【摘要】可持续化设计能够跨越时间和空间的过度,从局部到整体进行统一组织化设计。BIM作为一种设计理念和设计方式,在建筑中,它涉及到了规划设计的整个生命周期,从工作效率、设计经费上不断优化。同时还强调了环境资源的可贵性,从节能减排、可利用资源的循环、环境保护等方面出发,充分实现生态的可持续性。
一、建筑设计中的BIM
BIM(建筑信息化模型,也称建筑数字模型),技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具,通过参数模型整合各种项目的相关信息,在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递,使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对,为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础,在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。
2003年我国制造业引起数字化PLM(产品全生命周期解决方案),后来随着建筑业的发展,PLM扩大的概念范围,演变成BIM概念。特别是在工程中,能够实现项目实体和功能要素的数字化信息模型。这种方法能够在项目策划、运行和维护的过程中进行共享和传递,使工程设计人员对各种建筑信息做出正确的理解和高效应对,还能提高在设计过程中的工作效率,减少管理风险。
二、BIM的主要特点: 1. 可视化
BIM提供了可视化的思路,让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前;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,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,更重要的是,项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。
2.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,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。
3.协调性
这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,无不在做着协调及相配合的工作。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,它还可以解决例如: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等。
4.优化性
项目整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程,当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系,但在BIM的基础上可以做更好的优化。基于BIM的优化可以做下面的工作:
(1)项目方案优化:把项目设计和投资回报分析结合起来,设计变化对投资回报的影响可以实时计算出来;这样业主对设计方案的选择就不会主要停留在对形状的评价上,而更多的可以使得业主知道哪种项目设计方案更有利于自身的需求。
(2)特殊项目的设计优化:建筑物中看到异型设计,这些内容看起来占整个建筑的比例不大,但是占投资和工作量的比例和前者相比却往往要大得多,而且通常也是施工难度比较大和施工问题比较多的地方,对这些内容的设计施工方案进行优化,可以带来显著的工期和造价改进。
5.可出图性
BIM并不是为了出大家日常多见的建筑设计院所出的建筑设计图纸,及一些构件加工的图纸。而是通过对建筑物进行了可视化展示、协调、模拟、优化以后,可以帮助业主出如下图纸:
(l)综合管线图; (2)综合结构留洞图;
(3)碰撞检查侦错报告和建议改进方案。 三、BIM在可持续设计中的作用 1、BIM环境的可持续设计
在建筑市场竞争激烈的今天,建筑开发商和业主更多关注的是设计带来的经济效益,而很少在乎环境效益。建筑设计很难在前期进行可持续设计评估,传统的物理模式和工程图根据CAD或对象CAD解决方案中的图形评估建筑性能,需要大量人员干预和解释说明,增加人力、物力。
但是BIM有专业的技术支持,拥有Autodesk Revit参数化建筑建模器,对设计方案的照明、安全、布局、声学、色彩、能耗等进行评估。Autodesk Revit能够用一个包含关联信息的综合数据库来表示建筑,全面掌握整个项目设计的能耗和生命周期成本计算,可以在标准设计流程中以副产品的形式生产可用于可持续设计、分析和认证的信息。这种评估方式能够优化和简化评估过程,降低设计成本,还能保证建设设计的环保性。
2、BIM的三维空间设计
传统建筑设计是要通过三维建模软件来完成方案的3D模型,然而在详细施工图设计和后期效果图设计又要通过平面方式来绘制图纸。加上建筑模拟分析软件和建模软件众多,各种软件接口不一,在需要不同的模型的时候需要重新输入大量数据重新建模。这种繁复性给设计师们带来了很多重复性工作,导致工作效率降低。
BIM储存了大量的2D、3D建模的CAD绘图信息、包括3D中各对象的各项属性和信息、设施的物理性和功能性等,并且提供了一个能够持久识别的网络外的文本和数据储存、传输方式。BIM包含了几何、物理、拓扑的信息,信息直接反映了建筑在三维空间中的形状包括各
组件的物理信息等,这种模型能够将一个建筑项目设计整个生命周期内的所有信息都容纳在内,为项目设计的各个阶段提供设计模型和性能分析,并且形成一个独立的建筑模型。
3、环境质量分析
室内环境质量是建筑设计的一个重要方面,也是可持续设计的一个重要领域。室内环境质量设计时大多没有详细的数据进行参考,而是依靠自己的经验和感觉进行设计。但是室内环境条件非常复杂,在依靠经验进行概念设计后,还是需要进行精细化设计。BIM改变了单纯依靠经验这一传统的设计方法,使建筑师能够根据空间、材料、不同居住人群的生理、心理需求进行仔细分析和研究。
4、实现不同专业之间的协同设计
协同设计主要集中在设计的沟通交流手段和设计流程的组织管理形式。建筑在设计过程中,通常由多项工程相互穿插、互相结合。而BIM可以从结构、建筑、水电等各项专业工程的CAD系统中获取相关信息和参数,获得新的图形结构,使各工种之间的数据得到可视化共享。而且不需要重复录入数据,能够避免数据冗余、歧义和错误。
5、可持续建筑外围护结果设计分析
BIM能够帮助设计师对每一特定部分建筑门窗得失热量、室内维护结构热传递量等进行分析。利用BIM可以对开窗比例、开窗位置进行分析,还可以帮助建筑师对比多种建筑体量布局差别,发现室内各种自然采光、通风对环境的影响。同时也能分析空气调节、被动式太阳能采暖等内在的各种空气装置对于室内环境的的影响。
6、碰撞检测
传统设计流程中,管线综合处理方式是企业建筑或者机电专业的设计人员进行带头,对各个专业的图纸进行观察分析。但是二位图纸信息不全,加上人工操作误差,会在施工中有很多未发现的碰撞。BIM则能够进行建模进行三维观看,开拓了新的道路。
四、结语
可持续化设计能够跨越时间和空间的过度,从局部到整体进行统一组织化设计。BIM作为一种设计理念和设计方式,在建筑中,它涉及到了规划设计的整个生命周期,从工作效率、设计经费上不断优化。同时还强调了环境资源的可贵性,从节能减排、可利用资源的循环、环境保护等方面出发,充分实现生态的可持续性。
参考文献:
[1] 过俊. BIM 在国内建筑全生命周期的典型应用[J]. 建筑技艺,2011(1-2)
[2] 李永奎,乐云,何清华. BLM 集成模型研究[J]. 山东建筑大学学报,2006,21(6)
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