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BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

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BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)的應(yīng)用

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,對施工環(huán)境、施工過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。本論文對這些內(nèi)容進(jìn)行探討,希望對綠色建筑設(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,對于工程造價有著相應(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??偠灾?,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)來體現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)意,從而在招標(biāo)過程中獨(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。具體來說,其能在設(shè)計(jì)過程中發(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)劃過程中可以輸入國內(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)來匹配社會公共服務(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。具體操作是將附近相關(guān)社會機(jī)構(gòu)納入到規(guī)劃當(dāng)中,通過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)算和評價功能,對現(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,都需要對建筑區(qū)域水文地質(zhì)予以充分分析,避免其因?yàn)閷ㄖw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、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)也需要創(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,同時又不會特別突兀,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)人才水平越來越高,造型創(chuàng)意成為了人才競爭的基本內(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于建筑的組成部分,而對于具體能源利用數(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)來實(shí)現(xiàn)。特別是在太陽能、風(fēng)能利用方面,BIM技術(shù)擁有巨大優(yōu)勢,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)帶來的投產(chǎn)后管道沖突問題。4)在給排水附屬設(shè)施安裝過程中,可以利用BIM技術(shù)來予以模擬,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、簡潔化,避免二次返工造成的時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,對于一個帶有亮化工程的社區(qū)來說,其產(chǎn)生的CO2需要用t來作單位。傳統(tǒng)CAD在電能設(shè)計(jì)當(dāng)中,只能對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,人們對居住環(huán)境的要求越來越高,采光權(quán)的出臺便是證明。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于房間內(nèi)的自然光表現(xiàn)不佳。主要是視角單一,光線沒有層次感,看起來生硬虛假。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、傍晚的陽光變化情況。另外,對于室內(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,此時一般設(shè)計(jì)師都會依靠經(jīng)驗(yàn)來輸入相關(guān)參數(shù)來進(jìn)行渲染,很多時候這種渲染并不能和實(shí)際相符,往往會導(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,而且一旦理解錯誤,對于安裝會帶來很大的負(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:①可以將空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)錄入系統(tǒng),從而形成對應(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BIM技術(shù)可以將其中關(guān)鍵部分予以顯示說明,使得前后工序能夠有效對接,杜絕施工盲區(qū),避免二次返修;③對于設(shè)計(jì)師來說,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),比如對暖通系統(tǒng)進(jìn)行管線優(yōu)化、結(jié)構(gòu)調(diào)整,同時進(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)可以對冷橋部位予以測算,利于設(shè)計(jì)師形成應(yīng)對方案。在有的綠色建筑設(shè)計(jì)中,會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)三維模型對施工環(huán)境予以立體體現(xiàn),對影響施工的環(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,會為設(shè)計(jì)師提供參考,這些數(shù)據(jù)也可以直接被施工隊(duì)伍采用形成對應(yīng)的管理架構(gòu),利于各部門互通有無,實(shí)現(xiàn)信息共享。然后,施工過程中對于材料的利用要進(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,降低勞動力成本。再次,對隱蔽工程進(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),對施工現(xiàn)場進(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贐IM技術(shù)之下,綠色建筑設(shè)計(jì)不再局限建筑本身,而是將綠色理念無限放大,追求最大程度的綠色效應(yīng)和效益。

參考文獻(xiàn):

[1]劉占省,趙明,徐瑞龍.BIM技術(shù)在我國的研發(fā)及工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013,44(10):93-97.

[2]張智健,楊莉瓊,李甜.BIM技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].建筑節(jié)能,2018,46(3):26-30.

[3]魏煒.BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中實(shí)踐應(yīng)用[J].低碳世界,2016,6(4):121-122.

作者:卜濤 鹿瑤 單位:重慶城市職業(yè)學(xué)院