基于BIM平臺下的綠色建筑設計

 摘要：本文針對我國目前綠色建筑設計的現(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)在整個建筑生命周期管理中的突出優(yōu)點，結(jié)合性能分析模擬軟件，從而有效推動綠色建筑發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排目標，將是中國建筑領域未來發(fā)展的重要任務。 

       關鍵詞：建筑信息模型BIM綠色建筑設計性能分析模擬軟件 

       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)量和社會交通模式。在我國，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。目前我國單位建筑面積能耗是發(fā)達國家的2~3倍以上。嚴峻的事實表明,中國要走可持續(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，建筑領域深受影響，建筑設計工具也有了長足的進步。此時，整合了大量建筑信息的模型技術(shù)——BIM應運而生，通過相應的BIM應用軟件，創(chuàng)建簡單的建筑信息模型，建筑師在設計的任意階段、任何時間，都可以方便地對設計方案進行建筑物理環(huán)境化的評估，對于建筑的生態(tài)節(jié)能設計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)達國家建筑研究的新熱點。到了1992年巴西的里約熱內(nèi)盧“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”，與會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兼顧環(huán)境關注與舒適健康的研究體系，并在越來越多的國家實踐推廣，成為當今世界建筑發(fā)展的重要方向。 

       由于綠色建筑概念傳入我國時間較短，同時基礎研究起步較晚，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情，使得我們在發(fā)展綠色建筑的過程中將會遇到比發(fā)達國家更多的困難。 

       在第七屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會上, 住房和城鄉(xiāng)建設部副部長仇保興作了題為《中國綠色建筑行動計劃草案》的主題報告，其中指出：未來五年，我國綠色建筑的發(fā)展將從啟蒙階段邁向快速發(fā)展階段，這場建筑界的革命既有可能助推我國走向綠色低碳發(fā)展之路，同時也給城市規(guī)劃和建筑界帶來巨大的挑戰(zhàn)與機遇，貴在從規(guī)劃、法規(guī)、技術(shù)、標準、設計等方面扎實工作和扎實的行動，推動我國綠色建筑上一個新的臺階。與此同時，我國的“十二五”規(guī)劃中也明確提出了加快發(fā)展綠色建筑。 

       現(xiàn)在關于綠色建筑的研究有很多，具體而言，它涉及建筑設計和管理、原材料和建筑性能、能源和資源消耗等多個問題。因此，以提高資源利用效率為目標的綠色建筑，其技術(shù)的應用首先強調(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“整合設計”概念在橫向技術(shù)組織方面的一種體現(xiàn)。要真正實現(xiàn)綠色建筑設計的自動化、數(shù)字化及整合設計，這就需要一個包含建筑全部信息的數(shù)字化模型和一個能識別這些信息的建筑性能分析工具。 

       建筑信息模型(Building Information Modeling，簡稱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、設計和計算中解放出來，可以說是工程設計領域的第一次數(shù)字革命。而現(xiàn)在，建筑信息模型(BIM)的出現(xiàn)將引發(fā)整個工程建設領域的第二次數(shù)字革命。BIM不僅帶來現(xiàn)有技術(shù)的進步和更新?lián)Q代，它也間接影響了生產(chǎn)組織模式和管理方式，并將更長遠地影響人們思維模式的轉(zhuǎn)變。 

       根據(jù)已有的BIM應用軟件及其特征，國際標準組織設施信息委員會（Facilit IES Information Council）給出了一個定義：建筑信息模型（BIM）是利用開放的行業(yè)標準，對設施的物理和功能特性及其相關的生命周期信息進項數(shù)字化形式的表現(xiàn)，從而為項目決策提供支持，有利于更好地實現(xiàn)項目的價值。 

       目前國際上采用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,是未來計算機輔助建筑設計的發(fā)展趨勢。越來越多的世界知名建筑師和事務所開始使用BIM軟件進行建筑設計。我國的一些設計院、事務所也開始關注這一世界上最先進的建筑CAD技術(shù)。這就為綠色建筑設計中能量分析的自動化、智能化提供了基礎和平臺。 

基于BIM平臺下的綠色建筑設計 

       BIM的最重要意義，在于它重新整合了建筑設計的流程，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、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除),又恰好是綠色建筑設計的關注和影響對象。建筑信息模型包含了幾何、物理和拓撲的信息。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)，如材料的導熱系數(shù)等；而拓撲信息則包含了各組件之間的相關性。正如伊士曼指出的，建筑信息模型包含“各組件的形式、行為和關系”，將一個建筑項目整個生命周期內(nèi)的所有信息整合到一個單獨的建筑模型中，而且還包括施工進度，建造過程，維護管理等的過程信息。真實的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大的數(shù)據(jù)支持，確保了結(jié)果的準確性。目前包括Revit在內(nèi)的絕大多數(shù)BIM相關軟件都具備將其模型數(shù)據(jù)導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模型導出為Gbxml文件。這為接下來在分析模擬軟件中進行的計算提供了非常便利的途徑。也有人認為，Gbxml可以看做是BIM的aecXML一個綠色建筑的數(shù)據(jù)子集)。所以,當我們擁有一個信息含量足夠豐富的建筑信息模型的時候,我們就可以利于它作任何我們需要的分析。