BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用研究_钱辛欣.pdf

312023.06|建筑设计引言近几年，随着建筑行业的不断发展，公共建筑设计思想变得更加多样，在社会经济不断发展的过程中，生态环境恶化现象逐渐增多，其中建筑工程建设中也存在环境污染问题，绿色可持续的发展理念随之被提出，并且在各行业中得到有效应用，其中公共建筑工程设计中也应用了这一理念，这就使绿色公共建筑得以产生。而在设计绿色公共建筑时，也需要采用先进的技术手段，达到节能减排、绿色环保的目的。若是采用以往的设计方案，很难实现绿色环保的目标，这就需要建筑企业引入 BIM 技术，创新绿色公共建筑的设计方式，节省更多的建设资源，避免引发污染问题，同时也能够保障绿色公共建筑设计的合理性及科学性，为公共建筑的建设质量奠定基础。1 绿色建筑的概述近几年，我国建筑行业正处在高速发展阶段，其市场规模逐步扩大，不过就实际来看，建筑单位面积的资源消耗相对比较大，从而对社会、经济的发展造成不利影响，同时也产生环境污染问题。在这种情况下，相关建筑行业若想保持长远稳定的发展状态，就需要不断探索更加和谐的发展理念，绿色建筑理念应运而生。所谓的绿色建筑是指在建筑规划、选址、设计、施工等多个环节中，在最大程度上做到节约资源、降低污染、保护环境，保证整个建筑工程的绿色环保性能，进而为住户提供舒适、健康的生活空间，促使整个建筑能够与自然环境和谐相处。在这一过程中，若想达到绿色建筑的建设目的，就需要提前做好规划设计工作，同时也要对建筑行业内部进行有效协调，加强各企业的配合，对于建筑工程的设计、施工技术也要进行合理创新，在增强建筑实用性、功能性的同时，也要避免对周边自然生态环境造成破坏1。2 绿色公共建筑设计的原则分析对于绿色公共建筑而言，其自身的设计工作会涉及建筑、结构、机电等诸多专业领域，这就需要相关建筑企业组织专业的设计团队，确保绿色公共建筑设计的有效性。就传统的建筑设计模式而言，其中存在信息交流困难的问题，而且各专业之间的交互信息要求也不一样，若想提高绿色公共建筑设计的效率及质量，就需要对该建筑的设计工作予以深入研究，同时也要遵循以下几点设计原则。2.1 和谐性原则在对公共建筑进行设计时，相关设计者应该对周边自然环境予以充分考虑，要确保公共建筑的整体环境能够与周边环境相互协调。而且，在对建筑进行拆除或者建设时，都应该避免对周边环境造成破坏，尽可能地保持周边环境的原生态。同时，还要采用科学的措施，将建筑建设工作对环境的影响降到最低，进一步促进建筑与环境的和谐相处2。2.2 经济性原则对于绿色公共建筑而言，其自身的建设、运营、维护等工作环节都具有较高的复杂性，在对其进行设计时，相关设计者应该结合公共建筑的实际投资费用、运营维护要求等，选择合适、经济的施工技术以及建设材料，通过科学施工提高公共建筑运用维护的便利性，减少维护成本。同时，也要注重体现当地的特色，保障公共建筑的绿色环保性能，降低公共建筑工程的建设成本，提高整个建筑的经济效益。2.3 节能性原则设计者在对公共建筑进行设计时，为了能够达到相应的绿色设计要求，需要严格遵循节能性原则，对绿色公共建筑的施工建设进行合理规划设计，充分提高资源的利用率。设计者可以将可再生资源应用到绿色公共建筑建设中，实现对资源的循环利用，以此节省更多的施工资源，同时也有利于降低工程的建设成本。另外，在实际设计过程中，设计者还应该对当地的气候特点、区域环境情况进行充分考虑，在这一基础上对公共建筑的内部空间分布进行科学设计，增强其保温、通风效果，减少能源和资源消耗3。2.4 舒适性原则建筑的舒适度要求与资源消耗之间存在一定的矛盾，尤其是在对公共建筑进行施工建设和使用维护时，经常需要对建筑舒适性与其他理念之间的矛盾进行处理。设计者在设计公共建筑时，若想达到人们的舒适度要求，就要结合实际情况，对建筑进行科学设计，并且要充分利用具备储热、隔热性能的材料，以此增强建筑本身的保温、隔热效果，同时也要对建筑内部空间进行合理设计，使其能够变得更加舒适。BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用研究钱辛欣/贵阳铝镁设计研究院有限公司贵州贵阳550000摘要：在社会经济不断发展的过程中，公共建筑的设计水平逐渐提升，与此同时，环境问题愈发凸显。为了减少污染，保障环境质量，绿色建筑理念随之提出，这也使绿色公共建筑的设计标准要求变得比以往更高。对于传统的公共建筑设计模式及方式而言，其本身相对比较落后，难以满足现代绿色公共建筑设计的实际要求。面对这种情况，若想对类型和功能多样的公共建筑进行合理有效的设计，则需要对传统的公共建筑设计方式进行改进，并引进先进的技术手段。BIM 技术作为现阶段建筑行业中应用广泛的新型技术，其在绿色公共建筑设计中的有效应用，能够提高设计效果，减少设计问题。因此，相关建筑企业应该提高对 BIM 技术的重视，并且要结合绿色公共建筑设计的实际要求及需求，对 BIM 技术进行科学应用，发挥出其本身的实际效用。关键词：BIM 技术；绿色公共建筑；设计应用32|CHINA HOUSING FACILITIES建筑设计3 绿色公共建筑设计问题分析3.1 信息量较大在对绿色公共建筑进行整合设计时，会涉及多个专业领域的内容，这会产生大量的数据信息。通常情况下，设计者在开展工作时，通常会将绿色建筑的部分数据信息直接储存在 CAD 中，在应用该软件时，则能够快速将关于绿色公共建筑的数据信息直接提取出来，可以说在储存以及获取数据信息方面有着较大的便利性。不过，在建筑设计过程中，非结构性的数据信息占比较大，如图表、照片等信息，存在分布不均且比较分散的特点，传统的设计模式对这些信息进行管理时存在一定的难度，这也会降低设计效率4。3.2 协同性相对较低在绿色建筑的设计过程中，需要对多个方面进行协调，而且该建筑工程的建设也需要各专业人员的协同，这样才能提高绿色建筑工程的设计效率及质量。不过，就实际情况来看，传统的设计技术手段无法实现实时的信息交流，从而使不同专业设计人员之间缺乏有效的沟通，很难达成信息共享，同时也缺少相应的沟通交流平台，难以及时了解其他专业领域的设计情况。在这种情况下，各专业设计人员之间将无法有效协同，而公共建筑的不同部分也无法充分融合，从而降低建筑设计的整体性，并且降低建筑工程设计的有效性及可行性。4 BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用优势分析4.1 有利于提高建筑设计的协同性在绿色公共建筑设计工作中，对 BIM 技术进行合理应用，能够加强不同设计专业之间的协同作业。就建筑设计的具体情况来看，在建筑设计过程中会产生大量的数据信息，并且需要不同设计人员针对不同专业的数据进行分析处理。在这种情况下，若是采用以往的设计方案就会消耗更多的时间以及精力，还会对建筑设计效果产生不良影响；如果应用 BIM 技术，则能够结合大量的数据信息，建立完善的建筑信息模型，而且能够将不同的数据信息都融入建筑信息模型中，这样也能够帮助设计人员了解更多的数据信息，有助于加强不同设计人员之间的信息交流、共享，减少设计问题。与此同时，相关设计人员还能够通过 BIM 系统，利用相应的信息模型，对建筑交叉设计进行协调，不同设计人员之间也能够相互协作，使建筑设计中的不同专业领域能够相互融合，进一步保障整个公共建筑设计的质量5。4.2 有助于实现可视化的参数设计在应用 BIM 技术对绿色公共建筑进行设计时，相关设计者可以利用这一技术生成相应的信息模型，这样也能够为设计者提供可视化的建筑立体模型，使其能够通过直观、可视的建筑信息模型，对建筑模型的各项参数进行科学调整，改善公共建筑模型的结构以及参数，为实际绿色公共建筑的设计提供可靠的参数，促使设计方案的质量得到提升。4.3 为建筑全生命周期提供信息管理服务在利用 BIM 技术建立立体化的信息模型时，需要将绿色公共建筑所涉及的各类数据信息融入其中，通过对大量数据信息的有效整合，最终形成信息关联紧密的建筑模型，这样不仅能够避免在建筑工程设计过程中出现信息丢失的情况，还能够防止由于专业割裂而导致资源浪费问题的产生，最终形成的工作信息能够为公共建筑的建设管理提供可靠的参考和依据，既能够增强设计效果，还能够保障工程建设质量6。5 BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用分析在对绿色公共建筑工程进行设计时，会涉及建筑结构、采暖通风、能源消耗、景观环境等多个专业领域的内容。因此，相关设计者若想保证建筑设计方案的合理性及有效性，就需要结合实际情况，创建科学的建筑施工图纸，若是在传统的设计模式中构建三维结构的建筑图纸，就需要借助建筑师自身的想象力。如果应用 BIM 技术，则能够提高三维立体建筑模型构建的效率及效果，该模型还具有可视化特点，可以为设计者提供直观的参考模型，对于绿色公共建筑的设计能够起到重要作用。5.1 BIM 技术在绿色公共建筑室内环境设计中的应用相关设计者在针对绿色公共建筑开展设计工作时，需要对建筑的内部环境进行设计，但在设计过程中存在一定的难度。就室内环境的设计情况来看，室内通风、采光以及隔音是设计工作中的重点内容，若是能够提高这几个方面设计的有效性，则能够实现对建筑内部环境的科学优化，并使绿色公共建筑的整体环境更加协调。相关设计者在使用 BIM 技术对绿色公共建筑的内部环境进行设计时，应该充分考虑 BIM 技术的功能、作用以及实际设计要求，对 BIM 技术予以合理利用，并对公共建筑内部环境的特点进行协调处理，促使不同区域的空间环境能够融合为一个整体。例如，在针对绿色公共建筑内部环境的通风效果进行设计时，相关设计者可以利用 BIM 技术对建筑施工区域的自然环境进行模拟，尤其要将其中的风环境模拟出来，通过制作模型，实现对室内空间结构的合理优化；同时也要对自然风予以充分利用，增强室内环境的自然通风效果，借此对室内环境进行有效改善。另外，在对绿色公共建筑室内照明进行设计时，需要做好线路铺设的设计，需要设计者利用 BIM 技术，构建建筑室内环境模型，通过其透视功能，对隐蔽型线路进行科学铺设，这一过程也能够避免线路出现交叉、矛盾等问题，以防消耗过多的线路材料，既能够节省更多的资源，也能够保障线路设计的合理性，规避各类安全隐患。与此同时，相关设计者也可以结合绿色公共建筑室内空间环境的具体模拟形态，对灯具安设位置进行合理规划，增强照明效果7。5.2 BIM 技术在绿色公共建筑外界环境协调设计中的应用在针对绿色公共建筑开展设计工作时，相关设计者应该注重绿色公共建筑与外界自然环境之间的协调性，若想促使两者之间能够协调相处，需要设计者对公共建筑的绿色环保性能予以高度重视，并利用 BIM 技术对建筑进行优化设计。在具体的设计过程中，相关设计者应该对建筑工程的施工环境、自然资源等予以全面分析，同时还要将其呈现在三维立体建模中，从而为公共建筑的布局设计提供可靠的参考。另外，设计者还要对绿色公共建筑的外部环境进行设计，应该根据周边的自然环境，对公共建筑外部的绿色环境进行合理改造，可以借助 BIM 技术对周边环境进行模拟，尝试将其与公共建筑外部环境进行融合，针对具体情况，采用合适的方式对建筑外部绿化进行合理设计。例如，可以选择栽种能够适应周边环境的植物，还可以利用灌木构建与周边环境相隔332023.06|建筑设计的分隔栏，促使建筑外部环境能够与周边环境相适应。5.3 BIM 技术在绿色公共建筑节能减排设计中的应用在绿色公共建筑设计中，设计者应该做好节能设计，减少建筑建设使用过程中的资源和能源消耗，从而达到节能减排的实际效果。基于此，相关设计者可以利用 BIM 技术对绿色公共建筑的能源和资源消耗情况予以系统分析，结合实际情况对建筑物的内部结构能源消耗予以明确，对其内部结构进行合理调整以及设计，降低能源消耗。例如，设计者可以利用 BIM 技术对公共建筑内部空间分布结构进行科学设计，使其能够保持良好的自然通风状态，这样既能够提高建筑内部空间空气的流通性，还能够减少通风设备的使用次数，避免能源消耗过多。另外，对于绿色建筑的设计，国家也针对其所使用的建筑材料提出了明确的标准和规定。例如，对于建筑结构建设需要用到的钢筋材料，要选择 400MPa 及以上等级的钢筋材料，其应用量要在 85%以上；对于竖向受力构件所使用的混凝土材料，需要选择等级在 C50 以上的混凝土，其使用量要在 50%以上。而在传统的设计过程中，设计者仅靠自身的计算很难保证结果的准确性，也无法达到上述标准要求。这就需要应用 BIM 技术，通过对其数据库的有效应用，建立三维模型，以此对绿色公共建筑工程建设材料的应用情况予以全面统计，并与历史数据进行对比分析，通过 BIM 系统的计算，获取准确的数据信息，进而明确绿色公共建筑建设需要使用的施工材料的类型、数量等，制定完善的工程量清单，避免材料设计出现不足或者超量的情况。此外，使用 BIM 技术还能够对设计好的绿色公共建筑建设方案进行碰撞检测，通过提前检测能够及时发现建筑设计方案中的问题，并针对具体问题对设计方案进行合理调整，从而减少建筑施工中的设计变更，既能够防止返工，也能够避免资源、时间的浪费。就实际情况来看，BIM 技术的有效应用也能节省大量的计算时间，大大提升设计工作效率。5.4 BIM 技术在绿色公共建筑节水设计中的应用在具体的绿色公共建筑设计工作中，针对建筑用水进行设计时，可以先将气候参数输入利用 BIM 技术构建的三维模型中，并根据相应的降雨公式，对绿色公共建筑所处区域未来一段时间范围内的降水情况予以科学预测，同时也要根据建筑结构设计，建立完善的雨水收集利用系统，这样能够节省更多的水资源。另外，设计者也可以结合公共建筑所处的位置、地形等，对其排水工程进行合理设计，实现对建筑工程的整体优化，也能够对水资源予以充分利用。例如，在对绿色公共建筑进行设计时，设计者要对当地用户的具体用水习惯、长期气候特点等多方面进行科学分析，并利用 BIM 技术对该建筑内部的节水设置进行科学配置，也要对绿地用水予以合理优化，还可以在建筑顶部设计雨水收集、净化、利用装置等，增强绿色公共建筑的节水效果。5.5 BIM 技术在绿色公共建筑可持续性设计中的应用在针对绿色公共建筑的可持续性进行设计时，应该对建筑运营过程中的能耗、成本等予以高度关注。在对该建筑物进行设计前，相关设计者可以利用 BIM 技术对绿色公共建筑的运营过程予以模拟、预测以及分析，从而提前做好管理方案及应急准备。另外，设计者可以借助 BIM 技术，针对公共建筑建立绿色建筑评估系统，并将 BIM 系统与公共建筑的网络连接起来，通过传感器、终端控制器，对公共建筑的具体应用情况予以监控。与此同时，云计算平台也会形成一个健全的管理系统，能够对公共建筑不同区域或者是不同层面的能耗予以科学测量，这也有利于管控公共建筑内部的能源消耗。结语在绿色公共建筑的设计过程中，采用 BIM 技术，能够及时发现设计中的不足之处，并根据具体问题做好调整改进，进而保障设计质量。而且利用 BIM 技术对绿色公共建筑进行设计，还能够节省更多的设计时间，提高设计效率。因此，相关建筑企业应该提高对 BIM 技术的重视度，并且要结合实际情况，充分利用 BIM 技术的各项功能，以此提高绿色公共建筑设计的有效性。参考文献1 缪国栋.BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用 J.中国建筑装饰装修,2021(5):54-55.2 陈红燕.BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用分析 J.住宅与房地产,2020(21):69.3 吉喆,徐飞.BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用分析 J.工程建设与设计,2020(7):173-174,177.4 白佳程.BIM 技术在绿色公共建筑设计中的应用研究 J.智能建筑与智慧城市,2019(12):63-64,67.5 黄勇维,初凤.BIM 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