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摘要：文中對bim+green技術(shù)的概念與優(yōu)勢進(jìn)行了分析，并提出其在高性能建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法，結(jié)合綠色建筑分析軟件，對建筑的光環(huán)境、風(fēng)環(huán)境、聲環(huán)境等性能進(jìn)行模擬和優(yōu)化設(shè)計(jì)，推動高性能建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能發(fā)展。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；綠色建筑；高性能；性能模擬

1BIM+GREEN技術(shù)概述

1.1概念

BIM為建筑信息模型，可對建筑內(nèi)全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)、工程量與特性等進(jìn)行計(jì)算，并將信息存儲到計(jì)算機(jī)內(nèi)，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建3D可視化模型，為設(shè)計(jì)者進(jìn)行模型分析與模擬提供便利。Green為綠色建筑設(shè)計(jì)理念，要求建筑設(shè)計(jì)堅(jiān)持人本化原則，盡量使用環(huán)保型施工設(shè)備、材料，保證人體健康；科學(xué)處理房屋建筑空間結(jié)構(gòu)，充分利用風(fēng)能、太陽能等自然資源，保證建筑內(nèi)溫濕度，提高建筑性能與居住舒適度。

1.2應(yīng)用優(yōu)勢

在綠色建筑設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢較多，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的缺陷，使建筑性能與設(shè)計(jì)效率得到全面提升［1］。

（1）建筑性能分析。對于不同專業(yè)的建筑師來說，常常利用多個(gè)軟件分析建筑性能，很容易使建筑模型不統(tǒng)一，影響信息共享效果。應(yīng)用BIM技術(shù)后，可將模型變?yōu)間bXML格式模擬建筑性能，有效解決軟件模型不統(tǒng)一問題；還可利用BIM技術(shù)模擬建筑場地的環(huán)境與氣候，使數(shù)據(jù)信息更加準(zhǔn)確，在設(shè)計(jì)初期便可將建筑物風(fēng)環(huán)境、聲環(huán)境、光環(huán)境等模擬出來，使場地確定、能耗計(jì)算更加準(zhǔn)確合理，建設(shè)方案更加完善可行［2］。

（2）專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)。建筑施工需要多個(gè)專業(yè)相互配合完成，各專業(yè)技術(shù)人員都是工程的重要組成部分，缺一不可。為提高設(shè)計(jì)效率，需要有一條“線”將各個(gè)工序串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)“協(xié)同設(shè)計(jì)”。BIM具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)同功能，各專業(yè)負(fù)責(zé)人在同一中心文件工作，擁有各自副本文件，能夠科學(xué)規(guī)劃各專業(yè)的設(shè)計(jì)工作，在協(xié)同作業(yè)下提高項(xiàng)目設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率。（3）避免錯(cuò)漏碰缺。建筑設(shè)計(jì)經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤、漏洞、缺陷、碰撞等情況，需要變更設(shè)計(jì)，使成本增加。對此，BIM技術(shù)的應(yīng)用可發(fā)揮三維漫游技術(shù)的功能，在正式施工之前檢查設(shè)備管線布設(shè)情況，提前發(fā)現(xiàn)存在的碰撞、不合理等問題，有效避免錯(cuò)漏碰缺等問題產(chǎn)生，避免工程返工造成的資金浪費(fèi)。

2BIM+GREEN在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法

2.1電能利用設(shè)計(jì)

在電能使用設(shè)計(jì)方面，BIM+GREEN技術(shù)的應(yīng)用主要通過CAD設(shè)計(jì)軟件體現(xiàn)出來。在實(shí)際操作中，應(yīng)對管線布局、設(shè)計(jì)效果、電能應(yīng)用等因素綜合分析，準(zhǔn)確計(jì)算電力能耗，特別是有害氣體含量計(jì)算方面。針對綠色建筑進(jìn)行量化模擬，可打破此類建筑內(nèi)電力使用設(shè)計(jì)的界限，對環(huán)境污染情況以及周圍環(huán)境進(jìn)行全面分析，準(zhǔn)確計(jì)算載荷，并設(shè)計(jì)一套完整的電能使用方案，取得理想的電氣節(jié)能效果。在布線設(shè)計(jì)方面，應(yīng)將建筑內(nèi)電氣設(shè)備布設(shè)情況展現(xiàn)出來，使全部布線設(shè)計(jì)、設(shè)備布局更加合理，由此提高建筑內(nèi)電能利用率，突出高性能的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。

2.2外墻保溫設(shè)計(jì)

將BIM+GREEN技術(shù)應(yīng)用到外墻保溫設(shè)計(jì)中，可對保溫磚、擠塑板兩種設(shè)計(jì)模式進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)測量與計(jì)算，在提高材料利用率的同時(shí)，還可使建筑保溫?cái)?shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。尤其是在墻體荷載計(jì)算時(shí)，改變以往平面設(shè)計(jì)模式的限制，利用BIM技術(shù)對基層數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，與外墻保溫相關(guān)信息結(jié)合起來，不但可使保溫層數(shù)據(jù)更加可靠，還可使外保溫負(fù)載分布得到科學(xué)規(guī)劃。同時(shí)，還可準(zhǔn)確計(jì)算出熱橋值，使外保溫設(shè)計(jì)更加貼近綠色節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，特別是外墻自然溫度引入與匯集方面，保溫效果更加顯著，在節(jié)約大量保溫設(shè)計(jì)成本的同時(shí)，還有助于充分利用自然溫度，達(dá)到高性能建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)［3］。

2.3項(xiàng)目場地與布局設(shè)計(jì)

（1）創(chuàng)建場地模型。為提高建筑設(shè)計(jì)性能，場地設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵。在BIM+GREEN技術(shù)應(yīng)用后，可借助技術(shù)自身特點(diǎn)，幫助設(shè)計(jì)者創(chuàng)建場地模型，將場地真實(shí)情況模擬出來，使設(shè)計(jì)師能夠提前采集場地各項(xiàng)參數(shù)，將參數(shù)歸納整理后，錄入到BIM軟件內(nèi)，便可生成相應(yīng)的模型，為設(shè)計(jì)者透徹觀察與科學(xué)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。在模型創(chuàng)建后，設(shè)計(jì)師可充分了解建筑的高程數(shù)據(jù)、坡度數(shù)據(jù)等信息，在綠色智能設(shè)計(jì)過程中，可結(jié)合場地實(shí)際情況，對各個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行綜合調(diào)整，如排水、朝向等等，提高建筑的綠色化水平和性能。

（2）場地布局。只有建筑布局合理，才能將綠色高性能的特點(diǎn)充分展現(xiàn)出來。例如，布局設(shè)計(jì)可直接影響室內(nèi)風(fēng)環(huán)境、光環(huán)境等。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，單純根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，難以達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。但在應(yīng)用BIM技術(shù)后，設(shè)計(jì)者可借助模型全面探析建設(shè)項(xiàng)目，使場地布局更加客觀合理，滿足建筑透風(fēng)、采光等標(biāo)準(zhǔn)；在設(shè)計(jì)過程中，還可將太陽能與建筑有機(jī)結(jié)合起來，充分利用太陽能，提高建筑綠色智能化程度。

（3）設(shè)計(jì)模擬。對于綠色智能建筑來說，在前期設(shè)計(jì)期間，技術(shù)人員可利用BIM模擬建筑物的生態(tài)化性能，使建筑外形更加藝術(shù)，整體布局更加合理。仿真模擬功能的應(yīng)用還可為智能建筑設(shè)計(jì)方案落實(shí)提供助力，這就要求設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)建筑物使用功能，分析該建筑的合理與實(shí)用程度，對其進(jìn)行優(yōu)化完善，使其施工品質(zhì)從本質(zhì)上得以改善，顯著提升建筑的綠色智能化水平。在BIM技術(shù)應(yīng)用期間，根據(jù)仿真模擬情況還可發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案潛在的問題，幫助設(shè)計(jì)者盡快調(diào)整和優(yōu)化。

3基于BIM+GREEN的建筑性能模擬分析

3.1聲環(huán)境模擬

（1）軟件選用。當(dāng)前公共建筑多選用Cadna/A系統(tǒng)進(jìn)行聲環(huán)境分析，該系統(tǒng)不僅可進(jìn)行噪聲測試，還可科學(xué)規(guī)劃城市噪聲，合理分布區(qū)域功能。例如，與道路相鄰的建筑可設(shè)置商業(yè)區(qū)，此類區(qū)域?qū)β暛h(huán)境要求相對較低。利用Cadna/A系統(tǒng)中的計(jì)算模擬功能，可結(jié)合項(xiàng)目所在地具體情況，靈活調(diào)整噪聲位置與強(qiáng)度。

（2）標(biāo)準(zhǔn)要求。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)軟件的計(jì)算原理，無論何種聲源的計(jì)算都要在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下實(shí)施。值得注意的是，該軟件計(jì)算方式與國情相符合。聲環(huán)境功能區(qū)為Ⅰ類，白天環(huán)境噪聲限值為55dB，夜間為45dB，適用于居民住宅，聲環(huán)境功能區(qū)類型為科、教、文、衛(wèi)等對聲環(huán)境要求較高的區(qū)域。

（3）幾何模型。通常公共建筑噪音來源于道路、配電系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等，周圍多分布規(guī)劃支路、干路等。結(jié)合相關(guān)規(guī)定，城市主干路設(shè)計(jì)速度為60km/h，次干路為40km/h。根據(jù)聲環(huán)境模擬可知，公共建筑噪音主要源于道路車鳴、空調(diào)設(shè)備運(yùn)行等。

3.2光環(huán)境模擬

在軟件選擇方面，利用Radiance與AutodeskEcotect2011結(jié)合方式進(jìn)行模擬，前者利用逆向優(yōu)化算法，采用蒙特卡洛射線探測器切換算法，使檢測算法更加精準(zhǔn)，可對建筑采光情況綜合分析。后者功能十分豐富，可應(yīng)用到設(shè)計(jì)概念中，針對設(shè)計(jì)可持續(xù)性進(jìn)行分析，最為廣泛的是模擬與分析功能，可能會使新建筑架構(gòu)、性能設(shè)計(jì)等發(fā)生改變。該軟件交互功能較強(qiáng)，可對環(huán)境中的陰影、陽光等元素進(jìn)行模擬。在上述軟件應(yīng)用中，應(yīng)遵循國際采光標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。對于不同類型的公共建筑來說，不同等級采光場所的系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、照度標(biāo)準(zhǔn)均不盡相同。例如，在教育建筑中，Ⅲ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為3.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為450lx；Ⅳ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為1.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為150lx；在展覽建筑中，Ⅲ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為3.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為450lx；Ⅳ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為2.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為300lx；Ⅴ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為1.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為150lx；在體育建筑中，Ⅳ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為2.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為300lx；Ⅴ級采光場所的采光系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)為1.0%，照度標(biāo)準(zhǔn)值為150lx。在光環(huán)境模擬期間，應(yīng)根據(jù)模擬場所的采光等級計(jì)算出采光系數(shù)均值，并與標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行對比，判斷采光情況是否滿足規(guī)定。

3.3風(fēng)環(huán)境模擬

（1）軟件選擇。采用流體動力學(xué)分析法（CFD），在PHOENICS2014軟件下對室外風(fēng)環(huán)境進(jìn)行模擬，該軟件可模擬強(qiáng)大流動、復(fù)雜活動等，可有效降低計(jì)算量。在低速不可壓流動方面，采用人工壓縮器替代以往流體計(jì)算方式，并熟練應(yīng)用CFD技術(shù)構(gòu)成CFD軟件，主要由中央解碼器和前后兩個(gè)處理器構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中，無需查找資料和手動輸入，便可直接從數(shù)據(jù)庫調(diào)取信息。在公共建筑物周圍，不可壓縮的低速湍流較為常見，且氣流遇到建筑物后，不但會降低風(fēng)速，還會使風(fēng)的方向發(fā)生改變。例如，在模擬氣流組織過程中，可計(jì)算出門窗風(fēng)壓表，再將該表直接應(yīng)用到氣流組織質(zhì)量分析中，選出開啟部分或者某種類型的窗戶，便可直觀看到由多種顏色展示的氣流組織分布情況。

（2）標(biāo)準(zhǔn)要求。在公共建筑氣流組織方面，相關(guān)規(guī)定指出：在過渡季典型風(fēng)速狀態(tài)下，對換氣次數(shù)超過2次/h的面積比例進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合綠色建筑評分系統(tǒng)要求進(jìn)行劃分。當(dāng)面積在70%以下時(shí)，得分為7分；面積在70%~80%之間時(shí)，得分為8分；面積在80%~90%之間時(shí)，得分為9分；當(dāng)面積超過90%時(shí)，得分為10分。

（3）設(shè)計(jì)參數(shù)。在網(wǎng)絡(luò)劃分方面，先要明確網(wǎng)格密度，根據(jù)結(jié)果要求與建筑物空間指標(biāo)，針對軟件內(nèi)網(wǎng)格尺寸、細(xì)分級數(shù)等進(jìn)行調(diào)整；針對面積狹窄、帶有拐角等處，適當(dāng)提升網(wǎng)格密度，才可將氣流組織情況完整地模擬出來；然后創(chuàng)建科學(xué)的網(wǎng)格，結(jié)合氣流組織分布情況創(chuàng)建脫硫模型，以RNGk-模型為主。該模型適用于復(fù)雜剪切流、大角度失速、鈍體尾跡渦、室外空氣流動等計(jì)算。在公共建筑中，根據(jù)換氣次數(shù)表內(nèi)容可知，模擬總面積為2603.24m3，換氣次數(shù)超過2次/h的面積為2485.35m2，占總面積的95.21%。

4結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前高性能建筑數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法難以滿足設(shè)計(jì)需求，迫切需要引入BIM技術(shù)與綠色設(shè)計(jì)理念，綜合分析建筑能耗、自然采光、通風(fēng)與噪聲等因素，對建筑性能進(jìn)行真實(shí)模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)，由此提高設(shè)計(jì)效率。在未來的發(fā)展中，BIM+GREEN模式的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，仿真分析時(shí)間不斷縮短，便于設(shè)計(jì)者同時(shí)對比多個(gè)設(shè)計(jì)方案，真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與模擬同步開展的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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［3］路潮，周鑫輝，陳鐵.關(guān)于BIM在實(shí)際建筑過程中的應(yīng)用研究及優(yōu)化設(shè)想［J］.江西建材，2017（1）：22-23.

作者：甘路 單位：廣州名陽建筑設(shè)計(jì)有限公司江西分公司