【摘要】在建筑設(shè)計中，BIM可構(gòu)建出建筑的虛擬模型。虛擬模型中包括了建筑使用的材料、整體構(gòu)造、施工工藝等具體信息，其較全面體現(xiàn)了建筑中所有主要的組成部分。BIM技術(shù)在住宅建筑中的使用逐步廣泛，本文以現(xiàn)階段最先進(jìn)的BIM技術(shù)在住宅建筑技術(shù)應(yīng)用為出發(fā)點，進(jìn)行初步的探索。同時，為BIM在建筑節(jié)能方面的優(yōu)良表現(xiàn)進(jìn)行闡述，提供切合實際的應(yīng)用方法。

【關(guān)鍵詞】建筑信息模型（BIM)計算機輔助設(shè)計住宅建筑節(jié)能設(shè)計

隨著科技技術(shù)的不斷進(jìn)步，BIM技術(shù)工具軟件也在不斷的完善中，并且在工程的使用程度上得到長足的發(fā)展，逐步從2D的CAD應(yīng)用階段向3D的CAAD階段過渡，CAAD為BIM技術(shù)中比較成熟的、最高端的計算機輔助設(shè)計技術(shù)，在住宅建筑作為主體的建筑業(yè)中漸漸使用，BIM的應(yīng)用可以提高住宅建筑的質(zhì)量，減少施工過程中的成本，節(jié)約能源以及減低污染。

一、建筑信息化模式的理論

(一)BIM的概述。主要是三維技術(shù)為基礎(chǔ)，對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析制作出的數(shù)據(jù)模型，是對工程所有相關(guān)信息最細(xì)致的表達(dá)。BIM可以容納設(shè)計者的信息、設(shè)計到落成使用、使用周期結(jié)束整個過程的全部信息，并以三維模式呈現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫中。BIM還可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計、設(shè)備的管理、工程量的統(tǒng)計、成本的計算以及物業(yè)的管理等，便于對建筑生命周期內(nèi)的全部信息進(jìn)行處理。

（二）BIM作用于建筑信息傳遞中的優(yōu)點

無論何種建筑類型，操作過程基本遵循以下5個階段：可行性的研究階段，初步設(shè)計和施工圖紙設(shè)計階段，工程驗收階段，交付使用和維管階段，銷毀階段。建筑信息模型這種全新的方法將建筑設(shè)計，施工和管理優(yōu)化整合，將每個階段包含在3D的模型之中，使建筑的整個生命周期的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的體現(xiàn)，提升了整體效率。

二、傳統(tǒng)2D技術(shù)的不足

在2D設(shè)計中常使用的視圖模式有三種，俯視圖為主，立面圖、剖面圖為輔，依據(jù)以上三種模式對一個三維空間進(jìn)行描述，可見這樣的方法存在一定的缺點，如下：

表述信息繁雜，還原困難。2D設(shè)計方法是以一種平面的手法展現(xiàn)的，而非自然的表達(dá)方式，設(shè)計圖紙需要專業(yè)的繪制及閱讀圖紙的能力，只有這樣方可實現(xiàn)設(shè)計內(nèi)容的描述和還原。用2D來對3D進(jìn)行表達(dá)，要求很大的信息量，對2D設(shè)計圖進(jìn)行閱讀時，實際上是對信息的還原，將立面信息與平面信息進(jìn)行整合，經(jīng)過讀圖人員人腦還原成3D信息。

協(xié)作設(shè)計困難。專業(yè)的分工和合作，住宅圖紙的設(shè)計方也存在著多方合作的情況，目前二維設(shè)計的方式無法滿足各方的需求，無形中加大了協(xié)同配合的難度，一旦有變化，不同設(shè)計方的設(shè)計圖紙都需要重新繪制，加大了各方的工作量，而且不同專業(yè)之間也存在分歧、矛盾。

設(shè)計質(zhì)量不好掌控。傳統(tǒng)2D設(shè)計，對同一建筑內(nèi)容需多張圖紙方可表達(dá)明確，很大程度上減低了工作效率。一旦有變更，多張視圖均需重新繪制，會連鎖影響到其他協(xié)作的部門，變更的影響極大。由于3D效果圖是通過人腦恢復(fù)出來的，極易出現(xiàn)偏差，這樣大多至使設(shè)計與實際情況不一致。

三、國內(nèi)外BIM軟件應(yīng)用情況分析。

（一）國外情況研究

BIM技術(shù)的應(yīng)用在國際上屬于全新的學(xué)術(shù)領(lǐng)域范疇，從應(yīng)用到現(xiàn)在不過20多年，隨著科技的發(fā)展也逐漸得到了建筑業(yè)內(nèi)的重視。國內(nèi)對其應(yīng)用還處于初級階段。在計算機得到有效應(yīng)用的建筑領(lǐng)域，BIM軟件的普及程度已到達(dá)60%至70%。國外建筑能耗使用的模擬軟件主要有DOE2、BLAST、EnergyPlus、SPATK等，其各有長處及不足，下面對其對比分析。DOE2適用于各住宅及商業(yè)建筑，是當(dāng)前使用率最高的模擬軟件，對復(fù)雜結(jié)構(gòu)的處理功能強大，可做詳盡的能耗逐時分析，但是其對數(shù)據(jù)的要求相對較詳細(xì)，對從業(yè)人員的素質(zhì)要求也高。BLAST多適用于工業(yè)設(shè)計方面，對住宅建筑應(yīng)用于空氣處理和電力系統(tǒng)的耗能。EnergyPlus運用于多區(qū)域的大氣流動分析，對建筑利用太陽能和熱能方面的研究，其優(yōu)點是操作簡單，做出的模型效果不夠直觀，還需做進(jìn)一步的處理。在住宅的節(jié)能方面多應(yīng)用SPATK，對住宅的復(fù)雜情況描繪細(xì)致，解讀方便，時間間隔上可以隨設(shè)計需要而選擇，但是必須熟練操作HVAC系統(tǒng)方可運用自如。

(二)國內(nèi)情況研究

國內(nèi)的建筑業(yè)也在逐步發(fā)展，國外的設(shè)計機構(gòu)也融入到中國，面對行業(yè)內(nèi)的競爭越來越激烈，國內(nèi)建筑行業(yè)也開始尋求新的技術(shù)手段，希望能夠通過新的技術(shù)手段提高設(shè)計質(zhì)量。經(jīng)清華大學(xué)研發(fā)的BTP程序，其主要處理建筑熱過程的動態(tài)模擬程序，主要應(yīng)用對建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計。目前國內(nèi)最完善的建筑設(shè)計軟件為DeST，現(xiàn)在也屬于國際水平范圍內(nèi)。

四、BIM技術(shù)在住宅上的應(yīng)用

（一）住宅建筑的特性

住宅對外部造型有一定的要求，不僅要考慮到外觀的美感、經(jīng)濟及實際的氣候問題等，還用提高建筑的實用價值，讓居住的人們滿意。還應(yīng)充分考慮地形、地貌等自然因素，還有當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)土人情及氣候條件。交通流線既可以使人車分流，又可以保證居住者的人身安全。

（二）BIM對住宅空間上的規(guī)劃

對地形進(jìn)行分析是設(shè)計的重要條件，BIM的應(yīng)用可以加快空間分析的速度，其包括可視度分析以及室內(nèi)視野分析兩個方面。在層高不能做太大調(diào)整時，工程師又不想因大跨度結(jié)構(gòu)要求，影響原設(shè)計對使用空間的要求。

（三）模型圖形信息與非圖形信息的表達(dá)

建筑模型表達(dá)通過圖形信息呈現(xiàn)，提供了直觀上觀察信息模型的渠道，可以多方面呈現(xiàn)不同的視覺效果。在建筑設(shè)計的模型之中，源于模型的生成效果逼真，視圖會隨著更新而自動改變，不再需要各設(shè)計方對視圖進(jìn)行重新繪制。注釋符號是對設(shè)計進(jìn)行說明、注釋的圖形因素，又分為注釋圖源以及基準(zhǔn)圖源，這些均屬非圖形信息。使用者可以運用注釋來完成模型的操作，給模型添加相應(yīng)的信息，從而改變模型的圖源。

五、BIM技術(shù)在節(jié)能上的應(yīng)用

BIM輔助住宅節(jié)能設(shè)計，或是說對能力性能上的模擬和分析，是對綜合數(shù)據(jù)信息的整合，通過科學(xué)的手段展示出的圖像顯示，是對建筑性能的解讀，得到建筑性能最逼真的效果。住宅建筑的節(jié)能設(shè)計屬于相對重要的地位，其主要目的就是減少建筑能耗，建筑的外形、所處位置及外部結(jié)構(gòu)對建筑物與外部環(huán)境融合起一定作用。不同的建筑設(shè)計會對能源的消耗產(chǎn)生不同影響，建筑能量性能對建筑設(shè)計有主導(dǎo)作用。

住宅設(shè)計與住宅耗能分析間的問題：

1.住宅能耗計算量龐大，方法復(fù)雜，設(shè)計師需要應(yīng)用輔助工具，否則很不容易掌握。

2.住宅設(shè)計人員在方案的設(shè)計時期不利于對耗能進(jìn)行迅速、直觀的分析，使節(jié)能優(yōu)化設(shè)計的難度有所提升。

3.方案設(shè)計階段，能耗的分析結(jié)果不能做到直接應(yīng)用于指導(dǎo)設(shè)計，來幫助設(shè)計人員修正設(shè)計方案。

結(jié)語：

BIM對住宅建筑的應(yīng)用分析，重點對BIM推動住宅設(shè)計的前進(jìn)進(jìn)行了討論，通過對BIM技術(shù)特性進(jìn)行解讀，確定了其在建筑設(shè)計中的應(yīng)用范疇，包括空間的規(guī)劃、構(gòu)建的制作、節(jié)能的分析、后期的管理等。本文將建筑住宅設(shè)計和BIM技術(shù)兩者結(jié)合，利用科學(xué)的方法，肯定了BIM對住宅建筑的優(yōu)勢。簡明闡述了BIM軟件的使用很大程度上提升了設(shè)計質(zhì)量、提高了生產(chǎn)力。BIM設(shè)計軟件大大提升了工作效率，使原本需要大量人工輸入的是數(shù)據(jù)變得簡化、生動，但BIM可應(yīng)用的領(lǐng)域還沒有得到完全開發(fā)，希望在未來的開發(fā)上得到長足的進(jìn)步。

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