基于BIM技术的民用建筑设计研究张玉辉

基于BIM技术的民用建筑设计研究张玉辉

张玉辉朱建江

杭州市建筑设计研究院有限公司浙江省杭州市310000

摘要：随着经济发展和技术进步，基于BIM技术的民用建筑设计系统能够构建出集成材料性质、物理特征等所有建筑信息的仿真模拟建筑模型，其不仅集成了所有建筑信息，还可用于建筑的成本分析、结构设计、设备管理等，对建筑的整个生命周期起着管理作用。本文介绍建筑节能设计的形势，分析BIM在建筑设计中的应用。

关键词：BIM技术；民用；信息；建筑设计

随着我国社会和经济的蓬勃发展，建筑行业也进入了快速发展的时期，大规模的城市化进程为新建建筑带来了前所未有的需求。当今的建筑工程中，建筑项目设计的复杂越来越大，而且设计周期短、工期紧张，传统的建设工程设计方式面临难以克服的瓶颈，存在各专业设计信息交流不畅、数据重用率低、项目各参与方沟通困难等问题。因此，如何最大化地提高设计效率和更好地满足业主越来越苛刻的需求，成为摆在所有设计人员面前的最大问题。

一、建筑节能设计的形势

目前我们国家在建筑节能方面的不足是，无法使资源得到充分利用，造成大量资源浪费，得不偿失。在当前能源短缺的形势下，建筑节能设计的推广还远远达不到预期的目标。目前的建筑设计师使用的节能设计手段，是在参考其他节能设计建筑的基础上套用已有的技术手段，没有对其进行设计的节能建筑分析和计算其是否节能，是否绿色以及是否经济。目前的建筑设计更加偏向于注重建筑的外在是否美观，功能是否多样，在节能设计方面，往往忽略其应具备的能效设计一即通过设计，在建筑设计初始进行阶段，就开始进行节能设计，选择最佳的节能设计，以达到最理想的设计效果。这样的结果是造成了大量的人力物力资源的浪费。在过去的建筑设计中，设计者往往采取AutoCAD来进行设计，其缺陷在于只能将相关数据以手工输入的方式传送到相关软件中进行能量分析，其操作复杂繁琐，并要求操作者具备一定的专业知识和专业技能。而如此大的工作量使得建筑师对于建筑的能量分析和模拟操作有心无力，这是建筑设计师在进行建筑设计时无法进行能量分析和研究的主要原因。因此在传统的模式中，能效分析往往设置在设计的终端位置，在设计即将终止时由专业设计人士进行分析，但对于设计方案的更改无一丝一毫的作用，所以节能分析在当时只算是一种象征，对设计方案的更改基本起不到作用。在建筑的建造过程中因为不考虑建筑节能，造成大量资源浪费，使资源短缺问题越来越严重。由这些现象我们可以得出在建筑的节能设计方面，建筑设计师负有直接责任，但真正的问题在于，建筑师在进行建筑节能设计时，由于设计技术的限制，使得建筑设计师在进行设计时，无法对设计方案进行良好的节能分析，使建筑设计无法达到理想的节能效果，使得节能的设计建筑无法真正的应用到生活中去。

二、BIM在建筑设计中的应用

1、BIM技术最拿手的是复杂形体设计及建造应用，是可针对复杂形体进行数据整合和验证，使得多维曲面的设计得以实现。应用信息技术系统及设备，现代建筑师可以充分直观地展示新时代的设计理念和建筑美学，可以尽情地表达大胆的创意和神奇的构思，塑造并优化创作成果，使其创作成果达到传统创作方式无法比拟的新境界。建筑师可利用计算机对复杂的建筑形体进行拆分后利用三维信息模型进行解析，分成网格块进行模块设计，然后送至工厂按模块加工，再送到现场拼装即可。同时数字模型也可提供大量建筑信息，包括面积统计、经济形体设计及成本估算等。

2、综合管线设计及管网综合排查，目前功能复杂、大体量的建筑、摩天大楼等机电管网错综复杂，在大量的设计面前很容易出现管网交错、相撞及施工不合理等问题，以往人力目测检查图纸比较单一、不能同时检测平面和剖面的位置，那么BIM软件中的管网检测功能为设计师解决这个问题。检测功能可生成管网三维模型，并落在建筑模型中。系统可自动检查出“打架”部位并标注，这样使得大量的检查工作变得简易。空间净高是与管线综合相关的一部分检测工作，基于BIM信息模型对建筑内不同功能区域的设计高度进行分析，查找不符合设计规划的缺失，将情况反馈给设计人员，以此提高工作效率及设计品质。

3、随着建筑设计的日新月异，规范已经无法满足超高型、超大型或异型建筑空间的消防设计。国内对这些无法适用于消防规范的建筑空间参考国外案例后采取了“消防性能化设计”。所谓消防性能化设计的初衷就是使得消防安全设计更合理化，科学化，成本最优化等。性能化设计中包含数字模拟人员疏散时间、疏散距离、有毒气体扩散时间、建筑材料耐燃烧极限等，使实际应用前就研究好最安全的人员疏散方案，设置最经济合理的消防器材以及最快速的扑救工作，为发生意外时减少损失并赢得宝贵时间。BIM设计不但只针对建筑内部进行分析，场地规划甚至更大的区域规划也是可以提供大量的计算分析。例如整体场地内的日照、风向、风速、降水、地形坡度分析等模拟分析，由此利用计算机可分析出不同坡度的分布及场地坡向，建设地域发生自然灾害的可能性，区分可适宜建设与不适宜建设区域。协助土方量的计算，模拟土地沉降、场地排水设计等，对前期场地设计可起到至关重要的作用。综合上述应用，总的来说可以在建筑建造前做到可持续设计分析，使得控制材料成本，节水，节电，控制建筑能耗减少碳排量等，到后期的雨水收集计算、太阳能采集量，建筑材料老化更新等工作做到最合理化。在倡导绿色环保的今天，建筑建造需要转向实用更清洁更有效的技术，尽可能减少能源和其他自然资源的消耗，建立极少产生废料和污染物的工艺和技术系统。可以看出BIM的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。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，例如地震时人员逃生模拟及上面提到的消防人员疏散模拟等。

随着能源短缺问题的日益凸显，建筑的节能设计显得越来越重要。基于BIM技术的3DCAD技术是当今计算机辅助建筑建设计的发展趋势。建筑设计师利用BIM技术建立虚拟的建筑模型，并可以在建筑设计的任一阶段将其导入能量分析软件，使能量分析结果的获得更加方便快捷，使建筑设计师可以对设计方案及时调整，从而保障建筑的绿色节能设计，达到节约资源的目的。

参考文献

[1]刘继鹏.基于BIM技术的建筑节能设计应用研究初探[J].城市建设理论研究，2015（28）.

[2]邱相武，赵志安.基于BIM技术的建筑节能设计软件开发研究[J].建筑科学，2016（6）.

[3]陈庆丰，陈国刚.浅谈BIM技术的建筑节能设计应用研究初探[J].四川水泥，2015，（11）．