BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用

刘任峰

摘 要：基于绿色建筑理念的发展，将BIM技术应用到绿色公共建筑设计中不仅是我国“互联网+建筑”技术发展的体现，也是提升公共建筑人性化、生态化以及高性能化的具体措施。文章以BIM技术原理以及在绿色公共建筑中的优势作为切入点，结合Revit软件提出其在绿色公共建筑设计中的具体应用策略，以此实现绿色公共建筑设计的要求。

关键词：大数据；BIM技术；绿色公共建筑；设计

基于互联网技术的不断发展，公共建筑设计理念更加多元化。然而随着生态环境的不断恶化以及能源危机的爆发，实现公共建筑绿色设计是建筑设计人员必须要面临的任务要求。建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术依托互联网技术、大数据技术以及信息技术等实现建筑设计的立体化，在现如今的大数据时代，BIM技术的诞生给信息社会带来重大的革命，在建筑设计施工中可以带来更好的平台，BIM技术具有关键性的作用。

1 BIM技术的原理及在绿色公共建筑设计中的优势

1.1 BIM技术的原理

BIM技术就是将建筑工程中的所有数据进行整合，将所有的数据化成模型中的基本数据，然后进行数据化模型的确立，建筑物的所有真实信息都被录入仿真模拟的模型之中。其原理主要包括：构建统一的建筑模型，使得建筑设计更参数化、数据化以及信息化。

1.2 BIM技术在绿色公共建筑设计中的优势

绿色公共建筑设计是以用户需求为前提，使得建筑物与周围环境融洽相处，实现生态资源的可持续发展。BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用优势主要体现为以下几个方面[1]。

BIM技术有效解决不同软件的性能差异，实现了信息的统一管理。BIM能集成建设项目各个阶段以及不同专业类别的工作信息，将其整合在一个单独的信息模型中。各种信息被完整保存并相互关联，在很大程度上消除了传统设计中跨行跨阶段的信息流失，减少了因产业割裂产生的资源浪费，避免了不同专业产生的碰撞与错误。

（2）BIM技术覆盖绿色建筑全生命周期。传统的公共建筑设计往往是根据具体的项目进行设计，导致在排水、结构、电气等方面的设计存在信息的不对等问题，而BIM技术的应用有效解决了不同设计软件性能的差异性问题，实现了对设计信息的统一、协同管理。

（3）BIM技术提供性能模拟与分析。BIM模型包含项目各个方面信息，利用计算机软件和 BIM模型里的信息项目结合，通过“设计—分析—模拟—修改”一体化动态表达，最终达到业主所想要的产品。

2 Revit软件在绿色公共建筑设计中的应用

2002年，BIM技术作为信息技术被应用到建筑模型设计中，目前BIM技术在公共建筑设计中的应用主要是通过Revit软件实现的。因此，本文以Revit软件在绿色公共建筑设计中的应用为例进行详细的阐述。

2.1 某绿色公共建筑设计项目概述

绿色公共建筑设计必须要强调建筑设计的环保、节能性，例如，建筑物与周围环境、材料以及空间等必须具有环保要求。该绿色公共建筑设计项目属于某高校的公共建筑，建筑总面积为3.5万m3，其中地上建筑面积33 153 m3，地下建筑面积1 550 m3，本项目容积率R为 0.722，绿地率为28.9%。

2.2 Revit软件介绍

Revit是目前使用较为广泛的软件之一，其研发的目的就是帮助设计企业更好地完成建筑设计。其不仅可以建立真实的三维建筑模型，而且还可以生成图纸、工程量清单等信息，因此，Revit软件仍然是目前BIM技术应用的主要软件之一。

Revit软件具有以下特点：（1）具有精确的设计信息。Revit软件能够将公共建筑设计的相关信息统一集成到建筑模型中，对此基于建筑模型产生的三维视图具有极高的协调和一致性。（2）参数化构件。族是Revit软件最基本的参数化构件，利用Revit软件进行的设计可以将不同的族进行组合，这样可以形成不同的建筑模型。基于族的参数可驱动性的特点，对于公共建筑的設计模型可以利用调整族参数的方式对模型进行优化设计，以此满足不同公共建筑设计的要求。例如，基于公共建筑设计要求不同，可以通过对族参数的调整实现不同布局的设计。（3）直观的用户界面。Revit软件的界面性能非常完善，能够为用户提供最直观的界面，有效地保证了操作的便捷性。例如，设计人员可以在该软件的界面上直接找到相应的设计软件工具，有效地提高了设计的效率，实现对Revit软件的操作。（4）导入/导出功能。Revit提供了多种格式图形导入导出方法，例如，DWG格式以及IFC、gbXML等常用的分析软件可以识别的格式[2]。

2.3 Revit软件在绿色公共建筑设计中的具体应用

2.3.1 在室外环境中的应用设计

绿色公共建筑设计的关键是实现建筑与周围环境的和谐发展。该项目主要承担的是教学任务，因此，在室外环境设计上必须要保证周围不能对公共建筑带来光污染、噪音污染等。根据调查，该项目不存在建筑自身遮挡的问题，因此，根据相关规定，每套住宅至少应有一个居住空间获得大寒日不小于2小时的规定。将在Revit中的RVT格式建筑模型通过导出DXF格式转换之后导入Ecotect中形成eco格式分析模型进行日照分析。也就是将最不利的窗户作为研究对象，经过在Ecotect中大寒日当天太阳照射项目形成的阴影分析，可以看出该项目在8：00到14：00之间，最不佳的位置能够得到阳光的照射，因此，可以得出结论：此种设计方案符合日照的要求。

在自然通风以及周围人行区风速的应用。由于绿色公共建筑设计必须要体现出人性化因素，而自然通风情况以及行区风速问题是影响建筑性能的重要因素。例如，根据《绿色建筑标准》要求，建筑周围人行区风度低于5 m/s。Revit软件中的CFD模拟方法可以对室外的风环境进行模拟计算，因此，其可以准确地判断公共建筑设计的效果。具体的应用为：首先，根据周边风场的风俗、建筑表面风压以及周边空气的空气龄等指标，分析不同季节的工况。模拟计算中采用的是运用FLUENT求解器的Revit软件。依据设计过程中形成的模型方案，从模型中提取建筑的坐标信息，在Revit软件中建立项目室外风环境模拟的模型；其次，将本区域的夏季、秋季以及过渡季的气象平均数据进行参数设置，然后进行计算。经过计算得出，在3个工况模拟下，项目周边人行区域的环境舒适，1.5 m高度处风速均小于5 m/s，符合设计要求。但是夏季建筑前后压差均小于1.5 Pa，不利于自然通风，因此，在设计的时候可以采取在项目的西北侧种植乔木等树种的方式改善通风条件。

2.3.2 在节能与节材中的应用设计

考虑到项目的节能性因素，该项目采取了多种节能环保材料，为了检验设计的可行性，需要对建筑全年的运行能耗以及相关系统的运行特性进行分析，而Revit软件在节能与节材上的与应用主要表现为：（1）构建公共建筑模型，将建筑构件的相关参数信息等纳入数据模型中，为了提高计算速度，本次计算只对办公区域的能源消耗进行计算。根据《公共建筑节能设计标准》的相关要求，设计了参照建筑模型。本次设计空调系统采取的是干盘管+独立新风系统，其可以有效避免室内出现凝结水的现象出现，提高了人们的热舒适性。根据对公共建筑模型节能结构的计算，通过改进围护结构，使用高效的空调设备，建筑全年耗电量从参照模型的474.5 MJ/m2减少至设计模型的346 MJ/m2，节省用电量达128.5 MJ/m2。

（2）利用BIM技术可以对建筑材料进行统一的计算与分配，实现了对建筑材料的优化配置，避免了浪费。在建筑施工的过程中需要大量的建筑材料，建筑材料采购过多过少都会造成能源消耗。而利用BIM模型通过系统的模拟建筑物可以精准地计算出建筑物所需要消耗的建筑材料，这样有效地节约了经济费用，提高了建筑材料的优化配置。当然，BIM技术的应用可以实现对建筑材料性能的控制，通过模型可以按照不同的建筑结构提供最佳的材料配置，保证了建筑结构的质量与性能。

2.3.3 在室内自然采光中的应用设计

实现室内采光的自动化控制是绿色建筑设计的重要内容，通过优化室内自然采光可以降低能源消耗。传统的室内采光设计主要是依靠传统的经验实施，难以有效精准地对自然光源统计。实践证明，通过应用BIM技术构建日照数据模型，可以将影响建筑物采光的各種要素以三维画面的形式展现出来，这样便于对日照自然光的统一计算，以此确定具体的室内设计结构。例如在室内设计的时候，可以通过精准地计算出影响室内采光的面积，以及根据当地的气候特点而计算出所有房间内的采光数据，进而进行仿真模拟，实现了对公共绿色室内采光的最优化设计[3]。

3 结语

BIM技术在绿色公共建筑设计当中的应用取得了良好的功效，但为了进一步提高工程质量，需要进一步提高BIM技术，实现BIM技术与绿色公共建筑设计的深度融合，形成一种精细化设计管理的模式，以此来提高工程设计的质量。

[参考文献]

[1]洪呈.BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用[D].合肥：安徽建筑大学，2017.

[2]顾锦镕.BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用[J].江西建材，2017（13）：21-22.

[3]贺丽娟.BIM技术结合第三方管理平台在地铁工程项目精细化管理中的应用研究[J].无线互联科技，2018（18）：123-124.