BIM技术下的被动式建筑设计浅谈

2015-04-10杨波

四川水泥 2015年8期

关键词：被动式效果图可视化

杨波

(320111198506275219)

BIM技术下的被动式建筑设计浅谈

杨波

(320111198506275219)

建筑信息模型涵盖了几何学、空间关系、地理信息系统、各种建筑组件的性质及数量，便捷的提取了建筑内材料的信息，使建筑内各个部分、各个系统都可以呈现出来，从而使得建筑信息模型能够利用数字化的建筑组件，来表示真实世界中用来建造建筑物的构件，而这些特性恰好满足了被动式建筑设计的需求。

建筑结构模型；被动式设计

施工文件对准确信息的需求来自多方面，包括图纸、采购细节、环境状况、文件提交程序和其它与建筑物品质规格相关的文件。BIM技术不仅可以为设计、承造、建筑物业主和经营者创建沟通的桥梁，提供处理工程专案所需要的实时相关信息，而且还能够提供准确信息。而被动设计充分考虑自然原理，来规划、设计、环境配置建筑手法，改善和创造舒适室内外环境的需求，正好能够应用BIM 技术来提供。要想更好的实现BIM技术在被动式建筑设计中的应用，首先应该了解BIM技术的特点，然后结合建筑场地的实际情况，充分发挥BIM技术在被动式建筑结构中的应用价值。本文就BIM技术下的被动式建筑设计进行了研究。

一、建筑信息模型BIM的特点

1.1 可视化

可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如施工图纸只是各个构件的信息在图纸上的线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象了[1]。BIM让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；现在建筑业也有设计方面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行[2]。

1.2 协调性

这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，都做着协调以及相互配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。面出效果图的事情，但是这种效果图是分包给专业的效果图制作团队进行识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性，然而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在BIM建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的，所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行[3]。

1.3 模拟性

模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工[4]。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而来实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式的模拟，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

1.4 优化性

事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程，当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化、更好地做优化。优化受三样东西的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。复杂程度高到一定程度，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。

二、基于BIM技术的被动式建筑设计

被动式设计综合考虑了阳光、风力、温湿度等自然界的因素，规划设计与环境相配合的建筑，并且改善和创造了更为舒适的建筑内外环境，有效减少了常规资源。其目的是尽量减少甚至不使用城规的热能源供应和制冷消耗，同时不减少室内外环境的质量。设计原则是结合当地气候特征进行设计，使建筑需求尽量来源于自然环境，满足实际建筑的功能和形式需求。BIM技术在被动式设计中主要考虑了气候特征、日照采光。风环境和场地需求。

2.1 气候特征分析

BIM技术通过可视化方式，将繁杂的气象信息以图表的形式表现，帮助建筑师直观的了解建筑当地的气象资料，帮助回执逐日的气象数据，确定建筑的朝向，进而在选择被动式策略时，提供有价值的参考[5]。而且这种协调性强的设计参数，可以根据实际需求进行调节，方便寻求最佳的被动式策略。另外，通过可视化的界面，建筑师可以定性的分析最适宜当地气候特征的被动式设计策略。

2.2 日照采光分析

在被动式建筑设计阶段，科学合理的应用日照和采光，能够显著的提高建筑节能的效果，它也是实现建筑节能的重要环节。所以，对于建筑进行合理的模拟分析是十分有必要的。BIM的超强模拟性能能够帮助建筑师对施工场地的日照及遮挡情况进行准确的分析，根据模拟情况进行建筑平面布局以及洞口设计，在很大程度上保证了冬季接受太阳辐射的限度和夏季减少辐射的限度。

2.3 风环境分析

科学合理的通风条件不仅能够显著的提升建筑节能效果，而且对于室内居住的空气质量有很好的改善作用。应用BIM技术进行风环境模拟就是为了更好的保证室内的空气流动，优化建筑空间环境，节约建筑在使用中的能耗，从而发挥自然资源的价值，充分利用自然资源。通过将IFC数据标准导入CFD软件，将BIM和CFD技术结合应用，可以方便快捷的对室内外的气流流动进行模拟分析，对不同效果进行分析评价，从而选择最佳的方案，优化建筑设计。