楊波

(320111198506275219)

BIM技術(shù)下的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)淺談

楊波

(320111198506275219)

建筑信息模型涵蓋了幾何學(xué)、空間關(guān)系、地理信息系統(tǒng)、各種建筑組件的性質(zhì)及數(shù)量，便捷的提取了建筑內(nèi)材料的信息，使建筑內(nèi)各個(gè)部分、各個(gè)系統(tǒng)都可以呈現(xiàn)出來(lái)，從而使得建筑信息模型能夠利用數(shù)字化的建筑組件，來(lái)表示真實(shí)世界中用來(lái)建造建筑物的構(gòu)件，而這些特性恰好滿足了被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)的需求。

建筑結(jié)構(gòu)模型；被動(dòng)式設(shè)計(jì)

施工文件對(duì)準(zhǔn)確信息的需求來(lái)自多方面，包括圖紙、采購(gòu)細(xì)節(jié)、環(huán)境狀況、文件提交程序和其它與建筑物品質(zhì)規(guī)格相關(guān)的文件。BIM技術(shù)不僅可以為設(shè)計(jì)、承造、建筑物業(yè)主和經(jīng)營(yíng)者創(chuàng)建溝通的橋梁，提供處理工程專案所需要的實(shí)時(shí)相關(guān)信息，而且還能夠提供準(zhǔn)確信息。而被動(dòng)設(shè)計(jì)充分考慮自然原理，來(lái)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、環(huán)境配置建筑手法，改善和創(chuàng)造舒適室內(nèi)外環(huán)境的需求，正好能夠應(yīng)用BIM 技術(shù)來(lái)提供。要想更好的實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，首先應(yīng)該了解BIM技術(shù)的特點(diǎn)，然后結(jié)合建筑場(chǎng)地的實(shí)際情況，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在被動(dòng)式建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用價(jià)值。本文就BIM技術(shù)下的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。

一、建筑信息模型BIM的特點(diǎn)

1.1 可視化

可視化即“所見(jiàn)所得”的形式，對(duì)于建筑行業(yè)來(lái)說(shuō)，可視化的真正運(yùn)用在建筑業(yè)的作用是非常大的，例如施工圖紙只是各個(gè)構(gòu)件的信息在圖紙上的線條繪制表達(dá)，但是其真正的構(gòu)造形式就需要建筑業(yè)參與人員去自行想象了[1]。BIM讓人們將以往的線條式的構(gòu)件形成一種三維的立體實(shí)物圖形展示在人們的面前；現(xiàn)在建筑業(yè)也有設(shè)計(jì)方面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊(duì)進(jìn)行識(shí)讀設(shè)計(jì)制作出的線條式信息制作出來(lái)的，并不是通過(guò)構(gòu)件的信息自動(dòng)生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性，然而B(niǎo)IM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過(guò)程都是可視化的，所以，可視化的結(jié)果不僅可以用來(lái)效果圖的展示及報(bào)表的生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行[2]。

1.2 協(xié)調(diào)性

這個(gè)方面是建筑業(yè)中的重點(diǎn)內(nèi)容，不管是施工單位還是業(yè)主及設(shè)計(jì)單位，都做著協(xié)調(diào)以及相互配合的工作。一旦項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中遇到了問(wèn)題，就要將各有關(guān)人士組織起來(lái)開(kāi)協(xié)調(diào)會(huì)，找各施工問(wèn)題發(fā)生的原因，及解決辦法，然后出變更，做相應(yīng)補(bǔ)救措施等進(jìn)行問(wèn)題的解決。BIM的協(xié)調(diào)性服務(wù)就可以幫助處理這種問(wèn)題，也就是說(shuō)BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期對(duì)各專業(yè)的碰撞問(wèn)題進(jìn)行協(xié)調(diào)，生成協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，提供出來(lái)。當(dāng)然BIM的協(xié)調(diào)作用也并不是只能解決各專業(yè)間的碰撞問(wèn)題，它還可以解決電梯井布置與其他設(shè)計(jì)布置及凈空要求之協(xié)調(diào)，防火分區(qū)與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)，地下排水布置與其他設(shè)計(jì)布置之協(xié)調(diào)等。面出效果圖的事情，但是這種效果圖是分包給專業(yè)的效果圖制作團(tuán)隊(duì)進(jìn)行識(shí)讀設(shè)計(jì)制作出的線條式信息制作出來(lái)的，并不是通過(guò)構(gòu)件的信息自動(dòng)生成的，缺少了同構(gòu)件之間的互動(dòng)性和反饋性，然而B(niǎo)IM提到的可視化是一種能夠同構(gòu)件之間形成互動(dòng)性和反饋性的可視，在BIM建筑信息模型中，由于整個(gè)過(guò)程都是可視化的，所以，可視化的結(jié)果不僅可以用來(lái)效果圖的展示及報(bào)表的生成，更重要的是，項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進(jìn)行[3]。

1.3 模擬性

模擬性并不是只能模擬設(shè)計(jì)出的建筑物模型，還可以模擬不能夠在真實(shí)世界中進(jìn)行操作的事物。在設(shè)計(jì)階段，BIM可以對(duì)設(shè)計(jì)上需要進(jìn)行模擬的一些東西進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，例如：節(jié)能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬、熱能傳導(dǎo)模擬等；在招投標(biāo)和施工階段可以進(jìn)行4D模擬（三維模型加項(xiàng)目的發(fā)展時(shí)間），也就是根據(jù)施工的組織設(shè)計(jì)模擬實(shí)際施工，從而來(lái)確定合理的施工方案來(lái)指導(dǎo)施工[4]。同時(shí)還可以進(jìn)行5D模擬（基于3D模型的造價(jià)控制），從而來(lái)實(shí)現(xiàn)成本控制；后期運(yùn)營(yíng)階段可以模擬日常緊急情況的處理方式的模擬，例如地震人員逃生模擬及消防人員疏散模擬等。

1.4 優(yōu)化性

事實(shí)上整個(gè)設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)的過(guò)程就是一個(gè)不斷優(yōu)化的過(guò)程，當(dāng)然優(yōu)化和BIM也不存在實(shí)質(zhì)性的必然聯(lián)系，但在BIM的基礎(chǔ)上可以做更好的優(yōu)化、更好地做優(yōu)化。優(yōu)化受三樣?xùn)|西的制約：信息、復(fù)雜程度和時(shí)間。沒(méi)有準(zhǔn)確的信息做不出合理的優(yōu)化結(jié)果，BIM模型提供了建筑物的實(shí)際存在的信息，包括幾何信息、物理信息、規(guī)則信息，還提供了建筑物變化以后的實(shí)際存在。復(fù)雜程度高到一定程度，參與人員本身的能力無(wú)法掌握所有的信息，必須借助一定的科學(xué)技術(shù)和設(shè)備的幫助?，F(xiàn)代建筑物的復(fù)雜程度大多超過(guò)參與人員本身的能力極限，BIM及與其配套的各種優(yōu)化工具提供了對(duì)復(fù)雜項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化的可能。

二、基于BIM技術(shù)的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)

被動(dòng)式設(shè)計(jì)綜合考慮了陽(yáng)光、風(fēng)力、溫濕度等自然界的因素，規(guī)劃設(shè)計(jì)與環(huán)境相配合的建筑，并且改善和創(chuàng)造了更為舒適的建筑內(nèi)外環(huán)境，有效減少了常規(guī)資源。其目的是盡量減少甚至不使用城規(guī)的熱能源供應(yīng)和制冷消耗，同時(shí)不減少室內(nèi)外環(huán)境的質(zhì)量。設(shè)計(jì)原則是結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鬟M(jìn)行設(shè)計(jì)，使建筑需求盡量來(lái)源于自然環(huán)境，滿足實(shí)際建筑的功能和形式需求。BIM技術(shù)在被動(dòng)式設(shè)計(jì)中主要考慮了氣候特征、日照采光。風(fēng)環(huán)境和場(chǎng)地需求。

2.1 氣候特征分析

BIM技術(shù)通過(guò)可視化方式，將繁雜的氣象信息以圖表的形式表現(xiàn)，幫助建筑師直觀的了解建筑當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料，幫助回執(zhí)逐日的氣象數(shù)據(jù)，確定建筑的朝向，進(jìn)而在選擇被動(dòng)式策略時(shí)，提供有價(jià)值的參考[5]。而且這種協(xié)調(diào)性強(qiáng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便尋求最佳的被動(dòng)式策略。另外，通過(guò)可視化的界面，建筑師可以定性的分析最適宜當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯谋粍?dòng)式設(shè)計(jì)策略。

2.2 日照采光分析

在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)階段，科學(xué)合理的應(yīng)用日照和采光，能夠顯著的提高建筑節(jié)能的效果，它也是實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。所以，對(duì)于建筑進(jìn)行合理的模擬分析是十分有必要的。BIM的超強(qiáng)模擬性能能夠幫助建筑師對(duì)施工場(chǎng)地的日照及遮擋情況進(jìn)行準(zhǔn)確的分析，根據(jù)模擬情況進(jìn)行建筑平面布局以及洞口設(shè)計(jì)，在很大程度上保證了冬季接受太陽(yáng)輻射的限度和夏季減少輻射的限度。

2.3 風(fēng)環(huán)境分析

科學(xué)合理的通風(fēng)條件不僅能夠顯著的提升建筑節(jié)能效果，而且對(duì)于室內(nèi)居住的空氣質(zhì)量有很好的改善作用。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行風(fēng)環(huán)境模擬就是為了更好的保證室內(nèi)的空氣流動(dòng)，優(yōu)化建筑空間環(huán)境，節(jié)約建筑在使用中的能耗，從而發(fā)揮自然資源的價(jià)值，充分利用自然資源。通過(guò)將IFC數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入CFD軟件，將BIM和CFD技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，可以方便快捷的對(duì)室內(nèi)外的氣流流動(dòng)進(jìn)行模擬分析，對(duì)不同效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，從而選擇最佳的方案，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)。

三、結(jié)束語(yǔ)

BIM技術(shù)能夠在被動(dòng)式建筑結(jié)構(gòu)中良好的應(yīng)用，首先取決于它的強(qiáng)大功能和可視性、協(xié)調(diào)性、模擬性，從而達(dá)到優(yōu)化被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)方案的目的。所以，想要更好的在被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)用BIM技術(shù)就要先詳細(xì)的了解BIM技術(shù)的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際建筑場(chǎng)地的環(huán)境，這樣才能夠發(fā)揮BIM技術(shù)的價(jià)值。

[1]李慧敏,楊磊,王健男. 基于 BIM 技術(shù)的被動(dòng)式建筑設(shè)計(jì)探討[J]. 建筑節(jié)能,2013,01：62-64.

[2]譚澤迅. 基于 BIM 技術(shù)構(gòu)建工程項(xiàng)目信息管理模式探討[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2013,07：171-173.

[3]周滔,王笛. 基于 BIM 的建筑單元被動(dòng)式得熱分析[J]. 建筑節(jié)能,2013,10：49-53+65.

[4]羅智星,謝棟. 基于 BIM技術(shù)的建筑可持續(xù)性設(shè)計(jì)應(yīng)用研究[J]. 建筑與文化,2010,02：100-103.

[5]劉覓. 淺談BIM技術(shù)的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)應(yīng)用[J]. 中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu),2013,20：61.

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1007-6344（2015）08-0093-01