BIM技术在绿色建筑设计中的应用

胡专专

【摘要】在21世纪的大背景下，BIM技术发展迅速，在绿色建筑设计中也发挥着重要的作用。正确、高效地使用BIM技术，不仅可以优化建筑项目设计方案，提高设计质量，有效降低设计变更的可能性，而且可以加快项目的执行，降低施工成本，这就是为什么BIM技术现在被广泛应用于建筑项目中。在此基础上，本文收集了实际案例来分析BIM技术在绿色建筑设计中的应用。希望能够对现代绿色建筑设计公司如何将BIM技术应用于绿色建筑设计提供一些指导。

【关键词】BIM技术;绿色建筑设计;案例分析

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

1、BIM技术在绿色建筑设计各个阶段中的应用

绿色建筑主要将资源科学使用为关键理念，汇聚多领域以及多科技为一体的信息化建筑行业。绿色建筑具有以下几个特点：

（1）绿色建筑包括项目可行性分析时期，早期设计时期、施工时期、验收时期、完工、交付、运作维护、拆除回收等部分，是对项目从摇篮到坟墓的考虑。

（2）绿色建筑针对项目绿色设计采用先进的施工方法，以减少不可再生资源消耗与生态资源可持续发展为目的。

（3）绿色建筑是一个独立的项目，但在考虑项目的绿色设计时，既要考虑建筑项目对外界环境产生的影响，减少环境污染，也要分析室外各环境对建筑项目的影响，体现绿色建筑与周边环境的融合性。

以下主要从四个设计阶段分析BIM技术在绿色建筑设计中的应用：

1.1 前期策划阶段

BIM技术在建筑初步规划阶段的应用主要表现在设计信息的收集、整理和共享、设计文件的分析和传递、以及再设计等方面。

（1）收集设计信息。在项目的概念阶段，设计师需要与建筑师一起提前收集更完整的基线信息，充分利用已知条件，做出适当的决策。这些信息包括相关的设计信息，如场地规划条件、设计任务、基本性能等。

（2）组织和分享设计信息。在收集了前面的信息之后，需要对收集的信息进行排序。首先，在BIM建模软件中必须输入项目建筑基地和环境的规划基线信息来建模基线模型。当项目的建筑基础环境较为复杂时，也可以采用表面建模技术。将一个复杂的基地环境建模，然后将其导入BIM系统，以细化与之相关的信息;然后利用task book对建筑功能要求、建筑模式、建筑面积等相关信息进行排序，并据此完成建筑框架设计。从而在结构的基础上，完成对建筑体量、空间关系、布局和救灾形式的明确;最后，对之前收集到的相关项目选址政策和规则进行整理，项目内容必须符合当地的设计规范。此外，应适当考虑地方特色及其对环境的积极影响。

（3）项目文件的分析、传递和处理。上述信息收集和整理是为了在规划和决策阶段进行深入分析，使用BIM软件进行场地模型信息建模也是为了对支撑项目进行分析。BIM能够自然地分析地形和建筑环境，能够有效地了解和分析设施存在的条件和问题，并提出合理的建议。

1.2 概念设计阶段

BIM技术在建筑概念设计阶段的应用主要表现在概念模型的创建、曲面的配置和概念模型的分析。

（1）創建概念模型。在构建概念模型时，设计师可以根据自己的思维方式和方法灵活使用BIM软件，一般可分为三类：“前参”概念模型、“后参”概念模型和“半参”概念模型。创建概念模型意味着首先为参数化设计应用程序找到配件，然后在仿真过程中将组件集成到概念模型中。因此，最初属于不同内容的构建数据将在一次更新中合并在一起。

（2）曲面的构型。在概念绿色建筑设计中，如何控制和规范不明确的曲面尤为重要。BIM软件具有逻辑构建功能。基于该软件，建筑师可以通过创建曲面形状的逻辑来操纵曲面的形状。在进行概念设计时，它在建立表面和执行表现行为方面走了很长的路。处理逻辑软件如Grasshopper可以巡逻模糊曲面。

（3）概念模型分析。如果仿真在概念设计中发现问题，则需要实时分析问题的根源，并返回模型进行修正。在此之后，结束模拟并继续重复。目前，许多BIM平台项目都有不同的接口，并结合IFC格式文件进行完整的建模。例如，Ecotect等分析工具可以连接到Revit Architecture Eco Designer和Archi CAD。

1.3 方案深化阶段

在设计之初，设计师必须提出一个初步的概念方案，得到业主或消费者的认可，然后才能进行深化设计，这就是所谓的初步设计阶段。目前需要运用BIM软件对相关的物理几何信息进行综合管理。使用设计设计完成相关任务。

（1）功能空间组织。在概念设计阶段，需要对建筑的功能空间进行设计，在初始设计阶段，检查其可行性，然后对功能空间进行界定和组织。验证阶段分为五个阶段：创建拓扑结构，使用计算机语言将其转换为二维图形，设计完整的几何示意图，展开并转换三维结构模型，利用控制点对模型进行微调。

（2）复杂体信息优化。建筑最重要的特点是它的形状特别复杂。虽然建筑的形状在概念设计阶段就已经确定了，但它不能用于建造。需要反复优化建筑的复杂形状，找到最合理、相对简单的描述路径。

（3）完善整体模型。在改善建筑形态和建筑空间后，建筑的节点结构和门窗开口的设计也不容忽视。通常情况下，“节点设计”指的是建筑师对建筑的细节进行微调和增强，使其显得庞大，而增加门窗开口则可以赋予建筑“形状”。在BIM平台上，增加门窗开口操作简单，易于操作，可以批量修改。在BIM平台上，利用缩放工具可以无限放大建筑模型，小型结构的设计可以在完整的建筑模型中实现。

1.4 构件优化阶段

BIM技术在建筑构件优化阶段的运用主要表现在参数化壳板结构和曲线框架结构。

（1）参数化表皮的分板建造。在方案深化阶段，计算机生成虚拟曲面后，必须对其形状进行深化，使其具有适当的建筑层次特征，满足现实建筑的基本设计要求。在这一阶段，必须考虑许多因素，如材料的物理特性，加工方式，传输单元和形式参数。另外，为了达到我们想要的几何效果，需要有效的控制成本，不仅要保证设计效果，还要尽量减少面板的种类，使边框和面板都有很好的参数，可以重新调整和优化，每个建筑模型构件都可以实时调整。

（2）曲面结构框架建造。在创建曲面框架时，BIM平台具有明显的优势。首先，它在建筑模型中的表现是非常引人注目的。这是因为它用于控制构建组件，所以可以使用它来控制不同类别中的构建组件。各构件参数属性清晰，便于后期调优，可灵活调整各类型构件的参数。

2、BIM技术在绿色建筑设计中的应用案例分析

案例工程总建筑面积为33 693.29平米（不包括夹层区），包括2栋5F+1层（住宅夹层）和5栋1+5F+1层（自行车车库、住宅夹层）组成。工期2017年6月8日至2018年9月1日，总工期450天。建筑的抗震结构设计为七度抗震，类型是砌体结构，耐火度Ⅱ，地下耐火度是二级，建筑物的耐久性是50年。屋面防水程度Ⅱ级。环境控制类别为I类，施工现场类别为III类，砌体质量控制类别为B类，项目基线评价为丙类。

2.1 BIM标准、操作手册制定和培训

在开展BIM项目时，编制《BIM项目技术实施方案》，并汇报给BIM顾问和甲方审核，明确应用的内容和范围、应用人员的组织架构、职责划分和应用流程;设定数据标准，定义建模规范，协商模型精度和命名规范;确定软件版本和BIM平台，制定建模、审核、维护、结果等标准和时间表;编制BIM成果操作手册;为所有项目管理岗位提供BIM应用培训。我公司负责组织专业分包商编制《BIM在施工中的规划文件》，并将编制结果转发给BIM顾问进行审核。

2.2 BIM模型深化设计

基于BIM模型完成对施工图的全面概述和深入设计。在审核施工图和深化施工图的过程中，运用BIM模型提高跨学科协同设计能力，加强设计与施工的协调：完成基于BIM模型的全面施工图审核;基于BIM模型完成部分建筑结构的深度设计，包括结构留洞图;基于BIM模型完成深度机电设计，包括机电一体化管线图等结构留洞图;完成基于BIM模型的钢材施工图设计;完成基于BIM模型的装饰元素技术图深化设计和幕墙工程结构深化设计。

2.3 BIM模型集成，碰撞检查

基于BIM模型进行碰撞检测和空间调整，与BIM模型进行适当的专业碰撞检测，生成包含具体碰撞位置的检测报告，并在报告中提供适当的解决方案，以避免和协调问题的发生。BIM碰撞检测的应用范围包括：施工图审查阶段;凹口施工图设计阶段，包括完成完整的施工孔图（CBWD）和机电一体化管线图（CSD）等凹口施工图;专业项目较多，复杂，细节较多，施工前1个月需要使用BIM模型进行碰撞检查和空间调整。

找出所有匹配碰撞条件的碰撞点，并创建一个碰撞点列表。每个碰撞点的信息包括碰撞类型、碰撞深度、双击碰撞点链接查看具体的三维碰撞情况。检查报告，发现设计缺陷，及时调整计划。

2.4基于BIM的专业分包深化设计模型验收

对供应商提供的BIM模型进行验收，检查模型与施工图的一致性，确保根据图纸进行建模时无错误、遗漏或偏差。按照BIM实施计划和模型评审体系的内容，在规定时间内完成专业分包深化设计模型的评审和验收。及时反馈和总结模型中存在的问题，并按顺序修正，确保模型计算的准确性。

2.5工程量统计

将已审批通过的BIM模型导入Glodon BIM5D平台，可根据截面、时间等不同情况，实时要求不同的材料和技术数量，并生成报告。材料部门和工程部可以更合理地确定进入现场的材料的时间和数量。

将价格文件导入Glodon BIM5D平台并链接到型号上，可根据合同范围要求相应型号规格表。

2.6使用广联达BIM5D平台进行图纸档案管理

利用Glodon BIM5D平台和广联云做管理施工图纸和项目文件。上传图纸及相关项目文件到广联云，连接BIM模型。项目文件编制人员将及时更新图纸和相关材料，以便在施工管理过程中对项目技术人员进行指导。项目完成后，可以使用Autodesk navisworks软件将模型、图纸和其他材料以.nwf格式链接给业主，方便业主今后的操作和维护。

2.7竣工交付模型

在施工过程中，BIM设计工作室指派专人管理BIM模型，负责模型的更新和维护。最终设计完成后，将完成的模型及与现场设施相对应的电子文件交给BIM顾问，由BIM顾问审核后交付业主。为业主提供培训，使其能够以适当的格式查看和注释BIM文件，以确保业主在未来的运营和维护中继续使用BIM模型。

结语：

本文主要论述了设计BIM技术对于大型商业综合体的建筑，主要是基于优化建筑结构的重要性，具体分析了当前商业综合体大型建筑物的基本概况，强调BIM技术在此类建筑项目中的应用。从三维模型构建、自由空间高度确定、项目优化设计和碰撞检测四个方面论证了BIM技术在绿色建筑设计中的应用价值。在建筑行业的未来发展中，BIM技术也具有非常广阔的发展前景，还需要设计设计师对该技术进行深入研究和讨论，以促进其在社会建筑中的更有效应用。

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