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对 BIM 技术的被动式建筑设计分析

浏览71次时间：2017年7月28日 13:49

【摘要】随着城市化进程的不断提高，建筑能耗所占的比重越来越大，在全寿命周期内，建筑能耗占全社会总能耗的 40%左右。被动设计充分考虑自然原理，来规划、设计、环境配置建筑手法，改善和创造舒适室内外环境的需求，正好能够应用 BIM 技术来提供。要想更好的实现 BIM 技术在被动式建筑设计中的应用，首先应该了解 BIM 技术的特点，然后结合建筑场地的实际情况，充分发挥 BIM 技术在被动式建筑结构中的应用价值。本文就 BIM 技术下的被动式建筑设计进行了研究。

【关键词】BIM；被动式；建筑设计；应用

前言

当今世界，能源紧缺、自然环境的破坏、资源的浪费、二氧化碳排放量的增大等一系列问题已是各国都在关注的焦点问题。随着社会主义市场经济的发展与改革开放的不断发展信息化技术在建筑工程施工中的应用越来越广泛。建筑信息模型是其中最重要的一种模式。当今建筑形式、功能越来越复杂，建筑师仅凭经验很难把握设计全局，建筑师急需借助计算机辅助设计分析软件进行模拟，从而帮助建筑师做出正确的判断，建筑信息模型技术的出现正迎合了建筑师的需求，解决了所面临的困难。

1 关于建筑信息模型的研究

1.1 建筑信息模型的含义

所谓建筑信息模型，就是指建筑物在设计和建造过程中，创建使用的可计算数码信息。而这些数码信息能够被程式系统自动管理，使得经过这些数码信息所计算出来的各种文件，自动地具有彼此吻介、一致的特性。它是工程学、建筑学以及土木工程的新工具，是用来有效形容以三维图形为主、物件导向以及建筑学有关的电脑辅助设计。它可以用来展示建筑工程的整个生命周期，同时可以用数位化的建筑元件来展示现实世界中用来建造建筑物的构件[1]。

1.2 建筑信息模型的特征

一是协调性，这个方面是建筑业中的重点内容，不管是施工单位还是业主及设计单位，都做着协调以及相互配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各施工问题发生的原因，及解决办法，然后出变更，做相应补救措施等进行问题的解决。BIM 的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说 BIM 建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，提供出来。当然BIM 的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决电梯井布置与其他设计布置及净空要求之协调，防火分区与其他设计布置之协调，地下排水布置与其他设计布置之协调等。BIM 提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，在 BIM 建筑信息模型中，由于整个过程都是可视化的[2]。所以，可视化的结果不仅可以用来效果图的展示及报表的生成。二是优化性，建筑工程的规划、设计、施工业绩使用等没一个环节都是优化的过程，但现代工程设计与施工的复杂程度已经超出人们本身的极限，建筑信息模型的应用，优化复杂的建筑项目提供了可能，其中的优化程序为：工程项目设计与施工方案的优化，工程各个施工专业之间的碰撞优化，工程设计与施工变更引起的工期优化，建筑工程造价的优化。三是可视化，建筑工程中的各个构件信息多是在设计图纸上表现出来，但建筑工程真正的结构小能被表现出来，但利用建筑信息模型，可以有效地将建筑工程所有结构模型真实的表现出来；四是模拟性，建筑信息模型小仅模拟设计图纸中的建筑模型，也可以模拟施工阶段单位建筑模型，为建筑施工方案提供专业的数据信息。四是模拟性，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。在设计阶段，BIM 可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验。在招投标和施工阶段可以进行 4D 模拟，也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而来确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行 5D 模拟，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，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等[3]。

2BIM 技术下的被动式建筑设计

2.1 气候特征分析

BIM 技术可以将繁杂的气象数据信息以图表的可视化方式表达出来，以帮助建筑师直观地认识建筑基地所处地区的气象资料。比如绘制出逐日的气象参数数据，确定建筑最佳朝向，分析各种动式策略的组合效果，可以调节设计参数，观察图形变化，找到适宜的被动式策略。

2.2 日照采光分析

在被动式建筑设计阶段，科学合理的应用日照和采光，能够显著的提高建筑节能的效果，它也是实现建筑节能的重要环节。所以，对于建筑进行合理的模拟分析是十分有必要的。BIM 的超强模拟性能能够帮助建筑师对.施工场地的日照及遮挡情况进行准确的分析，根据模拟情况进行建筑平面布局以及洞口设计，在很大程度上保证了冬季接受太阳辐射的限度和夏季减少辐射的限度。

2.3 遮阳分析

遮阳设计是在夏季炎热地区防热的主要手段，也是被动式设计的主要手法。尤其在太阳能建筑设计中，根据气候条件综合考虑利用太阳能的同时，合理的遮阳设计可以大大降低空调的能耗。

2.4 风环境分析

合理的自然通风不但可以使节能效果显著，而且可以改善室内的居住空气质量。建筑风环境模拟的目的就是希望对建筑物的空气流动情况进行模拟和比较，来优化建筑的空间环境，减少建筑的能耗，充分利用自然资源。利用 BIM 技术创建的虚拟建筑模型，可以通过 IFC 数据标准将其导入 CFD 软件中。通过 BIM 与 CFD技术的结合运用，建筑师可以方便、快捷地对建筑内、外环境的气流流场进行模拟分析，对建筑的风环境做出分析和评价。从而进行建筑的优化设计[4]。