基于BIM平臺(tái)下的綠色建筑設(shè)計(jì)

 摘要：本文針對(duì)我國(guó)目前綠色建筑設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀及其迫切性,引入建筑信息模型（BIM）的概念和方法。通過BIM技術(shù)在整個(gè)建筑生命周期管理中的突出優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合性能分析模擬軟件，從而有效推動(dòng)綠色建筑發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，將是中國(guó)建筑領(lǐng)域未來發(fā)展的重要任務(wù)。 

       關(guān)鍵詞：建筑信息模型BIM綠色建筑設(shè)計(jì)性能分析模擬軟件 

       Abstract: In this paper, according to the present situation of green building design and its urgency, into the building information model (BIM) concepts and methods. Through the BIM technology in the whole building life cycle management of outstanding advantages, combined with performance analysis and simulation software, so as to effectively promote the development of green building, to achieve energy-saving emission reduction targets, will be an important task in the development of Chinese architecture in the future. 

       Key words: building information model BIM; green building design; performance analysis and simulation software 

       建筑物是世界上最大的能源消耗者之一，其消耗的能源和釋放的溫室氣體量占世界能源總消耗量的四分之一到三分之一。此外，建筑還影響遠(yuǎn)離其所在地的其他區(qū)域，包括河流水體，空氣質(zhì)量和社會(huì)交通模式。在我國(guó)，每年新建建筑80%以上為高耗能建筑，既有建筑95%以上是高能耗建筑。目前我國(guó)單位建筑面積能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的2~3倍以上。嚴(yán)峻的事實(shí)表明,中國(guó)要走可持續(xù)發(fā)展道路，發(fā)展節(jié)能與綠色建筑刻不容緩。在數(shù)字技術(shù)飛速發(fā)展的今天，建筑領(lǐng)域深受影響，建筑設(shè)計(jì)工具也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。此時(shí)，整合了大量建筑信息的模型技術(shù)——BIM應(yīng)運(yùn)而生，通過相應(yīng)的BIM應(yīng)用軟件，創(chuàng)建簡(jiǎn)單的建筑信息模型，建筑師在設(shè)計(jì)的任意階段、任何時(shí)間，都可以方便地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行建筑物理環(huán)境化的評(píng)估，對(duì)于建筑的生態(tài)節(jié)能設(shè)計(jì)和建造良好的人居環(huán)境有著很大的意義。 

綠色建筑的發(fā)展 

       20世紀(jì)80年代，隨著節(jié)能建筑體系逐漸完善，建筑室內(nèi)環(huán)境問題凸顯，以健康為中心的建筑環(huán)境研究成為發(fā)達(dá)國(guó)家建筑研究的新熱點(diǎn)。到了1992年巴西的里約熱內(nèi)盧“聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”，與會(huì)者第一次明確提出了“綠色建筑”的概念，綠色建筑由此漸成一個(gè)兼顧環(huán)境關(guān)注與舒適健康的研究體系，并在越來越多的國(guó)家實(shí)踐推廣，成為當(dāng)今世界建筑發(fā)展的重要方向。 

       由于綠色建筑概念傳入我國(guó)時(shí)間較短，同時(shí)基礎(chǔ)研究起步較晚，總體建筑質(zhì)量較差、區(qū)域差異巨大、制度體制不完善，人們的綠色環(huán)保觀念欠缺等多方面特殊的國(guó)情，使得我們?cè)诎l(fā)展綠色建筑的過程中將會(huì)遇到比發(fā)達(dá)國(guó)家更多的困難。 

       在第七屆國(guó)際綠色建筑與建筑節(jié)能大會(huì)上, 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部副部長(zhǎng)仇保興作了題為《中國(guó)綠色建筑行動(dòng)計(jì)劃草案》的主題報(bào)告，其中指出：未來五年，我國(guó)綠色建筑的發(fā)展將從啟蒙階段邁向快速發(fā)展階段，這場(chǎng)建筑界的革命既有可能助推我國(guó)走向綠色低碳發(fā)展之路，同時(shí)也給城市規(guī)劃和建筑界帶來巨大的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，貴在從規(guī)劃、法規(guī)、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)等方面扎實(shí)工作和扎實(shí)的行動(dòng)，推動(dòng)我國(guó)綠色建筑上一個(gè)新的臺(tái)階。與此同時(shí)，我國(guó)的“十二五”規(guī)劃中也明確提出了加快發(fā)展綠色建筑。 

       現(xiàn)在關(guān)于綠色建筑的研究有很多，具體而言，它涉及建筑設(shè)計(jì)和管理、原材料和建筑性能、能源和資源消耗等多個(gè)問題。因此，以提高資源利用效率為目標(biāo)的綠色建筑，其技術(shù)的應(yīng)用首先強(qiáng)調(diào)的是技術(shù)的綜合化集成，如果全生命周期看作是一種縱向的整合考慮的話，技術(shù)集成體統(tǒng)的提出則是“整合設(shè)計(jì)”概念在橫向技術(shù)組織方面的一種體現(xiàn)。要真正實(shí)現(xiàn)綠色建筑設(shè)計(jì)的自動(dòng)化、數(shù)字化及整合設(shè)計(jì)，這就需要一個(gè)包含建筑全部信息的數(shù)字化模型和一個(gè)能識(shí)別這些信息的建筑性能分析工具。 

       建筑信息模型(Building Information Modeling，簡(jiǎn)稱BIM)技術(shù)在過去的20多年中,CAD技術(shù)的普及和推廣使建筑師、工程師們甩掉圖板，從傳統(tǒng)的手工繪圖、設(shè)計(jì)和計(jì)算中解放出來，可以說是工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的第一次數(shù)字革命。而現(xiàn)在，建筑信息模型(BIM)的出現(xiàn)將引發(fā)整個(gè)工程建設(shè)領(lǐng)域的第二次數(shù)字革命。BIM不僅帶來現(xiàn)有技術(shù)的進(jìn)步和更新?lián)Q代，它也間接影響了生產(chǎn)組織模式和管理方式，并將更長(zhǎng)遠(yuǎn)地影響人們思維模式的轉(zhuǎn)變。 

       根據(jù)已有的BIM應(yīng)用軟件及其特征，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織設(shè)施信息委員會(huì)（Facilit IES Information Council）給出了一個(gè)定義：建筑信息模型（BIM）是利用開放的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)設(shè)施的物理和功能特性及其相關(guān)的生命周期信息進(jìn)項(xiàng)數(shù)字化形式的表現(xiàn)，從而為項(xiàng)目決策提供支持，有利于更好地實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的價(jià)值。 

       目前國(guó)際上采用BIM技術(shù)的主流建筑CAD軟件有Graphisoft公司的Archicad,AutoDesk公司的Revit,Bentley公司的Microstation Triforma,Nemetschek North America公司的Vectorworks,Softplan Systems公司的Softplan等等。 

       從2D CAD過渡到基于BIM技術(shù)的3D CAD,是未來計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。越來越多的世界知名建筑師和事務(wù)所開始使用BIM軟件進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。我國(guó)的一些設(shè)計(jì)院、事務(wù)所也開始關(guān)注這一世界上最先進(jìn)的建筑CAD技術(shù)。這就為綠色建筑設(shè)計(jì)中能量分析的自動(dòng)化、智能化提供了基礎(chǔ)和平臺(tái)。 

基于BIM平臺(tái)下的綠色建筑設(shè)計(jì) 

       BIM的最重要意義，在于它重新整合了建筑設(shè)計(jì)的流程，其所涉及的建筑生命周期管理(BLM即建筑的生命周期是指：選址、場(chǎng)地改造、建筑設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、維護(hù)、翻新和拆除),又恰好是綠色建筑設(shè)計(jì)的關(guān)注和影響對(duì)象。建筑信息模型包含了幾何、物理和拓?fù)涞男畔�。幾何信息直接反映了建筑在三維空間中的形狀；物理信息描述了各組件的物理性質(zhì)，如材料的導(dǎo)熱系數(shù)等；而拓?fù)湫畔�則包含了各組件之間的相關(guān)性。正如伊士曼指出的，建筑信息模型包含“各組件的形式、行為和關(guān)系”，將一個(gè)建筑項(xiàng)目整個(gè)生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個(gè)單獨(dú)的建筑模型中，而且還包括施工進(jìn)度，建造過程，維護(hù)管理等的過程信息。真實(shí)的BIM數(shù)據(jù)和豐富的構(gòu)件信息給各種綠色建筑分析軟件以強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持，確保了結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前包括Revit在內(nèi)的絕大多數(shù)BIM相關(guān)軟件都具備將其模型數(shù)據(jù)導(dǎo)出為各種分析軟件專用的Gbxml格式(Gbxml已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)認(rèn)可度最高的數(shù)據(jù)格式。使用包括Graphisoft的ArchiCAD,Bently公司的Bently Architecture 以及Autodesk的Revit系列產(chǎn)品，均可BIM模型導(dǎo)出為Gbxml文件。這為接下來在分析模擬軟件中進(jìn)行的計(jì)算提供了非常便利的途徑。也有人認(rèn)為，Gbxml可以看做是BIM的aecXML一個(gè)綠色建筑的數(shù)據(jù)子集)。所以,當(dāng)我們擁有一個(gè)信息含量足夠豐富的建筑信息模型的時(shí)候,我們就可以利于它作任何我們需要的分析。