基于BIM技术的小高层住宅建筑节能设计应用研究

2018-02-15陈瑞芳陈瑞龙

建筑与装饰 2018年18期

陈瑞芳陈瑞龙

1. 郑州城市职业学院建筑工程系河南新密 452370；2. 河南绿地广场置业发展有限公司河南郑州 450000

前言

近些年来，我国的社会经济飞速发展，极大的带动了建筑工程行业的迅速增长。尤其是在小高层住宅建筑方面，随着城市人口的不断增加，其小高层住宅建筑也越来越向舒适、环保、美观等现代化、科技化方向发展，这也使得建筑施工的工程内容、技术要求和数据信息越来越繁杂。而BIM技术正是基于这一行业现状发展起来的，并越来越广泛的应用于各类建筑工程当中，不仅极大地减轻了设计人员的任务量，也有效提升了建筑设计的效率和质量。下面，文章就BIM技术以及其在小高层住宅建筑设计的具体应用进行简单的分析和探讨。

1 BIM技术概述

1.1 BIM技术的定义

BIM技术即建筑信息模型技术，BIM是它的英文字母缩写。该技术的提出是在20世纪末，由美国的学者查克伊斯曼提出的。查克伊斯曼学者利用计算机将建筑设计中的一些问题展示出来，实现了建筑设计中的几何模型信息、功能和性能等的资源整合，再利用性能强大的计算机系统表现出来。在此基础上进行建筑项目的施工、设计及使用等阶段的情况模拟，以便于建筑设计师在相应的工程施工图、方案设计图、施工进度、维护管理以及运行建造中找出存在的问题。

1.2 具体操作

在建筑设计过程中，BIM技术在进行建筑工程各个状态和各个阶段的数据表达时通常利用CAD技术进行描绘，在进行数据存储时通常是利用电子模型的形式，这种储存方式对以后的数据计算、数据统筹以及数据调阅非常方便。

1.3 BIM技术的应用特点

设计师在建筑工程设计的过程中，应用BIM技术进行建筑工程建造、运营，同时还应用在使用过程中的图纸设计阶段、决策阶段、施工验收阶段、销售阶段以及使用维护阶段等阶段，通过3D模型的转换技术，形象地在计算机上呈现出来，在很大程度上加快了建筑工程的协调、统筹等基本工作，而且大大提高了建筑的质量，同时也推动了建筑工程设计的发展，提高了建筑工程的设计效率。在建筑工程设计中初次应用CAD技术时，设计效果图更为直观，能充分地将建筑物的建筑特点反映出来。在建筑工程设计中BIM技术的应用，大大提高了建筑工程设计中设计师的设计效率，而且利用电子资源形式将建筑设计中的相关数据进行保存，不但可以共享设计方案的信息，而且在有需要的时候也可以进行方案修改[1]。

2 小高层住宅建筑节能设计中应用BIM技术的优势

2.1 BIM技术可以自动生成数据文档和设计图纸

在BIM技术发明并得到应用之前，分类、整合和修改数据文档和设计图纸都是由人工进行的。工作人员所面临的工作内容不仅耗时多，而且十分繁重，一旦对某个细节进行修改，那整个建筑设计方案也要做相应的修改。当BIM技术应用于计算机辅助建筑节能设计之后，这种局面就大大得到改善，所有相关的数据文档和设计图纸都可以由系统自动生成，并且实现了向客户端的上传。除了这些好处之外，建筑设计师立体方案的制作也可以在创建好的BIM上实现，这样可以使图纸的管理和流程的修改得到大大的简化，使设计效率得到较大提高[2]。

2.2 BIM技术可以对建筑数据信息进行智能分析与处理

作为一种数据管理系统，BIM得以建立的环境是虚拟环境。工作人员把小高层住宅建筑数据录入BIM模型后，系统会智能分析和处理有关的建筑数据，之后可观测的全面的成果方案就会自动生成出来。有了BIM技术，建筑设计人员就可以完成对各个细节的全方位观察，使设计的空间感和立体感得到增加，从而为完善、细致空间设计提供有利条件。建筑设计人员可以充分利用虚拟数据处理能力（BIM技术所特有的能力），在数据库中的建筑信息相对完善后，对设计图纸和相关数据进行自动对比，使得施工数据和实际预算之间的差异能够清晰显示出来，使精确管理得以实现[4]。

2.3 BIM技术可以对数据进行自动变更和调整

在建筑设计中，管理要覆盖到各个环节。因为各个环节联系比较紧密，整个流程的科学程度取决于其中每个环节的是否科学合理。如果流传中的一个环节出了问题，那信息比对就要重新进行。模型处理技术是BIM技术的重要特点。设计人员利用这个技术就能够对设计成果进行立体化展示，就能够将设计中存在的问题快速找出并进行有效的调整和变更。BIM信息系统中的数据不是孤立存在的，而是有机的联系在一起，是共存的。所以，当一个数据被改变时，与之相关的数据也会自动进行调整，这使得建筑设计的改动和调整的流程得到很大程度的简化。

3 BIM技术的小高层住宅建筑节能设计应用研究

3.1 小高层住宅建筑的设计规划

通常情况下，建筑空间的特征主要表现为周围景观、住宅造型以及交通流线。在建筑的空间设计中应用BIM技术，利用BIM的数字本身具备的3D可视功能以及相应的地形分析方法，进行小高层住宅建筑中外观造型、交通流线以及周围景观的综合设计。首先需要进行施工现场的仔细勘查，再利用相关分析软件，对小高层住宅建筑现场的土层起伏状况、结构以及承重方面的情况、建筑空间体量情况进行分析，从而进行建筑外部空间的设计规划，在此基础上建立3D信息模型。随着小高层住宅建筑应用空间的不断扩大，小高层住宅建筑的施工质量受外界因素的影响越来越大。而当前人们的生活质量已经普遍提高，对住宅的要求也越来越多。比如在将REVIT应用于小高层住宅建筑设计时，应该对小高层住宅建筑周围建筑物、地质情况和植被分布等进行了解，包括小高层住宅建筑周围的地质环境、岩石分布、建筑物分布、绿色环境等。然后通过REVIT工具进行数据分析，对周围环境进行模拟，包括气候状况、光照效果和噪音等。根据模拟分析，对小高层住宅建筑避雷效果、采光效果和抗震效果等进行掌握。设计人员在进行小高层住宅建筑设计时，就可以根据动态模拟情况，对可能出现的大风天气、雨雪天气和干燥气候等情况进行考虑，从而设计出相应的遮阳设计、取暖设计等，为用户提供一个稳定、舒适、安全的居住环境[5]。

3.2 打造绿色环保建筑，减少建筑能量消耗

单方面追求经济发展，容易导致环境的污染，这就是我国目前发展中遇到的非常严重的问题，因此，我国提出了相应的国家绿色环保发展理念。为响应这一理念，建筑企业在进行居民住宅建设时，在建筑设计中必须体现出建筑的节能、环保以及绿色、低碳的设计理念。在小高层住宅建筑设计中应用BIM技术进行设计时，必须发挥出建筑的节能作用。在进行小高层住宅建筑的节能设计时，利用BIM模式从以下三个方面入手进行设计：首先，建筑的单体节能。需要进行建筑室内外相关信息数据的整合，之后再利用特定的程序模式，模拟构建出建筑物的循环节能系统，再通过太阳能、自然风等绿色能源的利用，实现墙体存能、建筑绿化降温；其次，建筑总平面的节能。设计师应该利用分析软件对建筑的信息数据进行分析，充分发挥出分析软件具有的功能，分析和预测建筑的实际内外部环境，在建筑的设计过程中进行建筑平面的调整，从而实现建筑的节能；最后，建筑的基地规划设计节能。这种建筑节能方式主要是利用建筑的环境进行能源节约，利用分析软件分析建筑的环境。比如在进行小高层住宅建筑设计应用时，可以通过BIM技术中的可持续性设计理念，对建筑材料和能源消耗等进行设计。在设计过程中，应该注重对住宅周围建筑环境的保护，选择一些绿色建筑材料，从而降低对环境的污染。可以设置相应的通风设计，利用自然风力进行通风和降温处理，减少空调对人体造成的伤害。在进行光照模拟设计时，应该注重对日照热度、低能消耗、太阳能及自动化模式的设计，从而为住宅用户提供更加便捷的光照模式[6]。

3.3 建筑模型构建的设计制作

在进行建筑模型构建时，模型构件是基础。在建筑工程设计中应用BIM技术，采取相应的数字代号将建筑模型中的模型构件代替，将原来的数字模型转向为立体模型。就目前而言，大多数模型构建都是应用BIM设计利用建筑信息参数化的技术来实现。这种技术主要是根据模型构件的性质、功能进行建筑结构体系的模型像素区域划分，比如注释符号像素、视图像素等。比如在进行小高层住宅建筑模型构建时，首先应该进行模型像素区域的划分，然后对各像素设置相应的参数，比如像素的材质、结构、施工以及标高等参数[3]。设计好参数之后，根据小高层住宅建筑的实际情况进行参数修正，从而将构建出小高层住宅建筑的整体信息构建出来，包括楼顶平视图、住宅三维视图以及楼层剖面图等。再将各图形信息进行详细标注，可以利用图形尺寸、符号、荷载、文字等进行标注，进一步更明确、更直观地将小高层住宅建筑展示出来，为小高层住宅建筑的施工提供切合实际的视觉效果，保证建筑的质量[7]。