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摘要:bim技術(shù)作為一種智能技術(shù),具有3D建模以及數(shù)據(jù)采集和工程管理多種功能,其在綠色建筑設(shè)計中,可以結(jié)合環(huán)保理念,對施工環(huán)境、施工過程以及建筑形狀以及彼此關(guān)聯(lián)予以考充分慮,從而使得整體建筑符合現(xiàn)代綠色環(huán)保理念,與自然環(huán)境達到高度統(tǒng)一,而且在綠色建筑群規(guī)劃、建筑水文地質(zhì)管理、給排水系統(tǒng)設(shè)計、采光設(shè)計等方面都有一定優(yōu)勢。本論文對這些內(nèi)容進行探討,希望對綠色建筑設(shè)計有所幫助。
關(guān)鍵詞:BIM技術(shù);綠色建筑;綠色設(shè)計;環(huán)保建筑
1BIM技術(shù)特點
BIM技術(shù)采集了和建筑有關(guān)的所有信息,然后在相關(guān)命令之下實現(xiàn)仿真模擬建筑,從而使得建筑設(shè)計師、建設(shè)單位以及施工單位能夠更好地理解建筑和自然、建筑和建筑、建筑內(nèi)部、建筑和能源的關(guān)系。其涉及到了具體施工環(huán)節(jié)當中人力配置、原材料質(zhì)量控制、技術(shù)標準等管理內(nèi)容,對于工程造價有著相應(yīng)的調(diào)整作用,能夠幫助施工企業(yè)實現(xiàn)最佳的投入產(chǎn)出。總而言之,BIM技術(shù)屬于多元功能軟件,使得傳統(tǒng)工程管理難題迎刃而解。BIM技術(shù)給設(shè)計師插上了翅膀,其不再將大量精力用于2D技術(shù)的圖紙之上,而是可以通過BIM技術(shù)的3D建模功能使得設(shè)計方案更加直觀,從而找到設(shè)計中的不足,做到動態(tài)調(diào)整。另外,建設(shè)方發(fā)起綠色建筑招標,施工企業(yè)便可以讓本企業(yè)的設(shè)計師利用BIM技術(shù)來體現(xiàn)設(shè)計創(chuàng)意,從而在招標過程中獨樹一幟,增加中標幾率[1]。
2BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的具體應(yīng)用
BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計當中幾乎無處不在,其具有強大的3D建模、數(shù)據(jù)分析、資源整合等功能,使得設(shè)計師如虎添翼。具體來說,其能在設(shè)計過程中發(fā)揮作用,如建筑規(guī)劃設(shè)計、建筑區(qū)域水文地質(zhì)分析管理、建筑群和環(huán)境關(guān)系設(shè)計、建筑造型和內(nèi)部空間開發(fā)設(shè)計、建筑當中能源利用設(shè)計、施工環(huán)節(jié)的施工環(huán)境以及施工管理設(shè)計。
2.1建筑規(guī)劃設(shè)計
即建筑群的規(guī)劃,比如規(guī)劃區(qū)土地資源利用,建設(shè)面積、建筑面積、植被面積的規(guī)劃。規(guī)劃過程中可以輸入國內(nèi)外綠色建筑群規(guī)劃的相關(guān)參數(shù),從而形成具體的土地資源利用規(guī)劃平面圖。另外,可利用該技術(shù)來匹配社會公共服務(wù)系統(tǒng),確保建筑群公共服務(wù)系統(tǒng)完備,使得建筑群在交通、就醫(yī)、就學(xué)等方面具有強大的優(yōu)勢。具體操作是將附近相關(guān)社會機構(gòu)納入到規(guī)劃當中,通過BIM技術(shù)映射到具體的平面圖里,利用該技術(shù)具有的計算和評價功能,對現(xiàn)有的規(guī)劃予以分析,最終形成最佳的設(shè)計布局。
2.2建筑水文地質(zhì)管理
綠色建筑設(shè)計和傳統(tǒng)建筑設(shè)計一樣,都需要對建筑區(qū)域水文地質(zhì)予以充分分析,避免其因為對建筑體的影響而導(dǎo)致局部沉降。一旦出現(xiàn)沉降,就意味著浪費大量的資源,這和綠色理念相違背。在具體的管理當中,對之前水文地質(zhì)數(shù)據(jù)予以充分分析,將獲得的核心數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中,通過計算最終確定具體的地基工程方案。這種方案比較周密,包括了各種施工風險以及應(yīng)對措施。
2.3建筑和自然環(huán)境設(shè)計
綠色建筑設(shè)計講究的是和自然和諧統(tǒng)一,如果達不到這一要求,就不能稱之為綠色建筑設(shè)計。而傳統(tǒng)設(shè)計中,很難將周圍自然環(huán)境比如山、河、湖泊等自然資源考慮在內(nèi)。BIM技術(shù)出現(xiàn)之后,不僅可以將建筑從顏色、形狀、層級、方向、布局等予以科學(xué)合理布局,還能考慮到自然和建筑之間形成的熱島效應(yīng),使得建筑群錯落有致,使建筑群內(nèi)擁有足夠的綠色植被,從而形成自然降熱系統(tǒng),切斷了熱島形成鏈條。
2.4建筑形狀以及內(nèi)部設(shè)計
綠色建筑設(shè)計也需要創(chuàng)意,而建筑創(chuàng)意首先是造型創(chuàng)意,即第一眼讓人能夠記住建筑,將其當成當?shù)氐貥?。在此環(huán)節(jié)可以利用智能終端獲取周圍建筑造型的圖片信息,將這些信息輸入系統(tǒng),BIM軟件系統(tǒng)就會充分地進行造型分析,最終形成獨特的造型設(shè)計方案,使得建筑造型有別于其他建筑,同時又不會特別突兀,達到了既融入環(huán)境又彰顯自我的目的。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展,從業(yè)人才水平越來越高,造型創(chuàng)意成為了人才競爭的基本內(nèi)容,而BIM技術(shù)的出現(xiàn)給與了設(shè)計師建筑造型創(chuàng)意更多靈感。當然,在很多招標過程中,獨特的造型往往可以增加中標幾率,這也是有實力的建設(shè)單位、施工單位以及建筑設(shè)計師愿意使用該軟件的原因[2]。
2.5能源利用設(shè)計
傳統(tǒng)設(shè)計工具當中的CAD技術(shù)可以設(shè)計平面圖、剖面圖,甚至于在一些能源設(shè)計中也能發(fā)揮一定作用,但是大部分都是針對于建筑的組成部分,而對于具體能源利用數(shù)據(jù)計算如科學(xué)合理設(shè)計給排水系統(tǒng)、電能綜合利用、通風系統(tǒng)的設(shè)計、光能利用等方面無能為力。這些涉及到具體能源設(shè)計的方面還需要依靠BIM技術(shù)來實現(xiàn)。特別是在太陽能、風能利用方面,BIM技術(shù)擁有巨大優(yōu)勢,將采集到的基本數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng),其就可以轉(zhuǎn)化成為具體的模型,為綠色建筑群匹配相應(yīng)的風能、太陽能轉(zhuǎn)化電能的方案。
2.5.1給排水設(shè)計
1)協(xié)同設(shè)計。即不僅能夠進行平面設(shè)計,還能進行立體設(shè)計,使得給排水管道以及水流量等得到具體體現(xiàn),更能對高層水壓予以模擬,從而幫助設(shè)計師進行科學(xué)的給排水系統(tǒng)設(shè)計,確保高層用戶能得到足量的水流,滿足日常所需。2)在材料選擇方面,BIM系統(tǒng)擁有大量的給排水材料信息,可以幫助設(shè)計師選擇最合理的材料。3)在管道布局上可以利用BIM模擬技術(shù)來了解方案中存在沖突之處,然后進行科學(xué)調(diào)整,規(guī)避了傳統(tǒng)CAD設(shè)計帶來的投產(chǎn)后管道沖突問題。4)在給排水附屬設(shè)施安裝過程中,可以利用BIM技術(shù)來予以模擬,從而避免安裝矛盾,使得安裝工作能夠有條不紊。一般操作中,可以建立3D模型,再推出四維安裝進度表,從而確保施工程序的科學(xué)化、簡潔化,避免二次返工造成的時間以及其他資源浪費[3]。
2.5.2電能利用設(shè)計
數(shù)據(jù)顯示,一度電可以生成960gCO2,對于一個帶有亮化工程的社區(qū)來說,其產(chǎn)生的CO2需要用t來作單位。傳統(tǒng)CAD在電能設(shè)計當中,只能對管線布局等予以幫助,但是卻不能有效計算出亮化工程和環(huán)境污染之間的關(guān)系,難以尋找到二者的平衡點。BIM技術(shù)可以進行能耗分析,即對建筑區(qū)目前空氣當中有害氣體的含量進行計算,從而最終確定綠色建筑群量化工程規(guī)模。即不再限于綠色建筑本身,更考慮到了周圍大環(huán)境的負載能力。而且,BIM技術(shù)還能在具體布線、電氣設(shè)備布局安裝等方面予以演示,使得線路布局更加合理,電器設(shè)備安裝更為規(guī)范。
2.5.3采光設(shè)計
隨著生活水平的提高,人們對居住環(huán)境的要求越來越高,采光權(quán)的出臺便是證明。采光涉及到了窗子的面積和材質(zhì),傳統(tǒng)設(shè)計中利用的渲染軟件對于房間內(nèi)的自然光表現(xiàn)不佳。主要是視角單一,光線沒有層次感,看起來生硬虛假。BIM技術(shù)則可以采集房間布局、窗子采光面積、窗戶玻璃材質(zhì)等信息,然后再智能構(gòu)圖,設(shè)計師可以動態(tài)調(diào)節(jié)虛擬光源,從而觀察房間當中的采光度、明暗度,甚至于虛擬早晨、中午、傍晚的陽光變化情況。另外,對于室內(nèi)采光還包括燈具光線的設(shè)計,比如廚房光源、臥室光源、客廳光源,設(shè)計師往往要向業(yè)主提供效果圖,此時一般設(shè)計師都會依靠經(jīng)驗來輸入相關(guān)參數(shù)來進行渲染,很多時候這種渲染并不能和實際相符,往往會導(dǎo)致裝修后業(yè)主大失所望。BIM技術(shù)在這種戶型內(nèi)部電能設(shè)計方面,因為其擁有強大的3D建模功能,而且含有了設(shè)計方案中所有信息,會使得效果圖更加逼真。
2.5.4暖通設(shè)計
暖通設(shè)計在傳統(tǒng)的設(shè)計中同樣是二維技術(shù),這樣的圖紙不具有立體性,只有擁有一定專業(yè)基礎(chǔ)的施工人員才能讀懂這樣的二維圖紙,而且一旦理解錯誤,對于安裝會帶來很大的負面影響。BIM技術(shù)在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計上擁有強大的優(yōu)勢:①可以將空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)錄入系統(tǒng),從而形成對應(yīng)的三維立體模型,這種模型構(gòu)建之后,可以使得施工隊伍能夠明了各部分施工技術(shù)標準;②空調(diào)系統(tǒng)屬于隱蔽工程,通過BIM技術(shù)可以將其中關(guān)鍵部分予以顯示說明,使得前后工序能夠有效對接,杜絕施工盲區(qū),避免二次返修;③對于設(shè)計師來說,利用BIM技術(shù)可以反復(fù)調(diào)整方案,最終形成最合理的設(shè)計思路,也可以在反復(fù)演示中尋找設(shè)計短板針對性調(diào)整,使得設(shè)計方案更加完美;④可以圍繞綠色理念,實現(xiàn)最佳的系統(tǒng)配置,省電節(jié)能,實現(xiàn)綠色暖通系統(tǒng),比如對暖通系統(tǒng)進行管線優(yōu)化、結(jié)構(gòu)調(diào)整,同時進行風向以及環(huán)境分析,確保暖通工作效率,消除其中噪音因素;⑤冷熱源設(shè)計中的BIM技術(shù)應(yīng)用,冷熱源在暖通設(shè)計中非常重要,BIM可以對此提供更多選擇,使得設(shè)計師在系統(tǒng)提醒下,結(jié)合工程所在地氣候特點,形成針對性的冷熱源設(shè)計[4]。
2.5.5外墻保溫設(shè)計
目前外墻保溫有兩種模式,一種是擠塑板模式,一種是外墻保溫磚模式。兩種模式都需要進行一定的計算,確保原材料合理利用。另外,保溫磚模式需要對墻體荷載等進行計算,而這些傳統(tǒng)的平面設(shè)計很難實現(xiàn)。BIM技術(shù)融入其中,可以對外墻保溫形成基層、保溫層、外層等層面形成負載分布,利于科學(xué)配置錨件,使得墻面磚獲得均勻支撐。再者,外墻保溫容易出現(xiàn)冷橋,利用BIM技術(shù)可以對冷橋部位予以測算,利于設(shè)計師形成應(yīng)對方案。在有的綠色建筑設(shè)計中,會將外墻獲得的自然溫度匯集到采暖系統(tǒng)當中,這樣的精密設(shè)計也需要BIM技術(shù)來配合[5]。
2.6施工環(huán)節(jié)設(shè)計
2.6.1施工環(huán)境
綠色建筑設(shè)計不僅針對建筑本身,而且要考慮到具體施工當中和環(huán)境的關(guān)系,從而確保最好的綠色效應(yīng)。比如要考慮到施工揚塵、噪音、用水、用電等。BIM技術(shù)擁有豐富的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),其可以為設(shè)計師提供相關(guān)數(shù)據(jù)作為參考,利于形成周密的施工方案。比如可以利用BIM技術(shù)三維模型對施工環(huán)境予以立體體現(xiàn),對影響施工的環(huán)境因素比如天氣、水文地質(zhì)、大型設(shè)備等因素進行充分計算,利于形成風雨天氣施工防護、局部樁基工程、設(shè)備運行安全防護等方案。特別是吊車等大型設(shè)備的空中操作,需要利用BIM來予以確認其操作往復(fù)路線,避免彼此干擾。
2.6.2施工過程
首先,在綠色建筑設(shè)計階段,要考慮到工程施工當中的組織架構(gòu),而傳統(tǒng)的設(shè)計當中這一環(huán)節(jié)比較薄弱,大部分都是傳統(tǒng)經(jīng)驗映射,BIM技術(shù)擁有相關(guān)數(shù)據(jù)庫,會為設(shè)計師提供參考,這些數(shù)據(jù)也可以直接被施工隊伍采用形成對應(yīng)的管理架構(gòu),利于各部門互通有無,實現(xiàn)信息共享。然后,施工過程中對于材料的利用要進行充分計算,避免原材料浪費,降低施工成本。其次,可以按照施工圖紙進行充分計算,對人力進行科學(xué)分配,從而形成最合理的安排,發(fā)揮人力資源作用同時,降低勞動力成本。再次,對隱蔽工程進行演示,方便了解其中的關(guān)鍵點,從而利于工程監(jiān)理、項目經(jīng)理掌握施工質(zhì)量,杜絕施工盲區(qū)。此外,要形成安全管理模型,設(shè)定安全管理架構(gòu),對施工現(xiàn)場進行有效調(diào)度,避免高空墜物等施工風險[6]。
3總結(jié)
BIM技術(shù)和傳統(tǒng)設(shè)計區(qū)別在于,可以實現(xiàn)三維模擬,從而便于尋找設(shè)計方案的不足,使得綠色環(huán)保理念得到充分植入;在能源方面可以做到精細計算,不再需要設(shè)計師進行繁雜的測算;可以充分采集自然環(huán)境數(shù)據(jù),使得建筑群和自然達成和諧統(tǒng)一。總而言之,在BIM技術(shù)之下,綠色建筑設(shè)計不再局限建筑本身,而是將綠色理念無限放大,追求最大程度的綠色效應(yīng)和效益。
參考文獻:
[1]劉占省,趙明,徐瑞龍.BIM技術(shù)在我國的研發(fā)及工程應(yīng)用[J].建筑技術(shù),2013,44(10):93-97.
[2]張智健,楊莉瓊,李甜.BIM技術(shù)在綠色建筑節(jié)能設(shè)計中的應(yīng)用[J].建筑節(jié)能,2018,46(3):26-30.
[3]魏煒.BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中實踐應(yīng)用[J].低碳世界,2016,6(4):121-122.
作者:卜濤 鹿瑤 單位:重慶城市職業(yè)學(xué)院
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