摘要:社会经济的快速发展，加快了城市建设，提高了人们生活水平，然而也造成了巨大的环境污染和严重的能源损耗，给社会的可持续发展带来消极的影响。BIM技术和绿色建筑都是近年来提出的新概念，对保护环境和减少污染具有重要的意义。文章探讨了BIM技术在绿色建筑设计中的实践以及流程优化，以供参考。
关键词:绿色建筑设计;BIM技术;应用;评价标准
BIM技术在建筑领域的应用，能够实现对生态环境和土地资源的有效保护，并且为绿色建筑的评估提供各项技术标准，如环保、节材、节水以及节能等方面，在推动绿色建筑设计发展中发挥着至关重要的作用。因此,文章针对BIM技术在绿色建筑设计中的应用的研究具有非常重要的现实意义。
1.应用背景
1.1绿色建筑发展
现阶段，随着人们绿色环保意识的提升，绿色建筑也得到飞速的发展，尤其是相关法规、政策的颁布和实施，为我国绿色建筑的可持续发展奠定了坚实的基础，截止2015年12月31日，我国评选的绿色建筑评价标识项目近4000项，其中设计标识项目所占比例达到94.9%。从数据上看，我国绿色建筑已经取得了阶段性的瞩目成果，生态文明建设与绿色可持续发展的理念已逐渐深入人心。第十八届中央委员会第五次会议审议通过了《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》，进一步强调了发展绿色的意义，我国在未来发展和建设中会投入更多的财力、物力以及人力，加快绿色建筑发展和提高绿色建筑设计水平。可见，在“十三五”规划期间，国家也会更加重视和大力发展绿色建筑。虽然各地出台了各种强制政策推动绿色建筑发展，但是掌握和熟悉绿色建筑设计的专业人才数量较少，通过将BIM技术软件辅助设计应用在绿色建筑设计工作中，能够显著提高绿色建筑设计水平和质量。
1.2 BIM技术应用背景
建筑信息模型即BIM，该模型将工程项目的所有数据信息作为依据，并采用数字信息仿真技术创建建筑工程的数据信息模型。BIM的优势众多，具体表现为：创建可视的二维转换三维信息模型；对整个建筑项目过程进行模拟和优化；信息模型数据之间存在密切关联；模型数据信息完整。BIM技术以其独特的优势，被广泛的推广和应用在建筑领域，并且经过多年的实践应用，获得了显著的成效，地方政府部门和住建部也开始推广BIM技术，将其运用在绿色建筑设计领域已经成为一种必然趋势。
1.3建筑行业与建筑师认知发展
目前，电脑绘图取代了传统爬图板手绘方式的位置，建筑设计人员逐渐的采用天正、CAD技术进行二维图形的绘制，同时采用犀牛、3DMAX等软件进行三维图形绘制，不断提升建筑设计的科学性和先进性。此种设计方式虽然在设计阶段也能保证建筑师的设计思想，但是二维与三维图形缺乏信息的关联性，在方案修改频繁时，便需要独立完成各自的修改，增加了工作量，不利于提高工作效率。特别是绿色建筑设计，获得政府以及行业的推广和应用，采用设计+修改+再设计的模式，保证绿色建筑设计工作能够满足相关评价标准、规范的要求，保证绿色建筑设计方案的整体性和合理性。绿色建筑设计中BIM技术的应用，可以在方案创作时在同一工作界面同时建立二维与三维信息，输出参数信息的速度非常快，能够有效的降低人工计算工作量和缩短计算时间，同时创建设计模型，可信度非常高，并且方便对数据信息进行修改和调整，显著提高参考值的准确性和时效性，能够为设计师绿色建筑设计星级评价提供有效的参考，显著提升绿色建筑设计质量与效率。
2.BIM技术在绿色建筑设计分析评价中的应用
2.1在节地与室外环境方面
2.1.1通过日照分析达到节地目的
建筑设计人员在应用BIM技术时，需要将规划用地平面图作为参照，并保证建筑物间小房间距、视觉卫生间距、道路退让间距等符合相关标准与要求的基础上，利用BIM单体模型对建筑物单体的日照状况进行模拟，以此保证建筑日照设计的合理性，并满足行业规范对日照时数标准的需求。
2.1.2通过场地内物理环境模拟获得绿色建筑评价分值
建筑师可以利用BIM技术，对在日照分析中已经建立的场地模型进行场地内建筑群或单体建筑与周边建筑群的环境噪声、风环境和场地的热岛强度的模拟，生成并输出图像和参数。通过对比《绿色建筑评价标准》的规定，判断建筑是是否具备获得绿色设计评价分值的资格。如，场地内风环境在《绿色建筑评价标准》中规定[1]:在冬季典型风速和风向条件下，建筑物周围人行区风速小于5m/s，且室外风速放大系数小于2，即得2分绿色评价分值，利用BIM软件对风速放大系数和风速的数值进行准确计算。
2.2在围护结构热工性能方面
建筑方案在创作过程中，建筑师利用BIM技术可以同时建立起二维与三维模型，并在模型中赋予外围护结构如屋面、墙体和门窗的材质、保温材料、构造层次及对应的材料热工性能参数，通过软件中相应计算功能输出围护结构热工参数值，并与国家现行相关的建筑节能标准相比较，判断所设计建筑的围护结构热工性能和供暖空调全年计算负荷是否符合节能要求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在得到准确参数信息的情况下，建筑师便可以通过修改构造层次、材料热工性能参数或方案设计来实现围护结构的热工性能指标和供暖空调全年计算负荷优于国家现行相关建筑节能设计标准5%或10%的目的，以此达到《绿色建筑评价标准》中相应绿色设计评价标准。
2.3在室内环境质量方面
2.3.1分析室内声环境、进行隔声控制
绿色建筑设计中，利用BIM技术可以建立起非常详细的建筑模型信息，模型中所输入的构件信息可以反映到每个房间、每道隔墙、楼板、门窗及每一层构造材料，经过BIM自带程序的信息统计、外部信息条件的输入及内部运算可以计算出主要功能房间的室内噪声级和主要构件的隔声性能。建筑师通过与国家标准《民用建筑隔声设计规范》中相对应的高要求限值和低要求限值进行比较，判定室内是否有噪声干扰和进一步采取相应的方案调整措施来满足规范相应要求，并同时满足《绿色建筑评价标准》中室内噪声控制方面的评价标准。
2.3.2室内光环境和热湿环境的控制
我国疆土面积广阔，按照地理位置以及气候条件，可以将全国划分成7个气候区域，并且每一个气候区域都可以划分为更多气候分区，不同气候分区对建筑遮阳、采光的要求存在一定的差异。以南方区域为例，因为该区域温度较高、阳光充足，建筑设计人员在设计时对采光需求相对较弱，对遮阳调节的要求更加重视。而在北部地区，特别是东北地区，如，哈尔滨地区建筑外窗更多的获得太阳光的直接照射，有利于提高室内天然采光效果和热环境，而对外窗遮阳要求标准却较低。如何在提高主要房间的采光系数与控制外窗保温性能或遮阳措施方面寻找平衡，一直都是建筑师苦心研究的一个方面，也是绿色建筑设计中重要的评价标准。建筑设计人员利用BIM技术，能够运用BIM模型的数据信息，实现感性认知想理性运算的转变，准确计算出建筑设计所需的各种参数，如传热系数、遮阳系数以及采光系数等，对外窗的尺寸进行调整和改进，以此保证建筑整体采光效果满足国家标准和规范。通过调整外窗材料性能、分隔方式或可控的遮阳调节措施，提高建筑室内热湿环境质量，从而达到《绿色建筑评价标准》中室内光环境和热湿环境的评价标准。
2.3.3在提高与创新方面
在设计阶段，BIM技术可以对拟建建筑或建筑群进行建筑固有碳排放量计算分析，形成碳排放计算分析报告，建筑师可以依据此报告采取相应设计措施降低碳排放量，从而提高绿色建筑设计的创新能力。在《绿色建筑评价标准》的有关条文规定中[2]，应用BIM技术在绿色建筑的规划设计、施工管理和运行维护阶段中的某一个阶段，是绿色建筑创新的又一个方面。因此，建筑师在绿色建筑设计中应用BIM技术，不但可以获得绿色建筑创新方面的评价分值，而且也有利于BIM技术在绿色建筑中的应用推广。
3.BIM技术对建筑设计流程的优化
3.1方案阶段
建筑师依据建设方提供的任务书和相关设计要求，结合自身设计理念进行方案创作，在此阶段，建筑师的工作经验和设计思想直接影响拟建建筑的体量、外观、建筑内部空间形式和功能布局，也直接影响到拟建建筑的绿色评价。建筑师也很难全面的考虑结构专业、给排水、采暖专业、通风与空调专业、电气专业等相关专业的绿色设计方案。利用BIM技术建立方案模型，运用BIM的三维模型可视化特点，使各专业工程师很容易地在脑海中形成拟建建筑的三维影像，便于理解方案设计和专业间沟通，让各专业都可以更早的投入到方案的创作中，提前介入和考虑自身专业的相关设计任务，保证自身专业设计满足建设方和绿色标准的要求，减少和避免因前期方案考虑不周全，到后期仅能通过增加工程成本投入来弥补，而影响了绿色建筑的最终效果。
3.2初步设计阶段
此阶段是各专业间对方案设计的深入设计，更多的建筑细节和技术设计在此阶段完成，绿色建筑设计中涉及到的建筑物理环境，如，风光热声的模拟、数据分析等也是在此阶段进一步完善确定。传统的评价分析计算工作量大，计算内容繁琐和过程复杂，花费时间巨大，给设计带来诸多不便和不确定性因素。目前，市场上有些成熟的BIM软件已经具备一模多算的技术，在方案设计阶段建立起的模型到此阶段可以被各专业所利用，进行针对各专业的建筑物理环境模拟分析，并且BIM技术建立起的工作平台，保证了各专业构建信息具有关联性，在某一专业进行方案优化时，其他专业也会及时发现模型的变化，跟随相应修改，保证了各专业间的协同设计。
3.3施工图阶段
施工图是工程施工的重要依据，也是工程图纸最终设计质量的表现形式，施工图阶段的BIM模型是对前两个阶段模型信息的继承和完善，是各专业设计要点的进一步深化，是最终包含建筑、结构、机电等专业的设计信息集成。各专业在BIM模型中完善本专业的施工图设计的同时，可兼顾检查其他专业设计信息。如，建筑与结构专业造型细部设计检查、重要房间净高检查、结构梁与设备管道之间碰撞检查等，减少在建筑施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性。
4.结语
总而言之，绿色建筑是建筑业的发展追求和发展理念[3],BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用可以进一步实现资源的优化，减少能源消耗，提升其工程的质量水平和经济效益，促进建筑行业在未来健康稳定的发展，达到自然和谐共生的目的，对于促进建筑行业的长久进步具有重要意义。
参考文献:
[1]张林. 试论BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J]. 文摘版:工程技术, 2015(29):33-33.
[2]魏炜. BIM技术在绿色建筑设计中实践应用[J]. 低碳世界, 2016(4):121-122.
[3]张帆. BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J]. 中国房地产业, 2017(5).
论文作者:王钰渊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/16
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