BIM技术在绿色智能建筑设计中的应用分析

文／李铭 京能置业股份有限公司 北京 102300

引言：

绿色智能建筑是我国深化绿色环保理念的重要体现，可以进一步达到降低碳排放量的需要，进而为社会进步提供方向，此外绿色智能建筑的设计主要是以个性化体验为核心，因此可以利用技术的使用拉近建筑物与人之间的联系。而BIM 技术的运用则可以通过数据模型的搭建，为建筑设计效果的提升奠定良好的基础。由此可见，围绕BIM 技术在绿色智能建筑设计中的应用进行分析，对于建筑设计行业可持续发展来讲尤为重要，故建议有关单位和企业予以高度关注。

1、BIM 技术与绿色智能建筑相关概述

BIM 技术最早起源于美国企业，自本世纪初研发成功以来就被广泛应用在多行业领域中，能够高质量促进土木工程以及建筑行业的发展。该技术的原理主要是利用数据的收集和归纳建立信息化模型，以此为施工准备、施工管理、设计优化与后期其它工作提供信息共享支持和帮助，使技术人员可以更加简便地对建筑情况进行完善，以此增强决策与设计方案的质量。现阶段该技术作为一种信息化、数据化的施工工具，已经为施工细节的完善提供了较大的帮助。例如其模型可视化的优势便可以运用三维模型建立的形式为技术人员进行规划设计方案的效果模拟，使工作人员直观地了解建筑设计情况。而信息完备性则是指该技术的运用可以将抽象的数据和信息进行具象化的体现，进而对设计方案中设计的细节加以放大。信息交互性是指BIM 技术在使用的过程中，其依赖的软件既可以进行设计工作又可以作为信息共享的平台进行使用，进而使施工项目的监管方、建设方以及设计方的所有工作人员都能够第一时间了解到施工信息的变更状态和具体情况，以此拉近多方之间信息沟通方面的联系，降低工作人员之间信息不对称性情况出现的可能。由此可见将这种技术运用在绿色智能建筑的设计规划中对于后续的施工工作具有非常大的积极作用。

绿色智能建筑是传统环保建筑与智能化建筑形式相结合的新型概念。其中绿色建筑是指在建筑施工的过程中，利用新技术以及新能源材料的运用替代传统材料的使用，以此从根本上提升建筑的环保性，降低传统材料对人体以及周围环境的不利影响，进而为人们营造一个良好的生产生活环境，降低污染状况。而信息化智能建筑则是指在技术运用的过程中，优先选择可以满足人们现实需要的新型技术和手段，进而使建筑物房屋的结构与管理形成一个完整的系统，更加便捷地达到环保的效果。从可持续发展的角度来看，绿色智能建筑的设计与施工从源头上解决了人与自然、社会、经济发展之间的矛盾冲突。虽然目前在建筑行业上并没有明确的绿色智能建筑的定义，但是根据其发展原因来看，这种技术的使用具备较强的智能化管理和控制能力，可以使建筑物的综合质量得到显著的提升。

2、BIM 技术特征、价值优势分析

2.1 信息互通性

BIM 技术会利用收集好的信息建立三维模型，进而实现前期设计与施工、管理工作的共享。其主要工作原理是在模型搭建完成之后，技术人员可以直观了解施工中的情况，并分析技术应用难点，进而针对设计过程中不符合实际情况的冲突采取合理措施，及时进行解决和完善，避免在后续施工中冲突逐渐扩大，进而在产生资源浪费的基础上加大前期成本。此外，BIM 技术运用可以更加专业地进行信息共享，且在软件使用的帮助下，技术可以更加兼容，高效完成数据的运用，确保项目信息管理能够更加科学、合理。

2.2 资源完整性

基于BIM 技术运用的模型搭建可以综合运用全部指标数据，包括工程前期招标情况、项目性质、材料选择、质量验收标准以及施工人数等。在具体工作中工作人员会运用CAD 系统的使用将信息存储至REVIT 软件中，进而为后续的三维模型建立提供条件。模型建立的过程不仅可以帮助技术人员了解工程信息，还可以为工作人员提供建筑材料硬度以及强度的信息支持，全方位地掌握施工状况。

2.3 可视化

BIM 技术应用的主要优势便是可视化功能，可以直观地了解建筑建设的大致信息。这与传统的管理方式有着本质的区别，能够进一步提升对设计方案的检查质量以及修改效率。此外由于BIM 技术会运用到很多信息，并在软件的帮助下建立自动化的三维立体模型，因此在此过程中也可以及时了解工序设计中的冲突，帮助设计人员科学进行完善。

要想更好完成绿色建筑节能设计，技术人员必须要结合当地的具体条件加大对施工前期、过程以及后期管理的重视。在设计工作的过程中，技术人员需要对建筑物光照情况以及通风状况进行科学的分析，并将BIM 技术运用在设计过程中，进而从源头上降低能源的损耗状况，使其可以达到预期的效果。此外，技术的运用可以被使用在建筑施工的每个阶段中，进而规避图纸设计中的很多不足。在此基础上模型的搭建还可以对通风模拟以及气流状况进行数据分析，进而使建筑的规划更加合理。与此同时，BIM 技术的使用有利于进一步方便工作人员的管理，充分在节能减排规划设计工作中发挥现代化技术的优势，使数据可以以模型的形式体现出来，以此帮助设计人员进行调整，使设计方案情况可以直观地体现。

3、BIM 技术在智能建筑建设中的运用

3.1 前期设计中的应用策略

绿色建筑的建设需要从设计阶段便开始进行，然而由于绿色建筑需要涉及的方面有很多，因此其设计形式与传统的建筑有着非常显著的区别。若能将BIM 技术运用在前期的设计管理中，则可以更加清晰了解建筑结构需要，并结合区域特点对布局进行高效的控制和管理。此外在设计过程中，BIM 技术的运用能够进一步提升设计方案的可视化质量，使设计从传统的图纸规划转化为三维立体数据模型的建立。与此同时，对于施工过程中需要优化与完善的方案设计细节来讲，也可以通过模型信息的更改了解优化质量，降低设计方案更改次数，有效保证设计过程中的经济效益。通常情况下在设计过程中，设计人员应该充分考虑可能成为施工阻碍的相关因素，并在设计工作中尽可能规避，而BIM 技术的使用则可以运用数据模型的搭建，帮助设计人员加大对施工过程的了解，进而确保设计方案可以达到工程进度与质量的需要。在三维模型搭建的帮助下，设计人员可以更加明确管线分布状况，并提前对其进行调整和规划，确保管线部分在后续施工中的精致度以及安全性。

3.2 数字化模型建立

通常情况下，设计单位在设计管理过程中，设计图纸是管理重点。究其原因，主要是设计图纸的合理与否，关系到整个工程的质量。为此，设计人员在图纸设计完成后，可将设计图纸录入到BIM 软件之中，由软件自动生成有关建筑工程的数字化模型。相较于二维设计图纸，这种三维模型可以帮助设计人员更加直观发现和找出设计图纸中存在的问题。此外，绿色建筑的重点是在于降低资源使用，最大限度地达到环保的效果。因此在后续设计工作中，设计人员需要加大对周围因素的思考，而BIM 技术的运用则可以利用软件的支持建立三维立体模型，且模型的搭建与实际效果所差无几，仿真效果较强，可以帮助设计人员从多角度了解设计过程中的难点以及最终效果，进而为后续的结构规划创造条件，降低人工设计图纸工作中的误差，从而保障工程设计的合理性。

3.3 设计过程中的应用对策

此过程是绿色建筑设计过程中最为重要的一个环节，需要工作人员在此环节充分考虑地形等综合因素，并在细节中加大节能资源以及自然能源的运用。因此在具体工作中，技术人员必须要从以下几个方面加大对BIM 技术的使用：一方面，要求工作人员需要运用BIM 技术软件的使用营造一个真实的模型情况，包括通风、光照情况以及方向等，进而将其作为重要数据，使设计图纸和方案能够达到《绿色建筑评价标准》的具体要求。另一方面，对于建筑物设计来讲，最为常见的节能措施便是加大自然光源的使用，并配合节能灯的添加，降低其他光源的设置。良好的采光情况不仅可以达到居住人民对舒适度的需要，还可以降低设备消耗。因此在具体设计环节中，技术人员需要将自然光照情况作为数据，传输至软件中并进行模型搭建。一般情况下，房间长度越小，采光的质量越高，自然光源的使用效率也更好。

绿色智能建筑由多个部分组成，其中线路的敷设也是非常重要的环节。随着人们生活质量的提高，机电设备的使用量也不断增加，因此需要在日常的工作中加大对线路敷设难度的控制，进而确保机电管理工作的质量。所以设计人员需要配合BIM 技术的使用对管线设计情况进行全面的分析与研究，进而设计出最为合理，不会使钻孔情况影响整体结构质量的方案。

4、BIM 技术在智能建筑建设中的运用实例

某工程位于某地区，建筑规模约为2 万m，其中，地上建筑面积为1.5 万m，地下建筑面积为5000 m，建筑被分为三个区域，分别为A 区域、B 区域和C 区域。该项目位于丘陵地带，地势高低起伏，靠山近水。建筑对舒适程度、功能、外观提出了非常高的要求。

4.1 可持续设计理念

在该建筑设计过程中，为因地制宜，充分发挥建筑群的优势，在设计过程中，融入了以下理念：第一，建筑与自然融合的理念。将以人为本和方便实用为原则，创设生态景观和智能环保兼具的现代建筑群。第二，布局与自然环境相吻合。基于场地优势，与周边环境相互渗透，通过对各种功能入口的合理安排，使人车分流问题被有效解决，以此来规避对自然环境的影响。第三，多层次设计理念。通过对步行道的合理设计，使建筑内部各空间被有效衔接，同时，利用屋顶空间，营造空间景观效果。

4.2 建筑体型设计

结合上文可知，在新时代的发展背景下，人们对绿色建筑外形的需求在逐渐提升，除单一的方形体外，还要求建筑外形具有实用和美观的特点，甚至希望建筑成为标志的一种，以此来象征某些精神。北京鸟巢、水立方就是其中的典型代表，以本工程为例，该工程设计单位，在设计过程中，为充分体现可持续设计理念，对Revit 软件进行了利用，该软件具有自适应功能，这个功能本质上就属于参数化设计功能。功能原理如下：以自适应族为基准，将多个点作为依据，对构件进行定位和建模，并完成其它构件族的载入。将顺序作为依据，对目标点进行拾取后，即可使原来的指定点与目标点一一对应，同时形体会对新的几何构件进行适应。在部分参数的控制基础上，自适族可以做出体量或表皮效果，且具有规律性的特点。在需要时，还可以使参数变化相叠加，最终获得复杂的结果。依托于参数描述形体，高效率完成模型构建，并在修改模型可变参数的同时，使不变参数保持不变，确保信息的协调性，是参数化设计的主要优势，故相较于传统设计方式，借助BIM 技术进行建筑体型设计，工作效率更为显著。

可视化设计可以对变换观察角度进行切换，室内外均可以作为观察点，并且在观察方式上也十分多样，一点透视和鸟瞰全图均可。有助于设计人员更好的把握建筑整体效果。此外，这种模型还能为设计人员局部观察创造有利的条件，便于设计人员设计或调整方案细节。具体步骤如下：

首先，利用BIM 软件构建了模型，主要对象分别为建筑、结构、给排水、暖通和室内装修。然后，将三维设计流程管理作为依据，完成以下方面的内容：工作分工、合作、建立专业模型、连接模型、碰撞测试、对碰撞位置进行调整、集成数据-完成模型构建。该模型的构建可以为分析生态建筑和分析声音环境奠定坚实的基础，并且，分析结果能够为建筑模型提供帮助，二者相辅相成，直到设计图纸完成。

4.3 总平面布局

在建筑设计阶段，设计人员需要对场地环境进行调研，针对建筑总平面布局，需要借助BIM 技术场地分析数据进行设计，并在此基础上模拟日照和通风情况，科学合理设计建筑朝向和建筑之间的距离，以达成建筑总体布局的目的。总平面布局设计路线如图1所示。

图1 影响建筑总平面布局的因素

在查阅资料后得知，影响建筑朝向的因素相对较多，主要几种为地理环境、场地条件和气候特征，而气候要素包括热辐射、日照和通风条件等，想要达成节能的目的，做好建筑朝向的选择尤为关键。设计单位可以借助BIM技术，对工程所在地的气候条件进行分析，并根据气候数据，比如：日照时长、通风条件和热辐射等因素，对建筑朝向予以设计。

以日照分析为例，日照情况会随着建筑物朝向的不同而受到影响，而利用技术的使用则可以对光线状况加大分析。因此为了能够增强房屋朝向的科学规划，建筑工程应该结合区域位置的不同对全年光照情况进行分析。

在分析时，可以对日轨图进行运用，究其原因，主要是日轨图可以对建筑朝向和日照之间的关系加以反映。此外，设计师还可以将分析结果作为依据，思考利用太阳能的方法，在此基础上做好太阳能主动和被动设计，从而使绿色节能的目标达成。

此外，在设计过程中，还要重视建筑噪声环境的优化。究其原因，主要是该基地位于国道附近，在设计阶段，需要将噪音作为重点考虑对象。其中，噪音来源主要包括车行噪音、停车场汽车启动噪音以及设备噪音。设计单位人员利用BIM 技术制作了噪音分布图，并将其作为依据，对房间功能布局进行优化调整，最终取得了良好的效果。比如：在嘈杂的区域安排健身房设备，将宴会和会议室安排在安静的区域等。

4.4 数据分析与环境研究

BIM 技术的使用可以建立数据资料库，而以上资料运用和整理会为后续施工以及方案设计更改提供很大的支持。这主要是因为在施工过程中必须要时刻运用数据的研究与分析才能够进行，而运用BIM 技术的使用则可以降低方案调整的难度。

室内环境的设计与建设对于绿色智能建筑来讲非常重要，会直接影响居民的舒适度，究其原因，主要是绿色智能建筑相较于普通建筑而言，对建筑的节能和智能化要求更高，不仅可以满足可持续发展的要求，还能通过智能化和绿色理念的融入，实现人、资源和环境的协调发展。其设计重点主要包括优化能源系统，实现对新能源和绿色能源的有效利用。比如：供水设施应具备较强的节水效果，通过合理的设计和智能化技术，收集和利用排水和雨水，其中，景观工程不能使用自来水。此外，还要合理设计景观工程、空气系统、光环境、热环境和绿化系统。只有上述几大系统均能完备，方能走出单纯的智能化或绿色瓶颈。建议设计单位在设计之前，必须要考虑技术的应用效果，尽可能的提升设计方案的质量，并对设计环节加以把控，对不符合实际情况的因素进行参数调整，以此达到节能环保的需求。在具体工作中可以从以下方面入手：噪声控制、光源状况、通风情况等。在BIM 软件中，有专门的模块进行室内外通风情况的模拟，在模拟过程中设计人员应该先将温度系数传输至系统中，进而更加全面地了解通风结构，以此降低空调、电风扇等设备的运用。而在日照采光应用中，人们通常会运用人工灯源设置的形式进行设计，而绿色建筑设计则需要规避这种情况，科学地将室外自然光引入到室内中，以此弥补室内光照不足的状况。

日照情况会随着建筑物朝向的不同而受到影响，而利用技术的使用则可以对光线状况加大分析。因此为了能够增强房屋朝向的科学规划，建筑工程应该结合区域位置的不同对全年光照情况进行分析。

结语：

综上所述，近几年来。在经济社会发展的背景下，建筑行业也在不断贴合环保的需要，在建筑舒适性以及安全性方面加大了技术研究和投入。而绿色智能建筑的设计与传统的建筑形式相比，会更加倾向环保性能，将人与建筑物以及自然之间的联系作为出发点，有效地提升建筑物整体水平。在此过程中BIM 模型的建立有利于对方案进行模拟，进而在降低资源浪费的同时，提升布局规划的科学性与合理性，以此为建筑行业技术应用起到助推作用。