張可寒 林秋達 王紹森

當代建筑設計強調感性與理性的結合，包含廣義理性建筑設計理念?？茖W性、主動性與控制性是廣義理性建筑設計理念的核心觀點，其途徑被總結為分析、綜合、判斷。綜合的前提是理性分析，包括場地、空間、文化等主觀解讀與建筑本體客觀性能分析。在信息時代背景下，BIM技術以可視化、協(xié)同化、集成化、精確化的優(yōu)勢成為良好的虛擬模型載體和分析載體。自1999年BIM技術概念被提出后，學者和建筑從業(yè)者就開始將BIM技術引入綠色建筑設計中，即綠色BIM。2010年美國的一份調查報告顯示，在參與調查的美國建筑公司中，約78%曾將BIM技術引入到綠色建筑設計中，約65%建立了完整的BIM模型來計算建筑的綠色建筑性能指標。綠色建筑強調節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材，BIM技術在數(shù)據(jù)集合、模型呈現(xiàn)、統(tǒng)計分析等方面有顯著優(yōu)勢。以綠色建筑設計為目標，利用綠色BIM技術進行科學分析，通過建筑師對信息進行綜合判斷并做出控制，最后發(fā)揮建筑師的感性認知提升建筑文化與美學屬性，這是廣義理性建筑設計理念的科學性、主動性和控制性的體現(xiàn)。

1 分析、綜合、判斷：廣義理性視角下綠色BIM技術設計應用

綠色BIM技術的應用點包含性能分析、信息集成及設計優(yōu)化，分別對應了廣義理性建筑設計理念的分析、綜合、判斷的過程。

1.1 分析：建筑性能分析

對建筑方案的諸多因素加以分析是廣義理性設計的前提。BIM分析軟件大多支持使用IFC標準及Open BIM數(shù)據(jù)交換標準進行轉化及綠色建筑評估。建筑師通?？梢詮沫h(huán)境分析與能源利用兩個方向入手，對方案性能進行客觀評價，并在分析的基礎上記錄方案的客觀指標表現(xiàn)，以便后續(xù)的綜合與判斷。

1.2 綜合：建筑信息集成

廣義理性建筑設計視角下，對設計問題的分析依賴于整體性思考。BIM強調信息集成與整合。一方面，完整的BIM模型包含場地、建筑、結構、設備、材料、圖紙等多項內(nèi)容，具有全面豐富、直觀可視、自洽聯(lián)動、協(xié)同并進的特點。另一方面，綠色建筑分析軟件可以借助BIM軟件接口，完整導入BIM項目信息，從而實現(xiàn)項目模型至綠色建筑模型的高效率轉換。再者，BIM模型強調協(xié)同化、可視化、實時化，通過對方案效果與綠色指標的綜合考慮，達到性能與效果的平衡。

1.3 判斷：設計優(yōu)化評審

分析和綜合，都是對建筑方案的主動控制與優(yōu)化設計。在《綠色建筑評價標準》（GBT 50378-2019）中，綠色BIM技術對于多項條目均有良好的判斷輔助應用，包括對場地環(huán)境的優(yōu)化評審，如借助BIM模型進行環(huán)境分析、節(jié)地設計、熱島模擬等；對建筑空間與形體的優(yōu)化評審，如平面布局、體量組合、風光熱環(huán)境、窗墻比等，強調節(jié)能作用；對建筑結構、設備、材料的優(yōu)化評審，如碰撞檢測、結構與管線評估、構件統(tǒng)計等，強化節(jié)材效果。

借助綠色BIM技術科學地對建筑方案進行分析、綜合與判斷，可以有效增強建筑方案在各個階段的合理性，實現(xiàn)建筑設計的整體理性控制。

2 設計實踐：安溪第十五幼兒園項目

以筆者參與設計的安溪第十五幼兒園項目為例，闡述以廣義理性建筑設計理念為基礎的綠色BIM技術的應用方式。綠色BIM技術貫穿方案及施工圖兩階段，涵蓋了廣義理性建筑設計分析、綜合、判斷的主要流程。

2.1 項目背景

安溪第十五幼兒園位于福建省泉州市安溪縣，總建筑面積8 700m。場地北側為僑居村落，東側、南側為山體，形成了坐南朝北、三面環(huán)山的整體環(huán)境。項目以廣義理性建筑設計理念進行分析，在各個階段借助BIM技術進行正向設計，與綠色建筑的節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材指導思想相融合。

2.2 場地設計：依山就勢，優(yōu)化節(jié)地

尊重原有生態(tài)環(huán)境與地形地貌，是綠色建筑設計的基本理念之一。本項目三面環(huán)山，周邊環(huán)境復雜，入口的坡度及標高會直接影響建筑設計的效果，圖紙與模型分離的傳統(tǒng)設計方法不利于對場地的整體直觀考量。所以項目借助BIM技術對場地進行分析，通過三維模型及數(shù)據(jù)計算把握坡度、土方控制、面積等內(nèi)容，形成合理的場地設計方案。

通過Grasshopper插件，讀取原有地理高程信息，并在Rhino內(nèi)快速生成地形模型，經(jīng)過設計調整后導入Revit，形成可視化的BIM三維場地信息模型，為場地標高設計的優(yōu)化提供可視化基礎。項目利用Rhino快速生成三種不同的建筑高程方案，并根據(jù)不同的標高設計場地的坡度。將Revit三維模型導入AutoCAD，結合湘源控規(guī)軟件，分別計算三種方案的場地內(nèi)土石方平衡量，并利用BIM三維模型評估不同方案效果，根據(jù)對場地的分析與判斷，選定最終方案。

在建筑落成后，建筑與場地形成了良好的關系，入口形態(tài)、通向教室宿舍的坡度也得到了良好的控制，業(yè)主使用反饋良好。場地設計過程體現(xiàn)了廣義理性建筑設計理念中對于整體信息環(huán)境的綜合設計，將傳統(tǒng)的二維圖紙式的設計判斷過程轉化為BIM三維模型，利用Rhino數(shù)字化建模、BIM軟件間的模型格式轉換、土方平衡計算、建筑效果評估等環(huán)節(jié)，以節(jié)地理念指導設計，控制場地與建筑的效果，保證指標與效果的平衡。

2.3 方案設計：性能分析，綜合優(yōu)化

廣義理性建筑設計需基于對建筑本體的認知分析。項目以BIM模型為核心，借助軟件對建筑本體性能指標進行分析，包含日照、風環(huán)境、室外光環(huán)境、室內(nèi)光環(huán)境等。其中綠色BIM應用包含前期總體設計和建筑立面優(yōu)化兩個部分。

在總體設計中，將Revit模型以dwg格式導入斯維爾軟件中，對建筑進行日照分析，同時調整幼兒園和宿舍的總體布局，減弱對北側建筑的日照影響。同時，將Revit模型置入Vasari分析軟件，進行室外風環(huán)境模擬，判斷風環(huán)境影響。立面設計方面，利用Vasari軟件進行室內(nèi)采光模擬，結合模擬結果和造型效果評估建筑立面設計的合理性，包括窗臺高度、建筑窗墻比、窗地比及建筑造型。項目使用BIM模型，借助構件面積，計算窗地比和窗墻比，結合室內(nèi)光環(huán)境分析，實現(xiàn)采光、開窗等重要指標的可視化，對方案進行設計迭代，優(yōu)化幼兒園活動室空間開窗設計。

方案設計階段，綠色BIM技術的優(yōu)勢體現(xiàn)在模型實時更新、性能可視化及三維視圖的直觀性。但過程中模型建立、模型分析、模型修改等流程仍需較多的人工介入，未來需從軟件層面上進一步發(fā)展。

2.4 施工圖設計：精準優(yōu)化，靶向對應

項目以Revit作為施工圖出圖載體，通過全專業(yè)協(xié)同實現(xiàn)施工圖的正向深化設計。綠色BIM技術對施工圖的優(yōu)化集中體現(xiàn)在節(jié)能及節(jié)材兩個方面，包含設計協(xié)同、空間優(yōu)化、節(jié)材設計、節(jié)能設計等。施工圖以二維圖紙結合三維模型的形式同步送審，并順利通過審查。

2.4.1 全專業(yè)設計協(xié)同與空間優(yōu)化：平臺綜合，減少碰撞

項目施工圖采用中心文件全專業(yè)設計協(xié)同，實現(xiàn)了建筑、結構、設備專業(yè)的模型集成。施工圖設計重點解決復雜區(qū)域的沖突與空間優(yōu)化，如地下空間。同時以表格的方式輸出碰撞清單與空間評估表，在避免碰撞的同時優(yōu)化凈高，節(jié)約建筑材料與空間。

項目借助斯維爾Revit插件，將BIM模型導出至斯維爾，在節(jié)能計算軟件中進行微調和參數(shù)錄入，實現(xiàn)節(jié)能指標快速計算。

2.4.2 建筑節(jié)材設計：數(shù)字統(tǒng)計，核定分析

項目借助BIM模型，對幕墻板材面積、外立面涂料面積、門窗、欄桿、設備構件的數(shù)量等進行精細化統(tǒng)計，并輸出為材料統(tǒng)計列表，同時與建設方緊密配合溝通，最大程度控制各環(huán)節(jié)建筑材料的經(jīng)濟指標，保證設計效果，優(yōu)化設計流程，提高設計效率。

1 鳥瞰效果

2,3 主入口效果

4 立面效果

5 室內(nèi)光環(huán)境效果

3 結語

廣義理性建筑設計理念強調以理性思維控制感性創(chuàng)作過程。綠色BIM技術作為以理性為主的分析技術，其集成化、信息化的特性既保證了數(shù)據(jù)的準確，又為各參與方提供了開放平臺，提高了綠色建筑設計、分析、施工的效率與質量，為建筑師的設計綜合判斷提供了有效工具。本文所述案例以廣義理性建筑設計理念為基礎，以BIM模型為核心與信息載體，通過多軟件配合，實現(xiàn)空間、材料、場地多方面的優(yōu)化設計。項目于2020年竣工，獲得第十一屆“創(chuàng)新杯”建筑信息模型（BIM）應用大賽文體類三等獎，以及福建省首屆建筑信息模型（BIM）應用大賽設計二等獎。

綠色BIM理念在我國處于起步階段，仍存在一系列問題。例如BIM技術使用程度與效果評價標準不統(tǒng)一，缺乏導則類的規(guī)范與相應的考核標準；BIM技術軟件與各綠色建筑分析軟件接口不完善，自動化程度較弱；同時熟悉BIM技術與綠色建筑的設計人才匱乏，設計存在割裂。相信隨著國家對綠色建筑和BIM技術的支持，建筑師可以更加充分地發(fā)揮自身主觀能動性，結合理性分析與主觀判斷，以更高的效率和更優(yōu)的效果進行創(chuàng)作。

6,7 室內(nèi)效果

8 風環(huán)境分析

9 室內(nèi)光環(huán)境分析

10 BIM 設備模型與空間優(yōu)化

1-7 林秋達攝影

8-10 項目組自繪

項目名稱：安溪第十五幼兒園

業(yè)主：福建省泉州市安溪縣蓬萊鎮(zhèn)人民政府

建設地點：福建省泉州市安溪縣蓬萊鎮(zhèn)

建筑設計：廈門合立道工程設計集團股份有限公司

項目負責人：林秋達

BIM團隊：張可寒、孫雅雯、蔣華輝

總建筑面積：8 700m

設計時間：2017

建成時間：2020

攝影：林秋達