基于BIM技术在绿色建筑设计阶段的应用与分析

王 湘 三门峡职业技术学院

目前，建筑行业发展面临亟须解决的问题是能源消耗和环境污染，在资源能源与环境的可持续发展战略下，绿色建筑的新型发展模式应运而生。最大限度的实现节能减排，生态环境保护，创建友好型社会的建筑发展模式，已成为当今建筑行业发展的重要方向。在绿色建筑不断的发展过程中，信息化技术的结合运用，为其快速发展提供了有效保障。BIM技术作为建筑行业的新型技术和理念，为绿色建筑的可持续发展提供了理论数据和科学技术的支持，使得绿色建筑可以高效进行全生命周期的信息化管理，在其设计阶段的运用技术更为凸显，高效科学的为绿色建筑提供合理有效的全系统方案。

绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，能与自然和谐共生的建筑[1]。通过绿色建筑与传统建筑的设计理念相对比，可以明显发现，绿色建筑着力于向高效节能，顺应和保护自然环境的友好方向发展，它是一种尊重自然生态系统，本着和谐共生，健康经济，可持续发展为理念的新型建筑模式，并具有以下突出特点。

2.1 建筑能耗低

绿色建筑通过先进的绿色技术，充分利用周围的自然资源，加强对太阳能、风能以及水资源等的利用率。在获得自然采光、通风以及用水的同时，还要尽可能实现资源的再生利用，以此减少建造过程中的相关能耗。同时，还可以为使用者创造一个自然、舒适、温馨的空间环境。

2.2 建筑材料天然环保

绿色建筑在用材上讲究因地制宜，通过就地取材或者选择能够在生产中、建造中及拆除后都对环境影响较小的环保型材料，再或者是回收利用率高的材料，以此减少对自然环境的伤害。目标是能够最大限度地降低自然能耗，减少对生态环境的污染，同时还可以为人们提供一个健康的使用空间。

2.3 符合可持续发展战略

绿色建筑无论是设计还是施工，都要尊重地方地域特色，做到与自然和谐统一的极大化，在满足建筑外部环境与内部环境相协调的同时，更注重生态环境的保护。绿色建筑在整个生命周期，都注重建筑的环保节能，对促进节约型社会和生态文明的构建具有重要意义。生态，社会，经济的共同可持续发展是我国今后的发展趋势，建筑业作为国民经济的主要支柱产业，绿色建筑的发展是可持续发展的重要举措。

绿色建筑在设计时要充分考虑对周边自然生态环境的影响，协调好经济发展和环境保护，以及建筑物、人与自然环境之间的关系。绿色建筑的设计在满足人们对居住环境舒适、安全等要求的同时，还要综合考虑地域环境、人文特色等元素，并且将与自然和谐共生的理念贯穿于建筑物的整个生命周期。因此，绿色建筑在设计时，应充分考虑地域性、自然性、高效节能性、健康性、经济性等原则，以设计出符合绿色建筑标准和要求的建筑。

3.1 地域性原则

绿色建筑设计时应充分分析当地的地理气候、自然资源、人文特色，并结合当地的建筑设计原则和绿色评价标准，因地制宜地选择合适的设计思路。并要充分的应对当地资源与环境，建设与运行等一系列问题，选择适宜的建筑方案、建造技术和方法等，在满足绿色建筑标准的同时，还赋予了建筑物地域性特点。

3.2 自然性原则

该原则主要考虑的是建筑外部环境与内部环境的相协调。在建设、运营、维护等过程中尽量保护原有的生态系统，减少和避免对周围生态系统的破坏，并且充分利用生态自然资源，提高资源再利用率，做到将建筑与自然充分的融合。

3.3 高效节能原则

绿色建筑设计应秉持资源和能源在建筑全生命周期中的高效利用。不仅在建筑物的外观、平面布局设计时应结合日照、通风和水等自然资源的合理充分利用，还在建筑物的用材和设备等设计时尽量采用可再生循环、新型节能材料和高效的建筑设备等，以便降低资源和能源浪费，减少建筑垃圾的排放，降低对环境的干扰，以此保护环境[3]。

3.4 健康性原则

绿色建筑设计还应注重对现代人们居住、工作环境健康性和舒适度的提高。综合考虑建筑室外环境和室内环境的相融合，从而合理调控，设计出满足人们身心健康的空间场所和环境氛围。

3.5 经济性原则

绿色建筑设计时应基于对建筑物全生命周期的综合成本进行考虑。在满足安全舒适、与环境相协调的同时，根据经济条件和要求，不断优化设计方案，最终提出有利于成本控制的最佳设计方案。在被动式设计优先采用的前提下，实现主动与被动设计的相互协同应用，促使项目综合效益最大化。

3.6 系统协同性原则

绿色建筑的设计是多学科交叉，多层次协作，多部门配合完成的，涉及众多相关主体，是硬科学与软科学共同支撑的系统设计工程。同时，建筑要与外界的生态环境相融合，使其具有系统的特征和功能。构成系统的相关要素、协同作用，实现建筑的高效、可持续、最优化地实施和运营。

4.1 设计理念

传统设计理念较单一，着重偏向技术。绿色建筑设计理念则是将经济、环境和质量等因素统筹考虑，并且重视建筑与环境的和谐统一，节能减排的可持续性，以及建筑全过程的绿色节能环保。

4.2 设计方式

传统的设计是基于业主要求，根据相关规范依据，结合设计经验运用而成的。但绿色建筑设计是基于设计原则，还要协同绿建、景观、环境等方面技术人员综合考虑而开展设计工作的。

4.3 设计范畴

传统的建筑设计只限于方案设计，初步设计和施工图设计，根据各阶段所需进行设计。但绿色建筑设计除常规设计外，还要从用户需求到设计评价及施工阶段的结构设计，工艺性修改以及试运转和使用维修经验的反馈等诸多环节进行统筹安排，是综合考虑建筑的全生命周期而进行设计的。

BIM 技术可以将建筑项目各阶段所有的相关信息进行整合，从而建立三维信息化模型的一项数字化技术，并且可以贯穿应用于建筑工程的全生命周期。具体包括以下主要特点。

5.1 可视化操作

BIM技术不仅能做到设计可视化，还能实现碰撞检查，施工和设备运行的可视化。以此实现设计阶段的“所想即所得”，突破了二维图纸的限制；
通过模拟施工，可以确定最优施工方案，有利于施工的顺利开展和技术交底；
对设备管道展开模拟布局，充分利用空间，达到合理使用要求。BIM技术在设计阶段的运用，避免了二维图纸各专业间碰撞检查时容易遗漏出错，耗时耗力等问题，使其可以直观且高效便捷地开展碰撞检查。

5.2 信息共享性

基于BIM技术平台，各专业间可以及时实现建筑工程各项数据的共享和互用，充分保证了数据信息在传输和变更后的一致性，还可实现数据间的实时智能关联性，确保建筑工程各项数据的准确应用。

5.3 协同设计

由于设计阶段是综合各专业技术人员共同设计的一个复杂阶段，利用BIM 技术平台，各专业之间可以实现各项数据的可视化传递，可确保高效完成合理的设计方案。

目前，随着信息化科学技术的不断发展与创新，也引领着建筑业的不断革新，BIM技术由于自身强大的信息化集成优势，在建筑业领域作为先进的技术手段，势必会在绿色建筑的发展过程中大显身手。根据BIM技术的突出特点，通过BIM技术在绿色建筑设计阶段的应用，可以发现BIM技术具有以下优势。

6.1 协同设计时的高效沟通

绿色建筑是一个多学科综合交叉的设计过程。绿色建筑在设计过程中，需要业主、建筑师、绿建咨询师、结构师、暖通工程师、给水工程师、室内设计师、景观工程师等各专业的参与和及时沟通。由于其设计是一个庞大而繁杂的阶段，若利用传统的二维图纸进行相互交流协作，会导致工作效率低以及错误频发。利用BIM技术，各参与人员基于同一个平台，不仅可以通过信息共享，碰撞检查，从而及时高效的沟通，提高工作效率，并可以利用可视化特点，进行直观的相互交流，以此根据统一的绿色节能设计理念，便捷完成相关设计方案的确定。利用BIM技术，还使各个参与方可以实时了解项目动态，促进绿色建筑项目的良好完成。

6.2 方案对比时的便捷性

又由于绿色建筑设计要综合考虑周边自然生态环境，所以在设计前期，建筑设计师可以对场地环境，气候条件等分析模拟，直观便捷地进行方案对比，并且不断优化设计，有效提出科学合理的设计，最终实现绿色建筑的设计原则要求。

在常规的方案对比时，需要专业的技术人员利用不同的功能软件进行分析模拟，当涉及方案修改时，不仅会增加相关人员的工作量，从而降低工作效率，还会容易出现由于数据传递不及时或有误，造成不必要的工作返工，浪费时间和设计人员的体力。而利用BIM技术，可以有效解决该问题。在初步建模阶段，由于各个参与方提前进行技术交底和设计交流，基于BIM技术平台的使用，可直接将几何信息、构件属性、材料属性等信息赋予相关建筑模型，所以利用信息共享性可以提高建筑物各性能的模拟效率，也降低了在更改设计参数时出错的概率。BIM 技术的运用，对方案的设计和对比选择提供了便捷服务。

6.3 全生命周期管理的信息化

绿色建筑有别于传统建筑，它更注重建筑物的全生命周期。基于BIM技术的应用，可以对建筑物进行全生命周期的信息化管理，因此设计人员可以结合全过程有关数据开展科学合理的设计。在设计阶段就统筹考虑建造过程的各项问题，并利用相关数据，以此达到绿色建筑的设计标准。

BIM技术具有信息完备性的特点，基于技术平台建立的信息化模型包含了该建筑工程全生命周期中所有信息，并且保证了信息的准确性和共享性。有效解决了绿色建筑在传统设计时的信息冗繁，信息传递率低等问题。BIM 模型承载着绿色建筑设计的数据，施工要求的材料、设备系统和建筑材料的属性、设备系统的厂家等信息。完整的信息传递到运营阶段，使业主可以更全面地了解项目，从而进行科学节能的运营管理。

绿色建筑设计与传统设计的流程相似，区别是绿色建筑设计时要综合考虑建筑物与周边环境之间的相互影响。并且绿色建筑的整个设计阶段涉及的专业参与人员较多，除了建筑、结构、电气、设备等技术人员外，还有景观、环境绿建咨询等专业人员。每个设计环节都要融入绿色设计理念，这样才能高标准地完成科学合理的设计任务。BIM 技术绿色建筑各设计阶段中应用的具体概述如下。

7.1 设计前期

在绿色建筑设计前期阶段，根据建筑项目的场地地形，环境气候等自然因素结合利用BIM技术进行建模，这样可以快速且科学的得出分析结果。根据结果，帮助设计人员充分了解建设项目的自然环境，使设计人员对场地进行合理科学的规划和设计，并为后续设计奠定基础。

7.2 方案阶段

在绿色建筑的方案设计阶段，绿色建筑应用BIM技术的参数化、可视化特点进行日照、通风等三维构建和模拟，便捷准确地分析建筑性能。设计人员对建筑的体型、总平面布局进行被动式设计，科学便捷地选出最优方案。这是绿色建筑达到“四节一环保”目标的必要手段，也可让设计师真正实现“边设计，边模拟”。

7.3 初步设计阶段

在绿色建筑初步设计阶段，主要任务是利用BIM技术平台，协同设计建筑、结构和设备电气等各个专业，对最优设计方案展开深化设计，并深入模拟和优化，以便达到绿色建筑评价标准中的基本要求。

7.4 施工图设计阶段

在绿色建筑施工图设计阶段，应用BIM技术进行可视化管线排布，并进行碰撞检查，这样能有效避免施工时的管线碰撞，提高了工程效率。BIM模型的信息化集成与便捷精确的操作，可以开展施工方案的动画模拟和施工成本的预测，有助于各专业设计人员高效推进后期施工。从绿色建筑的设计理念角度来看，可为绿色施工做出了良好的指导性作用。

总体而言，BIM 技术是一项综合集成技术，可涉及建筑建造的各个过程，利用可视化、信息化、仿真化等信息技术，对建筑的设计阶段进行全面分析模拟，实现了建筑在设计阶段的绿色化，提高了建筑建造的各项资源的利用率，达到了节能减排的效果。而绿色建筑是未来实现社会经济与自然生态环境共同可持续发展，满足建筑、人与自然和谐共存的科学发展战略。绿色建筑设计与BIM技术的相结合，使各个专业间配合度高，不仅可以高效完成相关设计工作，还可以保证设计质量的提高。在减少设计成本的同时，又可以规避一些风险，合理解决了各专业之间的矛盾。BIM 技术的应用还促使了绿色建筑设计理念和目标在建筑全生命周期的实现，使绿色建筑更好地达到自然，建筑与人三者之间的和谐统一。