè)計(jì)有所幫助。
關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；綠色建筑；綠色設(shè)計(jì)；環(huán)保建筑
1BIM技術(shù)特點(diǎn)
BIM技術(shù)采集了和建筑有關(guān)的所有信息，然后在相關(guān)命令之下實(shí)現(xiàn)仿真模擬建筑，從而使得建筑設(shè)計(jì)師、建設(shè)單位以及施工單位能夠更好地理解建筑和自然、建筑和建筑、建筑內(nèi)部、建筑和能源的關(guān)系。其涉及到了具體施工環(huán)節(jié)當(dāng)中人力配置、原材料質(zhì)量控制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等管理內(nèi)容，對(duì)于工程造價(jià)有著相應(yīng)的調(diào)整作用，能夠幫助施工企業(yè)實(shí)現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出。總而言之，BIM技術(shù)屬于多元功能軟件，使得傳統(tǒng)工程管理難題迎刃而解。BIM技術(shù)給設(shè)計(jì)師插上了翅膀，其不再將大量精力用于2D技術(shù)的圖紙之上，而是可以通過(guò)BIM技術(shù)的3D建模功能使得設(shè)計(jì)方案更加直觀，從而找到設(shè)計(jì)中的不足，做到動(dòng)態(tài)調(diào)整。另外，建設(shè)方發(fā)起綠色建筑招標(biāo)，施工企業(yè)便可以讓本企業(yè)的設(shè)計(jì)師利用BIM技術(shù)來(lái)體現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)意，從而在招標(biāo)過(guò)程中獨(dú)樹一幟，增加中標(biāo)幾率［1］。
2BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用
BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)當(dāng)中幾乎無(wú)處不在，其具有強(qiáng)大的3D建模、數(shù)據(jù)分析、資源整合等功能，使得設(shè)計(jì)師如虎添翼。具體來(lái)說(shuō)，其能在設(shè)計(jì)過(guò)程中發(fā)揮作用，如建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、建筑區(qū)域水文地質(zhì)分析管理、建筑群和環(huán)境關(guān)系設(shè)計(jì)、建筑造型和內(nèi)部空間開發(fā)設(shè)計(jì)、建筑當(dāng)中能源利用設(shè)計(jì)、施工環(huán)節(jié)的施工環(huán)境以及施工管理設(shè)計(jì)。
2．1建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)
即建筑群的規(guī)劃，比如規(guī)劃區(qū)土地資源利用，建設(shè)面積、建筑面積、植被面積的規(guī)劃。規(guī)劃過(guò)程中可以輸入國(guó)內(nèi)外綠色建筑群規(guī)劃的相關(guān)參數(shù)，從而形成具體的土地資源利用規(guī)劃平面圖。另外，可利用該技術(shù)來(lái)匹配社會(huì)公共服務(wù)系統(tǒng)，確保建筑群公共服務(wù)系統(tǒng)完備，使得建筑群在交通、就醫(yī)、就學(xué)等方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。具體操作是將附近相關(guān)社會(huì)機(jī)構(gòu)納入到規(guī)劃當(dāng)中，通過(guò)BIM技術(shù)映射到具體的平面圖里，利用該技術(shù)具有的計(jì)算和評(píng)價(jià)功能，對(duì)現(xiàn)有的規(guī)劃予以分析，最終形成最佳的設(shè)計(jì)布局。
2．2建筑水文地質(zhì)管理
綠色建筑設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)一樣，都需要對(duì)建筑區(qū)域水文地質(zhì)予以充分分析，避免其因?yàn)閷?duì)建筑體的影響而導(dǎo)致局部沉降。一旦出現(xiàn)沉降，就意味著浪費(fèi)大量的資源，這和綠色理念相違背。在具體的管理當(dāng)中，對(duì)之前水文地質(zhì)數(shù)據(jù)予以充分分析，將獲得的核心數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算最終確定具體的地基工程方案。這種方案比較周密，包括了各種施工風(fēng)險(xiǎn)以及應(yīng)對(duì)措施。
2．3建筑和自然環(huán)境設(shè)計(jì)
綠色建筑設(shè)計(jì)講究的是和自然和諧統(tǒng)一，如果達(dá)不到這一要求，就不能稱之為綠色建筑設(shè)計(jì)。而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，很難將周圍自然環(huán)境比如山、河、湖泊等自然資源考慮在內(nèi)。BIM技術(shù)出現(xiàn)之后，不僅可以將建筑從顏色、形狀、層級(jí)、方向、布局等予以科學(xué)合理布局，還能考慮到自然和建筑之間形成的熱島效應(yīng)，使得建筑群錯(cuò)落有致，使建筑群內(nèi)擁有足夠的綠色植被，從而形成自然降熱系統(tǒng)，切斷了熱島形成鏈條。
2．4建筑形狀以及內(nèi)部設(shè)計(jì)
綠色建筑設(shè)計(jì)也需要?jiǎng)?chuàng)意，而建筑創(chuàng)意首先是造型創(chuàng)意，即第一眼讓人能夠記住建筑，將其當(dāng)成當(dāng)?shù)氐貥?biāo)。在此環(huán)節(jié)可以利用智能終端獲取周圍建筑造型的圖片信息，將這些信息輸入系統(tǒng)，BIM軟件系統(tǒng)就會(huì)充分地進(jìn)行造型分析，最終形成獨(dú)特的造型設(shè)計(jì)方案，使得建筑造型有別于其他建筑，同時(shí)又不會(huì)特別突兀，達(dá)到了既融入環(huán)境又彰顯自我的目的。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，從業(yè)人才水平越來(lái)越高，造型創(chuàng)意成為了人才競(jìng)爭(zhēng)的基本內(nèi)容，而BIM技術(shù)的出現(xiàn)給與了設(shè)計(jì)師建筑造型創(chuàng)意更多靈感。當(dāng)然，在很多招標(biāo)過(guò)程中，獨(dú)特的造型往往可以增加中標(biāo)幾率，這也是有實(shí)力的建設(shè)單位、施工單位以及建筑設(shè)計(jì)師愿意使用該軟件的原因［2］。
2．5能源利用設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)設(shè)計(jì)工具當(dāng)中的CAD技術(shù)可以設(shè)計(jì)平面圖、剖面圖，甚至于在一些能源設(shè)計(jì)中也能發(fā)揮一定作用，但是大部分都是針對(duì)于建筑的組成部分，而對(duì)于具體能源利用數(shù)據(jù)計(jì)算如科學(xué)合理設(shè)計(jì)給排水系統(tǒng)、電能綜合利用、通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、光能利用等方面無(wú)能為力。這些涉及到具體能源設(shè)計(jì)的方面還需要依靠BIM技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。特別是在太陽(yáng)能、風(fēng)能利用方面，BIM技術(shù)擁有巨大優(yōu)勢(shì)，將采集到的基本數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，其就可以轉(zhuǎn)化成為具體的模型，為綠色建筑群匹配相應(yīng)的風(fēng)能、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化電能的方案。
2．5．1給排水設(shè)計(jì)
1）協(xié)同設(shè)計(jì)。即不僅能夠進(jìn)行平面設(shè)計(jì)，還能進(jìn)行立體設(shè)計(jì)，使得給排水管道以及水流量等得到具體體現(xiàn)，更能對(duì)高層水壓予以模擬，從而幫助設(shè)計(jì)師進(jìn)行科學(xué)的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確保高層用戶能得到足量的水流，滿足日常所需。2）在材料選擇方面，BIM系統(tǒng)擁有大量的給排水材料信息，可以幫助設(shè)計(jì)師選擇最合理的材料。3）在管道布局上可以利用BIM模擬技術(shù)來(lái)了解方案中存在沖突之處，然后進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，規(guī)避了傳統(tǒng)CAD設(shè)計(jì)帶來(lái)的投產(chǎn)后管道沖突問(wèn)題。4）在給排水附屬設(shè)施安裝過(guò)程中，可以利用BIM技術(shù)來(lái)予以模擬，從而避免安裝矛盾，使得安裝工作能夠有條不紊。一般操作中，可以建立3D模型，再推出四維安裝進(jìn)度表，從而確保施工程序的科學(xué)化、簡(jiǎn)潔化，避免二次返工造成的時(shí)間以及其他資源浪費(fèi)［3］。
2．5．2電能利用設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)顯示，一度電可以生成960gCO2，對(duì)于一個(gè)帶有亮化工程的社區(qū)來(lái)說(shuō)，其產(chǎn)生的CO2需要用t來(lái)作單位。傳統(tǒng)CAD在電能設(shè)計(jì)當(dāng)中，只能對(duì)管線布局等予以幫助，但是卻不能有效計(jì)算出亮化工程和環(huán)境污染之間的關(guān)系，難以尋找到二者的平衡點(diǎn)。BIM技術(shù)可以進(jìn)行能耗分析，即對(duì)建筑區(qū)目前空氣當(dāng)中有害氣體的含量進(jìn)行計(jì)算，從而最終確定綠色建筑群量化工程規(guī)模。即不再限于綠色建筑本身，更考慮到了周圍大環(huán)境的負(fù)載能力。而且，BIM技術(shù)還能在具體布線、電氣設(shè)備布局安裝等方面予以演示，使得線路布局更加合理，電器設(shè)備安裝更為規(guī)范。
2．5．3采光設(shè)計(jì)
隨著生活水平的提高，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來(lái)越高，采光權(quán)的出臺(tái)便是證明。采光涉及到了窗子的面積和材質(zhì)，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中利用的渲染軟件對(duì)于房間內(nèi)的自然光表現(xiàn)不佳。主要是視角單一，光線沒(méi)有層次感，看起來(lái)生硬虛假。BIM技術(shù)則可以采集房間布局、窗子采光面積、窗戶玻璃材質(zhì)等信息，然后再智能構(gòu)圖，設(shè)計(jì)師可以動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)虛擬光源，從而觀察房間當(dāng)中的采光度、明暗度，甚至于虛擬早晨、中午、傍晚的陽(yáng)光變化情況。另外，對(duì)于室內(nèi)采光還包括燈具光線的設(shè)計(jì)，比如廚房光源、臥室光源、客廳光源，設(shè)計(jì)師往往要向業(yè)主提供效果圖，此時(shí)一般設(shè)計(jì)師都會(huì)依靠經(jīng)驗(yàn)來(lái)輸入相關(guān)參數(shù)來(lái)進(jìn)行渲染，很多時(shí)候這種渲染并不能和實(shí)際相符，往往會(huì)導(dǎo)致裝修后業(yè)主大失所望。BIM技術(shù)在這種戶型內(nèi)部電能設(shè)計(jì)方面，因?yàn)槠鋼碛袕?qiáng)大的3D建模功能，而且含有了設(shè)計(jì)方案中所有信息，會(huì)使得效果圖更加逼真。
2．5．4暖通設(shè)計(jì)
暖通設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)中同樣是二維技術(shù)，這樣的圖紙不具有立體性，只有擁有一定專業(yè)基礎(chǔ)的施工人員才能讀懂這樣的二維圖紙，而且一旦理解錯(cuò)誤，對(duì)于安裝會(huì)帶來(lái)很大的負(fù)面影響。BIM技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上擁有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)：①可以將空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)錄入系統(tǒng)，從而形成對(duì)應(yīng)的三維立體模型，這種模型構(gòu)建之后，可以使得施工隊(duì)伍能夠明了各部分施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；②空調(diào)系統(tǒng)屬于隱蔽工程，通過(guò)BIM技術(shù)可以將其中關(guān)鍵部分予以顯示說(shuō)明，使得前后工序能夠有效對(duì)接，杜絕施工盲區(qū)，避免二次返修；③對(duì)于設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，利用BIM技術(shù)可以反復(fù)調(diào)整方案，最終形成最合理的設(shè)計(jì)思路，也可以在反復(fù)演示中尋找設(shè)計(jì)短板針對(duì)性調(diào)整，使得設(shè)計(jì)方案更加完美；④可以圍繞綠色理念，實(shí)現(xiàn)最佳的系統(tǒng)配置，省電節(jié)能，實(shí)現(xiàn)綠色暖通系統(tǒng)，比如對(duì)暖通系統(tǒng)進(jìn)行管線優(yōu)化、結(jié)構(gòu)調(diào)整，同時(shí)進(jìn)行風(fēng)向以及環(huán)境分析，確保暖通工作效率，消除其中噪音因素；⑤冷熱源設(shè)計(jì)中的BIM技術(shù)應(yīng)用，冷熱源在暖通設(shè)計(jì)中非常重要，BIM可以對(duì)此提供更多選擇，使得設(shè)計(jì)師在系統(tǒng)提醒下，結(jié)合工程所在地氣候特點(diǎn)，形成針對(duì)性的冷熱源設(shè)計(jì)［4］。
2．5．5外墻保溫設(shè)計(jì)
目前外墻保溫有兩種模式，一種是擠塑板模式，一種是外墻保溫磚模式。兩種模式都需要進(jìn)行一定的計(jì)算，確保原材料合理利用。另外，保溫磚模式需要對(duì)墻體荷載等進(jìn)行計(jì)算，而這些傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)很難實(shí)現(xiàn)。BIM技術(shù)融入其中，可以對(duì)外墻保溫形成基層、保溫層、外層等層面形成負(fù)載分布，利于科學(xué)配置錨件，使得墻面磚獲得均勻支撐。再者，外墻保溫容易出現(xiàn)冷橋，利用BIM技術(shù)可以對(duì)冷橋部位予以測(cè)算，利于設(shè)計(jì)師形成應(yīng)對(duì)方案。在有的綠色建筑設(shè)計(jì)中，會(huì)將外墻獲得的自然溫度匯集到采暖系統(tǒng)當(dāng)中，這樣的精密設(shè)計(jì)也需要BIM技術(shù)來(lái)配合［5］。
2．6施工環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)
2．6．1施工環(huán)境
綠色建筑設(shè)計(jì)不僅針對(duì)建筑本身，而且要考慮到具體施工當(dāng)中和環(huán)境的關(guān)系，從而確保最好的綠色效應(yīng)。比如要考慮到施工揚(yáng)塵、噪音、用水、用電等。BIM技術(shù)擁有豐富的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，其可以為設(shè)計(jì)師提供相關(guān)數(shù)據(jù)作為參考，利于形成周密的施工方案。比如可以利用BIM技術(shù)三維模型對(duì)施工環(huán)境予以立體體現(xiàn)，對(duì)影響施工的環(huán)境因素比如天氣、水文地質(zhì)、大型設(shè)備等因素進(jìn)行充分計(jì)算，利于形成風(fēng)雨天氣施工防護(hù)、局部樁基工程、設(shè)備運(yùn)行安全防護(hù)等方案。特別是吊車等大型設(shè)備的空中操作，需要利用BIM來(lái)予以確認(rèn)其操作往復(fù)路線，避免彼此干擾。
2．6．2施工過(guò)程
首先，在綠色建筑設(shè)計(jì)階段，要考慮到工程施工當(dāng)中的組織架構(gòu)，而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中這一環(huán)節(jié)比較薄弱，大部分都是傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)映射，BIM技術(shù)擁有相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，會(huì)為設(shè)計(jì)師提供參考，這些數(shù)據(jù)也可以直接被施工隊(duì)伍采用形成對(duì)應(yīng)的管理架構(gòu)，利于各部門互通有無(wú)，實(shí)現(xiàn)信息共享。然后，施工過(guò)程中對(duì)于材料的利用要進(jìn)行充分計(jì)算，避免原材料浪費(fèi)，降低施工成本。其次，可以按照施工圖紙進(jìn)行充分計(jì)算，對(duì)人力進(jìn)行科學(xué)分配，從而形成最合理的安排，發(fā)揮人力資源作用同時(shí)，降低勞動(dòng)力成本。再次，對(duì)隱蔽工程進(jìn)行演示，方便了解其中的關(guān)鍵點(diǎn)，從而利于工程監(jiān)理、項(xiàng)目經(jīng)理掌握施工質(zhì)量，杜絕施工盲區(qū)。此外，要形成安全管理模型，設(shè)定安全管理架構(gòu)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效調(diào)度，避免高空墜物等施工風(fēng)險(xiǎn)［6］。
3總結(jié)
BIM技術(shù)和傳統(tǒng)設(shè)計(jì)區(qū)別在于，可以實(shí)現(xiàn)三維模擬，從而便于尋找設(shè)計(jì)方案的不足，使得綠色環(huán)保理念得到充分植入；在能源方面可以做到精細(xì)計(jì)算，不再需要設(shè)計(jì)師進(jìn)行繁雜的測(cè)算；可以充分采集自然環(huán)境數(shù)據(jù)，使得建筑群和自然達(dá)成和諧統(tǒng)一?？偠灾?，在BIM技術(shù)之下，綠色建筑設(shè)計(jì)不再局限建筑本身，而是將綠色理念無(wú)限放大，追求最大程度的綠色效應(yīng)和效益。
參考文獻(xiàn)：
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作者：卜濤 鹿瑤 單位：重慶城市職業(yè)學(xué)院