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BIM技术在绿色建筑设计中的应用
RSS 打印 复制链接 发布时间:2020-01-17 10:13:35

摘要:BIM技术作为一种智能技术,具有3D建模以及数据采集和工程管理多种功能,其在绿色建筑设计中,可以结合环保理念,对施工环境、施工过程以及建筑形状以及彼此关联予以考充分虑,从而使得整体建筑符合现代绿色环保理念,与自然环境达到高度统一,而且在绿色建筑群规划、建筑水文地质管理、给排水系统设计、采光设计等方面都有一定优势。本论文对这些内容进行探讨,希望对绿色建筑设计有所帮助。

关键词:BIM技术;绿色建筑;绿色设计;环保建筑
1BIM技术特点
BIM技术采集了和建筑有关的所有信息,然后在相关命令之下实现仿真模拟建筑,从而使得建筑设计师、建设单位以及施工单位能够更好地理解建筑和自然、建筑和建筑、建筑内部、建筑和能源的关系。其涉及到了具体施工环节当中人力配置、原材料质量控制、技术标准等管理内容,对于工程造价有着相应的调整作用,能够帮助施工企业实现最佳的投入产出。总而言之,BIM技术属于多元功能软件,使得传统工程管理难题迎刃而解。BIM技术给设计师插上了翅膀,其不再将大量精力用于2D技术的图纸之上,而是可以通过BIM技术的3D建模功能使得设计方案更加直观,从而找到设计中的不足,做到动态调整。另外,建设方发起绿色建筑招标,施工企业便可以让本企业的设计师利用BIM技术来体现设计创意,从而在招标过程中独树一帜,增加中标几率[1]。
2BIM技术在绿色建筑设计中的具体应用
BIM技术在绿色建筑设计当中几乎无处不在,其具有强大的3D建模、数据分析、资源整合等功能,使得设计师如虎添翼。具体来说,其能在设计过程中发挥作用,如建筑规划设计、建筑区域水文地质分析管理、建筑群和环境关系设计、建筑造型和内部空间开发设计、建筑当中能源利用设计、施工环节的施工环境以及施工管理设计。
2.1建筑规划设计
即建筑群的规划,比如规划区土地资源利用,建设面积、建筑面积、植被面积的规划。规划过程中可以输入国内外绿色建筑群规划的相关参数,从而形成具体的土地资源利用规划平面图。另外,可利用该技术来匹配社会公共服务系统,确保建筑群公共服务系统完备,使得建筑群在交通、就医、就学等方面具有强大的优势。具体操作是将附近相关社会机构纳入到规划当中,通过BIM技术映射到具体的平面图里,利用该技术具有的计算和评价功能,对现有的规划予以分析,最终形成最佳的设计布局。
2.2建筑水文地质管理
绿色建筑设计和传统建筑设计一样,都需要对建筑区域水文地质予以充分分析,避免其因为对建筑体的影响而导致局部沉降。一旦出现沉降,就意味着浪费大量的资源,这和绿色理念相违背。在具体的管理当中,对之前水文地质数据予以充分分析,将获得的核心数据输入到系统中,通过计算最终确定具体的地基工程方案。这种方案比较周密,包括了各种施工风险以及应对措施。
2.3建筑和自然环境设计
绿色建筑设计讲究的是和自然和谐统一,如果达不到这一要求,就不能称之为绿色建筑设计。而传统设计中,很难将周围自然环境比如山、河、湖泊等自然资源考虑在内。BIM技术出现之后,不仅可以将建筑从颜色、形状、层级、方向、布局等予以科学合理布局,还能考虑到自然和建筑之间形成的热岛效应,使得建筑群错落有致,使建筑群内拥有足够的绿色植被,从而形成自然降热系统,切断了热岛形成链条。
2.4建筑形状以及内部设计
绿色建筑设计也需要创意,而建筑创意首先是造型创意,即第一眼让人能够记住建筑,将其当成当地地标。在此环节可以利用智能终端获取周围建筑造型的图片信息,将这些信息输入系统,BIM软件系统就会充分地进行造型分析,最终形成独特的造型设计方案,使得建筑造型有别于其他建筑,同时又不会特别突兀,达到了既融入环境又彰显自我的目的。随着建筑行业的发展,从业人才水平越来越高,造型创意成为了人才竞争的基本内容,而BIM技术的出现给与了设计师建筑造型创意更多灵感。当然,在很多招标过程中,独特的造型往往可以增加中标几率,这也是有实力的建设单位、施工单位以及建筑设计师愿意使用该软件的原因[2]。
2.5能源利用设计
传统设计工具当中的CAD技术可以设计平面图、剖面图,甚至于在一些能源设计中也能发挥一定作用,但是大部分都是针对于建筑的组成部分,而对于具体能源利用数据计算如科学合理设计给排水系统、电能综合利用、通风系统的设计、光能利用等方面无能为力。这些涉及到具体能源设计的方面还需要依靠BIM技术来实现。特别是在太阳能、风能利用方面,BIM技术拥有巨大优势,将采集到的基本数据录入系统,其就可以转化成为具体的模型,为绿色建筑群匹配相应的风能、太阳能转化电能的方案。
2.5.1给排水设计
1)协同设计。即不仅能够进行平面设计,还能进行立体设计,使得给排水管道以及水流量等得到具体体现,更能对高层水压予以模拟,从而帮助设计师进行科学的给排水系统设计,确保高层用户能得到足量的水流,满足日常所需。2)在材料选择方面,BIM系统拥有大量的给排水材料信息,可以帮助设计师选择最合理的材料。3)在管道布局上可以利用BIM模拟技术来了解方案中存在冲突之处,然后进行科学调整,规避了传统CAD设计带来的投产后管道冲突问题。4)在给排水附属设施安装过程中,可以利用BIM技术来予以模拟,从而避免安装矛盾,使得安装工作能够有条不紊。一般操作中,可以建立3D模型,再推出四维安装进度表,从而确保施工程序的科学化、简洁化,避免二次返工造成的时间以及其他资源浪费[3]。
2.5.2电能利用设计
数据显示,一度电可以生成960gCO2,对于一个带有亮化工程的社区来说,其产生的CO2需要用t来作单位。传统CAD在电能设计当中,只能对管线布局等予以帮助,但是却不能有效计算出亮化工程和环境污染之间的关系,难以寻找到二者的平衡点。BIM技术可以进行能耗分析,即对建筑区目前空气当中有害气体的含量进行计算,从而最终确定绿色建筑群量化工程规模。即不再限于绿色建筑本身,更考虑到了周围大环境的负载能力。而且,BIM技术还能在具体布线、电气设备布局安装等方面予以演示,使得线路布局更加合理,电器设备安装更为规范。
2.5.3采光设计
随着生活水平的提高,人们对居住环境的要求越来越高,采光权的出台便是证明。采光涉及到了窗子的面积和材质,传统设计中利用的渲染软件对于房间内的自然光表现不佳。主要是视角单一,光线没有层次感,看起来生硬虚假。BIM技术则可以采集房间布局、窗子采光面积、窗户玻璃材质等信息,然后再智能构图,设计师可以动态调节虚拟光源,从而观察房间当中的采光度、明暗度,甚至于虚拟早晨、中午、傍晚的阳光变化情况。另外,对于室内采光还包括灯具光线的设计,比如厨房光源、卧室光源、客厅光源,设计师往往要向业主提供效果图,此时一般设计师都会依靠经验来输入相关参数来进行渲染,很多时候这种渲染并不能和实际相符,往往会导致装修后业主大失所望。BIM技术在这种户型内部电能设计方面,因为其拥有强大的3D建模功能,而且含有了设计方案中所有信息,会使得效果图更加逼真。
2.5.4暖通设计
暖通设计在传统的设计中同样是二维技术,这样的图纸不具有立体性,只有拥有一定专业基础的施工人员才能读懂这样的二维图纸,而且一旦理解错误,对于安装会带来很大的负面影响。BIM技术在空调系统设计上拥有强大的优势:①可以将空调系统参数录入系统,从而形成对应的三维立体模型,这种模型构建之后,可以使得施工队伍能够明了各部分施工技术标准;②空调系统属于隐蔽工程,通过BIM技术可以将其中关键部分予以显示说明,使得前后工序能够有效对接,杜绝施工盲区,避免二次返修;③对于设计师来说,利用BIM技术可以反复调整方案,最终形成最合理的设计思路,也可以在反复演示中寻找设计短板针对性调整,使得设计方案更加完美;④可以围绕绿色理念,实现最佳的系统配置,省电节能,实现绿色暖通系统,比如对暖通系统进行管线优化、结构调整,同时进行风向以及环境分析,确保暖通工作效率,消除其中噪音因素;⑤冷热源设计中的BIM技术应用,冷热源在暖通设计中非常重要,BIM可以对此提供更多选择,使得设计师在系统提醒下,结合工程所在地气候特点,形成针对性的冷热源设计[4]。
2.5.5外墙保温设计
目前外墙保温有两种模式,一种是挤塑板模式,一种是外墙保温砖模式。两种模式都需要进行一定的计算,确保原材料合理利用。另外,保温砖模式需要对墙体荷载等进行计算,而这些传统的平面设计很难实现。BIM技术融入其中,可以对外墙保温形成基层、保温层、外层等层面形成负载分布,利于科学配置锚件,使得墙面砖获得均匀支撑。再者,外墙保温容易出现冷桥,利用BIM技术可以对冷桥部位予以测算,利于设计师形成应对方案。在有的绿色建筑设计中,会将外墙获得的自然温度汇集到采暖系统当中,这样的精密设计也需要BIM技术来配合[5]。
2.6施工环节设计
2.6.1施工环境
绿色建筑设计不仅针对建筑本身,而且要考虑到具体施工当中和环境的关系,从而确保最好的绿色效应。比如要考虑到施工扬尘、噪音、用水、用电等。BIM技术拥有丰富的数据库系统,其可以为设计师提供相关数据作为参考,利于形成周密的施工方案。比如可以利用BIM技术三维模型对施工环境予以立体体现,对影响施工的环境因素比如天气、水文地质、大型设备等因素进行充分计算,利于形成风雨天气施工防护、局部桩基工程、设备运行安全防护等方案。特别是吊车等大型设备的空中操作,需要利用BIM来予以确认其操作往复路线,避免彼此干扰。
2.6.2施工过程
首先,在绿色建筑设计阶段,要考虑到工程施工当中的组织架构,而传统的设计当中这一环节比较薄弱,大部分都是传统经验映射,BIM技术拥有相关数据库,会为设计师提供参考,这些数据也可以直接被施工队伍采用形成对应的管理架构,利于各部门互通有无,实现信息共享。然后,施工过程中对于材料的利用要进行充分计算,避免原材料浪费,降低施工成本。其次,可以按照施工图纸进行充分计算,对人力进行科学分配,从而形成最合理的安排,发挥人力资源作用同时,降低劳动力成本。再次,对隐蔽工程进行演示,方便了解其中的关键点,从而利于工程监理、项目经理掌握施工质量,杜绝施工盲区。此外,要形成安全管理模型,设定安全管理架构,对施工现场进行有效调度,避免高空坠物等施工风险[6]。
3总结
BIM技术和传统设计区别在于,可以实现三维模拟,从而便于寻找设计方案的不足,使得绿色环保理念得到充分植入;在能源方面可以做到精细计算,不再需要设计师进行繁杂的测算;可以充分采集自然环境数据,使得建筑群和自然达成和谐统一。总而言之,在BIM技术之下,绿色建筑设计不再局限建筑本身,而是将绿色理念无限放大,追求最大程度的绿色效应和效益。
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