BIM技术在绿色智能建筑设计中的应用研究

范文慧 郑州市郑东新区建设开发投资有限公司工程师

绿色智能建筑作为建筑领域贯彻和落实绿色发展理念的重要体现，是推动我国实现碳达峰、碳中和目标的重要发展方向。相较于绿色建筑而言，绿色智能建筑更多地融入了人在建筑空间内活动时的个性化体验，通过智能化的设计来改善建筑物与人的关系，使人与建筑更好地融合。对于设计师来说，在初步掌握绿色建筑设计技术的基础上，如何快速把握和适应绿色智能建筑设计的要求，是在建设设计实践中需要重点思考和探索的问题。而建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术作为一种功能强、效果好的建筑设计技术，是设计师进行绿色智能建筑设计尝试和创新的重要工具与手段。

1 BIM 技术与绿色智能建筑概述

BIM 技术和绿色智能建筑均属于建筑领域的新内容。设计师要科学把握这两项内容的基本概念，才能更好地结合绿色智能建筑设计的需要，进行BIM 技术的科学、灵活运用[1]。

1.1 BIM 技术概述

BIM 技术是由美国Autodesk 公司于2002 年提出的一种适用于建筑学、工程学以及土木工程领域的实践性应用技术。该技术通过参数模型整合出项目的各种相关信息，并在项目策划、建设、运行和维护的全生命周期中进行共享和传递，使工程技术人员可以对各种建筑信息做出正确的理解和科学的处理，为设计团队及建筑运营单位等主体提供工作协同的方案与技术基础。

作为一种数据化工具，BIM 技术的特点可以归纳为可视化、信息完备性以及信息交互性。其中，可视化是指BIM 技术具有三维立体设计的功能，可以为设计师等人员提供可视化较强的技术支持，使建筑设计的立体感更强。信息完备性是指BIM 技术既可以提供抽象的建筑信息，将建筑各部门间的关系以形象化的方式表现出来，又可以提供具体的建筑信息，使设计方案涉及的具体信息能够以具体的量化数据呈现。信息交互性是指BIM 技术以软件作为技术平台发挥作用，通过软件既可以进行独立的建筑设计，又可以将设计的相关信息以及设计的图纸等以网络的方式实现信息共享、交流、讨论、优化，实现设计师之间、设计师与施工人员之间、设计师与业主之间信息的实时交互。正是因为BIM 技术具有上述特点，所以越来越多的设计师倾向于将其引入绿色智能建筑设计实践中。

1.2 绿色智能建筑概述

绿色智能建筑是绿色建筑与智能建筑相结合的新型建筑类型。所谓的绿色建筑是指在尽可能地为人们的日常生产生活提供健康环境的同时，最大限度地减少建筑建设和使用活动给生态环境造成的破坏与污染，进而形成人与自然和谐共生的建筑现象[2]。而智能建筑则是结合当前先进的科学技术和社会需求，将建筑的系统、结构、服务以及管理进行组合，从而形成一种方便快捷、节能高效的建筑使用方式和体验效果。从现实的角度看，绿色建筑解决的是建筑与人、建筑与自然的关系，而智能建筑解决的是建筑与人的关系。

目前虽然并没有对绿色智能建筑进行明确的概念界定，但根据定义，将绿色智能建筑理解为在保证建筑符合节能环保特点的同时，使建筑具备一定智能化操控能力，进而实现建筑内操作的简单化和便捷化[3]。

2 绿色智能建筑的设计理念和要求

绿色智能建筑虽然是近年来才提出的新型设计和建设内容，其在设计方面也更多地保持了绿色建筑的相关要求和方式，但是在实际的建筑设计方面也有一定的新思想、新方法以及新标准[4]。因此，下面分别从建筑设计的理念和要求两个方面对绿色智能建筑的设计情况进行介绍。

2.1 绿色智能建筑的设计理念

绿色智能建筑在环保节约和智能化操控方面的特点，使得其在实际的设计规划和空间结构布局方面面临着更新的理念指导[5]。综合来看，绿色智能建筑设计的理念主要有节能、环保以及智能3 个方面。其中，节能是指绿色智能建筑的设计要根据地区的气候和环境状况，将相关节能降耗的措施融入建筑设计和施工方案中，使建筑物在能耗方面达到最低化；环保是指在绿色智能建筑的设计、选择与施工等全生命周期内充分考虑资源的可再生、可降解以及可回收利用等情况，将使用能耗低、污染少的材料作为绿色智能建筑设计的重要考虑内容；智能是指绿色智能建筑的设计应当充分考虑人在建筑空间内活动时操作的便捷化和高效化，尽可能地降低人在建筑物空间的操作频率，进一步提高建筑的智能化水平[6]。

2.2 绿色智能建筑的设计要求

目前，虽然并没有明确的绿色智能建筑设计要求，但是可以参照绿色建筑的设计要求，对其进行延伸和确定[7]。例如，《绿色建筑评价标准》中提出了绿色建筑的评价标准，即健康舒适、安全耐久、生活便利、环境宜居、资源节约以及提高创新。据此，可以将绿色智能建筑的设计要求概括为智能化、健康化、舒适化、实用化、便捷化、节约化与创新化。对于设计师而言，绿色智能建筑设计更多是从建筑的外围护结构、建筑节材以及室内环境等几个方面，按照上述标准进行局部性和整体性设计，使建筑在遵循节约、环保原则的同时，也能够实现最大程度的智能化[8]。此外，绿色智能建筑的设计也要注重可持续性，既要确保设计的内容能够符合当前人们的空间体验需求，也能够为将来的空间利用方式调整提供相应的空间和余地，使空间设计具有相应的拓展性和延续性。

3 BIM 技术在绿色智能建筑设计中的应用

近年来，围绕BIM 技术在绿色建筑设计中应用的研究比较多，为其在绿色智能建筑设计中应用的研究提供了相应的理论与实践参考。具体到绿色智能建筑设计实践中，BIM 技术的应用主要体现在场地设计、体型设计、布局设计以及设计方案模拟4 个方面。

3.1 在场地设计中的应用

场地设计是对绿色智能建筑施工场地进行的整体性设计，是绿色智能建筑项目设计的基础性和关键性内容[9]。设计师主要借助BIM技术构建相应的建筑场地模型，用于模拟演示其空间和位置。一方面，设计师需要深入到场地现场，通过各种测量仪器采集场地的各项指标数据，以形成能够反映建筑场地现实情况的数据集合。另一方面，设计师汇总整理现场测量获取的数据，并将整理后的数据作为场地设计参数输入BIM 软件中，软件会根据导入的参数自动创建相应的场地模型，为设计师提供可视化的场地三维效果图。此外，设计师可以通过三维场地图把握场地的整体情况，了解诸如高程数据和坡度数据等相关数据信息，并将其作为场地设计的重要信息参考。同时，设计师还会根据建筑所处的地理位置和气候环境等状况，提前对建筑的朝向、排污管道铺设等进行场地内设计，使场地与所处的自然环境达到和谐统一，尽可能多地减少建筑施工和使用对周边生态环境造成的破坏[10]。

3.2 在形体造型设计中的应用

绿色智能建筑除了要讲究内部的实用性以外，还要讲究外观的可视化效果。随着人们建筑审美观念的改变，建筑形体造型设计的重要性也越来越凸显。在绿色智能建筑形体造型设计中，BIM 技术主要为设计师提供了各种造型设计方案的可视化效果，使设计师可以根据效果确定相应的形体造型。例如，设计师可以通过BIM 技术构建绿色智能建筑模型，并借助模型的可视化特性，对模型的构造进行局部或者整体优化，使建筑在形体造型方面更加符合人与自然和谐的理念。此外，设计师可以借助BIM 技术参数化处理各类数字信息，并将这些参数导入各类性能的模拟分析软件中，依据建筑的采光、通风、耗能以及降噪等情况进行生态化的模拟分析，最终根据分析结果确定形体造型设计的可行性和效果[11]。

3.3 在建筑布局设计中的应用

绿色智能建筑的布局主要包括建筑物布局和室内空间布局两个方面。针对建筑物空间设计的抽象性特点，BIM 技术为设计师提供了相关的模型，设计师可以通过模型对抽象的空间进行划分和局部设计，最终以可视化的模型画面检查设计的实际效果。在建筑物布局方面，设计师可以借助BIM 技术构建的建筑物模型调整建筑物的朝向与高度等参数，使建筑物在采光、楼间距、通风等方面的效果达到最佳。同时，设计师会借助模型对建筑物占有的土地面积进行较为精准的测算，从而确定最佳的建筑物结构布局。在建筑物室内空间布局方面，设计师可以借助BIM 技术构造相应的室内设计模型，通过模型对室内的采光与通风等通道进行布局和设计，使室内空间的整体舒适度得到保证。以采光布局为例，设计师可以参照《建筑采光设计标准》（GB 50033—2013）模拟推测室内需要借助人工照明方式进行采光的情况，进而确定最佳的自然采光位置，使室内空间能够更大程度上获取自然采光，减少电力耗能。

3.4 在建筑设计效果模拟中的应用

由于缺乏成熟的绿色智能建筑设计经验，设计师往往需要在设计过程中进行多次摸索，才能确定最佳方案。与传统的设计方式相比，BIM 技术为设计师提供了更为直接的设计效果记录和转化途径，其不需要将自己的设计想法用文字转述出来，而是直接使用技术软件将想法转变为设计方案中的具体内容，这种所想即所见、所见即所想的设计方式更加契合绿色智能建筑设计的需要。在绿色智能建筑设计中，通过利用BIM 技术，设计师既可通过调整局部性参数来把握设计中的某一部分内容改变对整体设计效果的影响，又可通过同时调整多种变量参数来获得相对丰富的设计效果，并根据效果对比确定最佳的设计方案。

此外，在绿色智能建筑设计中，设计师不仅可以通过软件的可视化功能查看建筑设计的舒适性、科学性情况，还可以从智能化的角度对建筑进行实用性方面的分析，进而根据智能化操作的情况和需要，进一步优化改良方案，使其更好地契合绿色智能建筑设计所要求的节能、环保和智能需求。同时，设计师也可以借助BIM 技术仿真模拟建筑物周边的风力影响和场地的噪声等情况，以此来确定绿色智能建筑在后期使用过程中可能遇到的环境问题，将问题在前期设计环节就加以优化解决。

除了在绿色智能建筑设计方案优化方面有应用以外，设计师在向施工人员、业主以及其他设计师展示建筑设计方案时，也可以借助BIM 技术动态展示其整体和局部效果，使自己的建筑设计方案更好地为他人所理解、采用或者参考。

4 结语

近年来，随着建筑行业节能环保要求的持续提高，人们在建筑物舒适性和体验性等方面的关注度也普遍提高，开展绿色智能建筑建设逐渐成为建筑行业发展的新方向。与传统建筑类型以及绿色建筑相比，绿色智能建筑更加注重建筑的节能性、环保性以及智能性，要求在建筑设计环节尽可能多地从人与建筑、人与自然之间的关系出发，打造出和谐、舒适、自然且环保的建筑物建设与使用方案。面临这些新要求和新趋势，越来越多的设计师开始关注和使用BIM 技术，将其引入场地设计、体型设计、布局设计以及设计方案模拟等绿色智能建筑设计的相关环节中，发挥了积极的作用。如果想要实现BIM 技术在绿色智能建筑设计方面的广泛应用，则需要设计师在平时的绿色智能建筑设计实践中多加应用和创新，进一步发挥技术在设计方面的积极作用。