基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計研究

董梁，陳紅宇

（1.鎮(zhèn)江新區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)局，江蘇鎮(zhèn)江212132；2.江蘇圌山旅游文化發(fā)展有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212132）

基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計研究

董梁1，陳紅宇2

（1.鎮(zhèn)江新區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)局，江蘇鎮(zhèn)江212132；2.江蘇圌山旅游文化發(fā)展有限公司，江蘇鎮(zhèn)江212132）

隨著綠色建筑的不斷普及，如何改變“傳統(tǒng)設(shè)計+綠色建筑咨詢”的模式并提高綠色建筑的設(shè)計效率和質(zhì)量成為制約綠色建筑快速健康發(fā)展的一個瓶頸。本文通過對BIM技術(shù)軟件的應(yīng)用研究，從設(shè)計優(yōu)化、模擬實驗和建筑性能分析等方面對BIM技術(shù)軟件的優(yōu)越性進行了闡述，在設(shè)計階段達到節(jié)材、節(jié)能、節(jié)水的目的，并對運營階段室內(nèi)環(huán)境的改善起到了很大作用，為未來綠色建筑設(shè)計的發(fā)展提供了參考。

BIM；綠色建筑；設(shè)計優(yōu)化

0 引言

2013年，兩部委《綠色建筑行動方案》的出臺將綠色建筑的推廣及建設(shè)提上了一個新臺階，綠色建筑的建設(shè)也由鼓勵向強制過渡，按照目標要求，“十二五”期間，全國要完成新建綠色建筑10億m2，到2015年末，20%的城鎮(zhèn)新建建筑達到綠色建筑標準要求。這就意味著綠色建筑的建設(shè)量將會大幅增加，以江蘇省為例，2008年，江蘇省第一個綠色建筑無錫萬達廣場C、D區(qū)住宅獲得一星級綠色建筑設(shè)計標識，2014年新增綠色建筑232個，新增面積2312.73萬m2，截止2014年底，江蘇省共有綠色建筑566個，建筑面積達6055.64萬m2。相對于非綠色建筑，綠色建筑設(shè)計人員需要更多地創(chuàng)建和分析建筑模型，比如能耗分析、日照分析、室外風環(huán)境模擬等，面對如此巨大的綠色建筑增量，如何提高設(shè)計的效率和質(zhì)量成為亟待解決的問題，BIM技術(shù)的出現(xiàn)無疑成為解決此類問題的有效途徑之一。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國是首批應(yīng)用BIM的國家之一，自2002年起，BIM技術(shù)迅速發(fā)展，美國總務(wù)管理局（GSA）推行了3D-4D-BIM計劃，協(xié)助和支持超過35個項目中應(yīng)用3D、4D和BIM技術(shù)，并積極探討項目全壽命周期BIM技術(shù)的應(yīng)用、如空間規(guī)劃驗證、人流模擬、安全模擬、能耗模擬和可持續(xù)發(fā)展模擬等。自2007年起，要求所有重要項目必須應(yīng)用BIM進行空間規(guī)劃驗證。另外，美國陸軍工程兵（USACE）在2006年發(fā)展了一個為期15年的BIM發(fā)展大綱，美國國家建筑科學(xué)研究院下屬的美國國家BIM標準項目委員會（theNationalBuilding InformationModelStandardProjectCommittee-United States，NBIMS-US）也在2007年12月發(fā)布了美國國家BIM標準的第一部分，主要包括信息交換和開發(fā)過程等方面的內(nèi)容，明確了BIM過程和工具的各方定義、相互之間數(shù)據(jù)交換的編碼，使不同部門可以開發(fā)充分協(xié)商一致，更好地實現(xiàn)協(xié)同[1]。2012年5月，NBIMS-US發(fā)布國家BIM標準的第二版，也被稱為是第一份基于共識的BIM標準。在綠色建筑的BIM應(yīng)用方面，根據(jù)麥克勞希爾建筑公司在2010年的調(diào)研報告顯示，在綠色建筑中應(yīng)用BIM的受訪者當中有78%表示在三年內(nèi)會利用BIM軟件，49%的綠色建筑的BIM從業(yè)人員在50%以上的項目中使用BIM，相比之下，只有28%的非綠色建筑的BIM公司在50%以上的項目使用BIM，因為綠色建筑BIM從業(yè)人員需要更多地創(chuàng)建和分析建筑模型。

我國工程建設(shè)行業(yè)從2003年開始引進BIM技術(shù)，根據(jù)《中國商業(yè)地產(chǎn)BIM應(yīng)用研究報告2010》和《中國工程建設(shè)BIM應(yīng)用研究報告2011》顯示，關(guān)于BIM的知曉程度從2010年的60%提升至2011年的87%，2011年，共有39%的單位表

示已經(jīng)使用了BIM相關(guān)軟件，而其中以設(shè)計單位居多。2010年，清華大學(xué)通過研究，參考NBIMS，結(jié)合調(diào)研提出了中國建筑信息模型標準框架（ChineseBuildingInformationModelingStandard，簡稱CBIMS），并且創(chuàng)造性地將該標準框架分為面向IT的技術(shù)標準與面向用戶的實施標準，2012年1月，住建部《關(guān)于印發(fā)2012年工程建設(shè)標準規(guī)范制訂修訂計劃的通知》宣告了中國BIM標準制定工作的正式啟動。在產(chǎn)業(yè)界，前期主要是設(shè)計院、施工單位、咨詢單位等對BIM進行一些嘗試。最近幾年，隨著業(yè)主對BIM的認知度也在不斷提升，BIM已經(jīng)是企業(yè)參與大型項目的門檻，目前，大中型設(shè)計企業(yè)基本上擁有了專門的BIM團隊，有一定的BIM實施經(jīng)驗。在綠色建筑的BIM應(yīng)用方面，隨著綠色建筑和BIM系統(tǒng)的普及，越來越多的綠色建筑項目采用BIM系統(tǒng)，例如國家海洋博物館等，但是大部分綠色建筑項目BIM的應(yīng)用還停留在設(shè)計和施工階段，運營維護階段尚處于探索研究中。

2 基于BIM技術(shù)的綠色設(shè)計

2.1 基于BIM技術(shù)的設(shè)計優(yōu)化

BIM技術(shù)雖然并非是因綠色建筑而興起的，但是不可否認，BIM技術(shù)的應(yīng)用為綠色建筑的發(fā)展和變革帶來了全新的局面。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，建設(shè)項目前期設(shè)計對整個項目投資的影響在80%以上，其中，結(jié)構(gòu)成本分別占到普通住宅和普通公建建安成本的70%和50%以上，因此，利用BIM技術(shù)的先天優(yōu)勢對建筑進行設(shè)計優(yōu)化顯得格外重要[2]。首先，BIM模型可以通過三維模式立體直觀地展示出來，提升各專業(yè)間的溝通效率，能有效避免傳統(tǒng)設(shè)計中可能會出現(xiàn)的錯漏等問題，而圖紙錯誤和設(shè)計變更的減少，相應(yīng)的就帶來了工程返工、材料浪費等情況的出現(xiàn)；其次，可以通過BIM技術(shù)對地基基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件和外立面進行優(yōu)化設(shè)計，達到節(jié)材效果；第三，BIM技術(shù)的應(yīng)用有效解決了大型公建項目管線碰撞問題，因為BIM軟件在這方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，例如BIM軟件可以集成管線的各項信息數(shù)據(jù)，可以檢測管線之間以及管線與土建之間的碰撞問題，可以對管線標高進行精確定位，直觀的反映樓層凈高，還可以以漫游的形式進行管線的預(yù)覽，從而達到管線優(yōu)化設(shè)計的目的。設(shè)計優(yōu)化的過程，最大限度的達到了綠色建筑節(jié)材的目的。

2.2 基于BIM技術(shù)的模擬實驗分析

對于綠色建筑的模擬實驗分析主要包括日照分析、室外風環(huán)境模擬分析，室內(nèi)自然通風模擬分析、采光模擬分析和室外噪聲模擬分析等，目前市面上比較常用的模擬軟件有用于日照分析的Sunlight，用于室外風環(huán)境分析和室內(nèi)通風模擬的AirPak、FLUENT、ANSYS，用于室內(nèi)自然采光分析Radiance，用于室外噪聲模擬的RAYNOISE、SoundPLAN、Cadna/A等。這些軟件各有各自的獨特模型，彼此之間相互獨立，采用每一個軟件大多數(shù)都要進行重新建模，并且采購成本相對較高?？紤]到單機版的BIM軟件目前也無法實現(xiàn)BIM的共享協(xié)同價值，未來BIM的發(fā)展模式是利用“互聯(lián)網(wǎng)+”思維發(fā)展創(chuàng)建具有協(xié)同功能的BIM軟件平臺，將軟件的數(shù)據(jù)接口打通，實現(xiàn)模型數(shù)據(jù)共享。

2.3 基于BIM技術(shù)的建筑性能分析

建筑能耗分析是綠色建筑設(shè)計過程中重要的一環(huán)，也直接關(guān)系到綠色建筑的實際效果，目前國內(nèi)比較常用的分析軟件包括DOE.2、EnergyPlus、DeST和PKPM等，其中以中國建筑科學(xué)研究院的PKPM軟件最為常用，首先，由于建設(shè)項目所處的現(xiàn)實環(huán)境復(fù)雜多變，每個項目的功能各不相同，而這些軟件在形式、功能、操作、系統(tǒng)模型假設(shè)和適用對象上均不盡相同，使用單位在軟件的選取上存在一定困難；其次，這些軟件存在一定的缺點，比如分析結(jié)果的準確性與現(xiàn)實數(shù)據(jù)相差較大，即使對同等條件下的同一棟建筑采用不同的分析軟件，其分別得到的結(jié)果也存在很大差異；第三，幾乎所有的軟件都存在一定的局限性，例如大部分軟件沒有嵌入節(jié)能設(shè)計標準，即使嵌入節(jié)能設(shè)計標準的PKPM軟件也存在一定的局限性，如果建筑外形是曲面的，PKPM也只能通過直線連接的方式來得到，分析模型不夠精確[3-5]。

目前包括Revit和BentlyArchitecture在內(nèi)的絕大多數(shù)BIM相關(guān)軟件都具備將其模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Gbxml格式文件的功能，這些數(shù)據(jù)可以共享并為各種分析軟件使用，這為接下來在分析模擬軟件中進行的計算提供了非常便利的途徑。無論是模擬實驗分析還是能耗分析均可以通過這種方式進行，而基于BIM技術(shù)的能耗分析主要是通過

BIM技術(shù)軟件與能耗分析軟件（例如EcotectAna-lysis或GreenBuildingStudio）進行數(shù)據(jù)交換，將建筑信息模型的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)和屬性，來完成進一步的設(shè)計。

模擬實驗分析和建筑性能分析主要達到了在設(shè)計階段節(jié)能的目的，同時，在綠色建筑建成運行過程中，通風、采光等措施的合理利用，對室內(nèi)環(huán)境的改善具有很好的作用。另外，通過與節(jié)水率計算相關(guān)軟件進行數(shù)據(jù)共享，也可以達到節(jié)水的目的。

3 結(jié)語

綠色建筑設(shè)計主要包括節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材四個方面的主要內(nèi)容，運用BIM技術(shù)軟件的特有優(yōu)勢，通過對建筑結(jié)構(gòu)體系和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計、對管線走向和標高的精確定位，達到在設(shè)計階段節(jié)約材料的目的，同時，利用在BIM軟件建立的建筑信息模型，通過相關(guān)軟件接口的設(shè)定，一次建模，數(shù)據(jù)共享，協(xié)同工作，完成模擬實驗和能耗分析，達到節(jié)能和節(jié)水的目的，并一定程度上改善室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。

［1］何清華，錢麗麗，段運峰，李永奎.BIM在國內(nèi)外應(yīng)用的現(xiàn)狀及障礙研究［J］.工程管理學(xué)報，2012（01）.

［2］郭瓏瓏.基于BIM技術(shù)的綠色建筑集成設(shè)計優(yōu)化研究［D］.南京：南京林業(yè)大學(xué)，2014.

［3］張金乾.基于BIM綠色建筑解決方案［J］.中國建設(shè)信息，2012（20）.

［4］李慧敏，楊磊，王健男.基于BIM技術(shù)的被動式建筑設(shè)計探討［J］.建筑節(jié)能，2013（01）.

［5］首靈麗.基于BIM技術(shù)的建筑能耗模擬分析與傳統(tǒng)建筑能耗分析對比研究［D］.重慶：重慶大學(xué)，2013.

圖3 植物配置示意圖

5 結(jié)語

通過對麥積山大道景觀方案的分析，可見系統(tǒng)的景觀構(gòu)思、合理的景觀序列是城市道路景觀設(shè)計的靈魂。在城市道路綠化空間越來越少，路域范圍內(nèi)存在更多的異物共處，這對景觀設(shè)計人員的理念和技巧是一個挑戰(zhàn)，需要從業(yè)人員更加注重自身專業(yè)素質(zhì)的提高，來適應(yīng)發(fā)展的社會，抓住道路景觀設(shè)計的靈魂?；坝^（見圖3）。

植物搭配需兼顧行人視角與司乘人員視角，一般根據(jù)道路設(shè)計時速來確定綠化標準段的長度以及植物高低搭配。通過常綠與落葉喬木相互穿插、相互滲透，形成曲折變化的林冠線，使其富有生動的景觀效果（見圖4）。

圖4 植物林冠線示意圖

參考文獻：

［1］楊帆，黃金玲，孫志立.景觀序列的組織［J］.中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃2000，19（04）.

［2］黃瓴.景觀設(shè)計的語言學(xué)分析方法［J］.中國園林，2008（08）：74-78.

作者簡介：袁浩年，男，甘肅省民勤縣人，工程師，畢業(yè)于甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，現(xiàn)就職于甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限責任公司。主要從事高速公路、市政道路水土保持方案報告書編制、環(huán)保綠化設(shè)計，以及風景園林景觀設(shè)計工作。

TU201.5

A

1673-1093（2015）09-0085-03

10.3969/j.issn.1673-1093.2015.09.022

董梁（1987），男，工程師，畢業(yè)于沈陽建筑大學(xué)管理科學(xué)與工程專業(yè)，就職于鎮(zhèn)江新區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)局，研究方向：建筑節(jié)能與綠色建筑。

2015-04-29；

2015-05-04