胡專專

【摘要】在21世紀的大背景下，BIM技術(shù)發(fā)展迅速，在綠色建筑設(shè)計中也發(fā)揮著重要的作用。正確、高效地使用BIM技術(shù)，不僅可以優(yōu)化建筑項目設(shè)計方案，提高設(shè)計質(zhì)量，有效降低設(shè)計變更的可能性，而且可以加快項目的執(zhí)行，降低施工成本，這就是為什么BIM技術(shù)現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于建筑項目中。在此基礎(chǔ)上，本文收集了實際案例來分析BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用。希望能夠?qū)ΜF(xiàn)代綠色建筑設(shè)計公司如何將BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑設(shè)計提供一些指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù);綠色建筑設(shè)計;案例分析

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.28.040

1、BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計各個階段中的應(yīng)用

綠色建筑主要將資源科學(xué)使用為關(guān)鍵理念，匯聚多領(lǐng)域以及多科技為一體的信息化建筑行業(yè)。綠色建筑具有以下幾個特點：

（1）綠色建筑包括項目可行性分析時期，早期設(shè)計時期、施工時期、驗收時期、完工、交付、運作維護、拆除回收等部分，是對項目從搖籃到墳?zāi)沟目紤]。

（2）綠色建筑針對項目綠色設(shè)計采用先進的施工方法，以減少不可再生資源消耗與生態(tài)資源可持續(xù)發(fā)展為目的。

（3）綠色建筑是一個獨立的項目，但在考慮項目的綠色設(shè)計時，既要考慮建筑項目對外界環(huán)境產(chǎn)生的影響，減少環(huán)境污染，也要分析室外各環(huán)境對建筑項目的影響，體現(xiàn)綠色建筑與周邊環(huán)境的融合性。

以下主要從四個設(shè)計階段分析BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用：

1.1 前期策劃階段

BIM技術(shù)在建筑初步規(guī)劃階段的應(yīng)用主要表現(xiàn)在設(shè)計信息的收集、整理和共享、設(shè)計文件的分析和傳遞、以及再設(shè)計等方面。

（1）收集設(shè)計信息。在項目的概念階段，設(shè)計師需要與建筑師一起提前收集更完整的基線信息，充分利用已知條件，做出適當(dāng)?shù)臎Q策。這些信息包括相關(guān)的設(shè)計信息，如場地規(guī)劃條件、設(shè)計任務(wù)、基本性能等。

（2）組織和分享設(shè)計信息。在收集了前面的信息之后，需要對收集的信息進行排序。首先，在BIM建模軟件中必須輸入項目建筑基地和環(huán)境的規(guī)劃基線信息來建模基線模型。當(dāng)項目的建筑基礎(chǔ)環(huán)境較為復(fù)雜時，也可以采用表面建模技術(shù)。將一個復(fù)雜的基地環(huán)境建模，然后將其導(dǎo)入BIM系統(tǒng)，以細化與之相關(guān)的信息;然后利用task book對建筑功能要求、建筑模式、建筑面積等相關(guān)信息進行排序，并據(jù)此完成建筑框架設(shè)計。從而在結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，完成對建筑體量、空間關(guān)系、布局和救災(zāi)形式的明確;最后，對之前收集到的相關(guān)項目選址政策和規(guī)則進行整理，項目內(nèi)容必須符合當(dāng)?shù)氐脑O(shè)計規(guī)范。此外，應(yīng)適當(dāng)考慮地方特色及其對環(huán)境的積極影響。

（3）項目文件的分析、傳遞和處理。上述信息收集和整理是為了在規(guī)劃和決策階段進行深入分析，使用BIM軟件進行場地模型信息建模也是為了對支撐項目進行分析。BIM能夠自然地分析地形和建筑環(huán)境，能夠有效地了解和分析設(shè)施存在的條件和問題，并提出合理的建議。

1.2 概念設(shè)計階段

BIM技術(shù)在建筑概念設(shè)計階段的應(yīng)用主要表現(xiàn)在概念模型的創(chuàng)建、曲面的配置和概念模型的分析。

（1）創(chuàng)建概念模型。在構(gòu)建概念模型時，設(shè)計師可以根據(jù)自己的思維方式和方法靈活使用BIM軟件，一般可分為三類：“前參”概念模型、“后參”概念模型和“半?yún)ⅰ备拍钅Ｐ?。?chuàng)建概念模型意味著首先為參數(shù)化設(shè)計應(yīng)用程序找到配件，然后在仿真過程中將組件集成到概念模型中。因此，最初屬于不同內(nèi)容的構(gòu)建數(shù)據(jù)將在一次更新中合并在一起。

（2）曲面的構(gòu)型。在概念綠色建筑設(shè)計中，如何控制和規(guī)范不明確的曲面尤為重要。BIM軟件具有邏輯構(gòu)建功能?；谠撥浖ㄖ熆梢酝ㄟ^創(chuàng)建曲面形狀的邏輯來操縱曲面的形狀。在進行概念設(shè)計時，它在建立表面和執(zhí)行表現(xiàn)行為方面走了很長的路。處理邏輯軟件如Grasshopper可以巡邏模糊曲面。

（3）概念模型分析。如果仿真在概念設(shè)計中發(fā)現(xiàn)問題，則需要實時分析問題的根源，并返回模型進行修正。在此之后，結(jié)束模擬并繼續(xù)重復(fù)。目前，許多BIM平臺項目都有不同的接口，并結(jié)合IFC格式文件進行完整的建模。例如，Ecotect等分析工具可以連接到Revit Architecture Eco Designer和Archi CAD。

1.3 方案深化階段

在設(shè)計之初，設(shè)計師必須提出一個初步的概念方案，得到業(yè)主或消費者的認可，然后才能進行深化設(shè)計，這就是所謂的初步設(shè)計階段。目前需要運用BIM軟件對相關(guān)的物理幾何信息進行綜合管理。使用設(shè)計設(shè)計完成相關(guān)任務(wù)。

（1）功能空間組織。在概念設(shè)計階段，需要對建筑的功能空間進行設(shè)計，在初始設(shè)計階段，檢查其可行性，然后對功能空間進行界定和組織。驗證階段分為五個階段：創(chuàng)建拓撲結(jié)構(gòu)，使用計算機語言將其轉(zhuǎn)換為二維圖形，設(shè)計完整的幾何示意圖，展開并轉(zhuǎn)換三維結(jié)構(gòu)模型，利用控制點對模型進行微調(diào)。

（2）復(fù)雜體信息優(yōu)化。建筑最重要的特點是它的形狀特別復(fù)雜。雖然建筑的形狀在概念設(shè)計階段就已經(jīng)確定了，但它不能用于建造。需要反復(fù)優(yōu)化建筑的復(fù)雜形狀，找到最合理、相對簡單的描述路徑。

（3）完善整體模型。在改善建筑形態(tài)和建筑空間后，建筑的節(jié)點結(jié)構(gòu)和門窗開口的設(shè)計也不容忽視。通常情況下，“節(jié)點設(shè)計”指的是建筑師對建筑的細節(jié)進行微調(diào)和增強，使其顯得龐大，而增加門窗開口則可以賦予建筑“形狀”。在BIM平臺上，增加門窗開口操作簡單，易于操作，可以批量修改。在BIM平臺上，利用縮放工具可以無限放大建筑模型，小型結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以在完整的建筑模型中實現(xiàn)。

1.4 構(gòu)件優(yōu)化階段

BIM技術(shù)在建筑構(gòu)件優(yōu)化階段的運用主要表現(xiàn)在參數(shù)化殼板結(jié)構(gòu)和曲線框架結(jié)構(gòu)。

（1）參數(shù)化表皮的分板建造。在方案深化階段，計算機生成虛擬曲面后，必須對其形狀進行深化，使其具有適當(dāng)?shù)慕ㄖ哟翁卣鳎瑵M足現(xiàn)實建筑的基本設(shè)計要求。在這一階段，必須考慮許多因素，如材料的物理特性，加工方式，傳輸單元和形式參數(shù)。另外，為了達到我們想要的幾何效果，需要有效的控制成本，不僅要保證設(shè)計效果，還要盡量減少面板的種類，使邊框和面板都有很好的參數(shù)，可以重新調(diào)整和優(yōu)化，每個建筑模型構(gòu)件都可以實時調(diào)整。

（2）曲面結(jié)構(gòu)框架建造。在創(chuàng)建曲面框架時，BIM平臺具有明顯的優(yōu)勢。首先，它在建筑模型中的表現(xiàn)是非常引人注目的。這是因為它用于控制構(gòu)建組件，所以可以使用它來控制不同類別中的構(gòu)建組件。各構(gòu)件參數(shù)屬性清晰，便于后期調(diào)優(yōu)，可靈活調(diào)整各類型構(gòu)件的參數(shù)。

2、BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用案例分析

案例工程總建筑面積為33 693.29平米（不包括夾層區(qū)），包括2棟5F+1層（住宅夾層）和5棟1+5F+1層（自行車車庫、住宅夾層）組成。工期2017年6月8日至2018年9月1日，總工期450天。建筑的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計為七度抗震，類型是砌體結(jié)構(gòu)，耐火度Ⅱ，地下耐火度是二級，建筑物的耐久性是50年。屋面防水程度Ⅱ級。環(huán)境控制類別為I類，施工現(xiàn)場類別為III類，砌體質(zhì)量控制類別為B類，項目基線評價為丙類。

2.1 BIM標(biāo)準、操作手冊制定和培訓(xùn)

在開展BIM項目時，編制《BIM項目技術(shù)實施方案》，并匯報給BIM顧問和甲方審核，明確應(yīng)用的內(nèi)容和范圍、應(yīng)用人員的組織架構(gòu)、職責(zé)劃分和應(yīng)用流程;設(shè)定數(shù)據(jù)標(biāo)準，定義建模規(guī)范，協(xié)商模型精度和命名規(guī)范;確定軟件版本和BIM平臺，制定建模、審核、維護、結(jié)果等標(biāo)準和時間表;編制BIM成果操作手冊;為所有項目管理崗位提供BIM應(yīng)用培訓(xùn)。我公司負責(zé)組織專業(yè)分包商編制《BIM在施工中的規(guī)劃文件》，并將編制結(jié)果轉(zhuǎn)發(fā)給BIM顧問進行審核。

2.2 BIM模型深化設(shè)計

基于BIM模型完成對施工圖的全面概述和深入設(shè)計。在審核施工圖和深化施工圖的過程中，運用BIM模型提高跨學(xué)科協(xié)同設(shè)計能力，加強設(shè)計與施工的協(xié)調(diào)：完成基于BIM模型的全面施工圖審核;基于BIM模型完成部分建筑結(jié)構(gòu)的深度設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)留洞圖;基于BIM模型完成深度機電設(shè)計，包括機電一體化管線圖等結(jié)構(gòu)留洞圖;完成基于BIM模型的鋼材施工圖設(shè)計;完成基于BIM模型的裝飾元素技術(shù)圖深化設(shè)計和幕墻工程結(jié)構(gòu)深化設(shè)計。

2.3 BIM模型集成，碰撞檢查

基于BIM模型進行碰撞檢測和空間調(diào)整，與BIM模型進行適當(dāng)?shù)膶I(yè)碰撞檢測，生成包含具體碰撞位置的檢測報告，并在報告中提供適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案，以避免和協(xié)調(diào)問題的發(fā)生。BIM碰撞檢測的應(yīng)用范圍包括：施工圖審查階段;凹口施工圖設(shè)計階段，包括完成完整的施工孔圖（CBWD）和機電一體化管線圖（CSD）等凹口施工圖;專業(yè)項目較多，復(fù)雜，細節(jié)較多，施工前1個月需要使用BIM模型進行碰撞檢查和空間調(diào)整。

找出所有匹配碰撞條件的碰撞點，并創(chuàng)建一個碰撞點列表。每個碰撞點的信息包括碰撞類型、碰撞深度、雙擊碰撞點鏈接查看具體的三維碰撞情況。檢查報告，發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，及時調(diào)整計劃。

2.4基于BIM的專業(yè)分包深化設(shè)計模型驗收

對供應(yīng)商提供的BIM模型進行驗收，檢查模型與施工圖的一致性，確保根據(jù)圖紙進行建模時無錯誤、遺漏或偏差。按照BIM實施計劃和模型評審體系的內(nèi)容，在規(guī)定時間內(nèi)完成專業(yè)分包深化設(shè)計模型的評審和驗收。及時反饋和總結(jié)模型中存在的問題，并按順序修正，確保模型計算的準確性。

2.5工程量統(tǒng)計

將已審批通過的BIM模型導(dǎo)入Glodon BIM5D平臺，可根據(jù)截面、時間等不同情況，實時要求不同的材料和技術(shù)數(shù)量，并生成報告。材料部門和工程部可以更合理地確定進入現(xiàn)場的材料的時間和數(shù)量。

將價格文件導(dǎo)入Glodon BIM5D平臺并鏈接到型號上，可根據(jù)合同范圍要求相應(yīng)型號規(guī)格表。

2.6使用廣聯(lián)達BIM5D平臺進行圖紙檔案管理

利用Glodon BIM5D平臺和廣聯(lián)云做管理施工圖紙和項目文件。上傳圖紙及相關(guān)項目文件到廣聯(lián)云，連接BIM模型。項目文件編制人員將及時更新圖紙和相關(guān)材料，以便在施工管理過程中對項目技術(shù)人員進行指導(dǎo)。項目完成后，可以使用Autodesk navisworks軟件將模型、圖紙和其他材料以.nwf格式鏈接給業(yè)主，方便業(yè)主今后的操作和維護。

2.7竣工交付模型

在施工過程中，BIM設(shè)計工作室指派專人管理BIM模型，負責(zé)模型的更新和維護。最終設(shè)計完成后，將完成的模型及與現(xiàn)場設(shè)施相對應(yīng)的電子文件交給BIM顧問，由BIM顧問審核后交付業(yè)主。為業(yè)主提供培訓(xùn)，使其能夠以適當(dāng)?shù)母袷讲榭春妥⑨孊IM文件，以確保業(yè)主在未來的運營和維護中繼續(xù)使用BIM模型。

結(jié)語：

本文主要論述了設(shè)計BIM技術(shù)對于大型商業(yè)綜合體的建筑，主要是基于優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)的重要性，具體分析了當(dāng)前商業(yè)綜合體大型建筑物的基本概況，強調(diào)BIM技術(shù)在此類建筑項目中的應(yīng)用。從三維模型構(gòu)建、自由空間高度確定、項目優(yōu)化設(shè)計和碰撞檢測四個方面論證了BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用價值。在建筑行業(yè)的未來發(fā)展中，BIM技術(shù)也具有非常廣闊的發(fā)展前景，還需要設(shè)計設(shè)計師對該技術(shù)進行深入研究和討論，以促進其在社會建筑中的更有效應(yīng)用。

參考文獻：

[1]繆國棟.BIM技術(shù)在綠色公共建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].中國建筑裝飾裝修，2021（05）：54-55.

[2]李曉慶.基于BIM技術(shù)的綠色建筑裝飾設(shè)計評價研究[J].居舍，2021（14）：17-18.

[3]溫馨.基于BIM技術(shù)的綠色建筑裝飾設(shè)計評價研究[J].房地產(chǎn)世界，2021（09）：134-136.

[4]劉媛.BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的有效應(yīng)用[J].四川水泥，2021（05）：93-94.

[5]黃燕燕.BIM技術(shù)在綠色建筑工程管理中的應(yīng)用[J].中國建筑裝飾裝修，2021（04）：46-47.

[6]任鳳，潘珍妮.實現(xiàn)建筑設(shè)計可視化——BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用[J].大陸橋視野，2021（04）：131-132.

[7]彭茂龍.芻議BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的具體運用[J].建筑科學(xué)，2021，37（03）：165-166.