生态建筑方法初探

1、bim的技术运用现状

目前，我国的建筑行业在设计与施工两个领域存在着明确的分工，大多数建设项目管理模式采用设计-招标-建造模式(Design-bid-build)，其中信息的沟通不畅成为提高生产效率的主要瓶颈。因此，人们开始探索新型的技术与管理模式，如3D制图、一体化项目管理模式、建造管理模式等等，其目的是为沟通架起桥梁、节约成本、提高生产效率而建筑信息模型的出现，正是顺应了建筑业主的这种发展需求。不仅如此，方案思考斟酌的时候能够直接通过效果图观察建筑的体量关系和立面效果，有效的节省了方案的时间，而且还减少了建筑师与结构工程师和效果图人员的摩擦。

尽管BIM能够提供许多益处，但阻碍广泛采用的因素也很多。中国建筑行业仍然表现出一个较低的BIM应用等级。目前主流建筑设计实践是，设计人员通常针对建筑造型和功能开展概念设计而没有考虑能源和资源消耗。此外，设计人员还缺乏能够模拟和设计资源消耗的工具，这导致难以追踪建筑形式与能耗之间的联系。这些因素都将导致对能源和资源利用效率的潜力忽视。随着BIM的不断发展，显然并非所有的企业以相同的速率采用BIM系统。根据英国开发部商业创新与技能（BIS）的分类，BIM技术的成熟度从0到3分为三个等级。中国市场仍正处在第1级流程到初步体验第2级流程之间（如图1）。

2、BIM模型数据分析

BIM技术尚未有得到广泛认可的应用程序，因此不是所有的建筑节能能耗分析软件可以识别和分析虚拟模型的信息。目前，在国内使用的分析软件中，ECOTECT是能自动读取BIM信息的最方便快速的分析软件。采用ECOTECT可以进行建筑朝向，日照分析，温度湿度、热值分析，风环境和声学分析等。建筑BIM模型能更好的进行早期的设计理念、节能和日光照明的分析,评估各种配置对日光水平和能源利用的影响，如表面几何形状和材料各自的UV值、反射率、材料的透射率等数值。在建筑模型后期，能够分析虚拟模型中的更多组件特点，如选材，关节结构，设备类型，加热和通风设备负荷等。

2.1建筑朝向建筑朝向是在方案设计初期要首先考虑的问题。Ecotect通过对任意朝向接受的年热辐射总量给出了分析武汉地区最佳朝向的分析图（如图2）。综合地理位置、风速、风向等因素后，软件分析结论为武汉地区的最佳朝向应为南偏东15°，最差朝向为东偏北16°。分析结果与一般观念中正南向为建筑最佳朝向有出入，也证明了BIM分析的必要性。

2.2热辐射分析最佳朝向和最差朝向全年接受热辐射量的对比分析：其中最佳朝向夏季接受的热辐射量明显小于最差朝向，而冬季最佳朝向接受的热辐射较之最差朝向也明显增加。

2.3日辐射量模拟和日光模拟通过三个推演方案的日辐射量数据，可以给比选方案提供有效的数据支撑。图中颜色越深，表示建筑中能接收太阳辐射量越少。因此，建筑的主要功能房间需要放在日照良好的区域，而日照较差的区域放置辅助功能房间（如图3）。日光模拟分析在设计的早期阶段提供有价值的信息，可以模拟在极端气候时阳光对建筑布局策略的影响，也可以分析出受阴影影响的最大范围和受影响的时间和日照特定日期的日照轨迹。显示出建筑夏至日最小阴影面和冬至日最大阴影面（如图4）。

2.4风环境模拟风环境分析可以模拟在不同地区全年的风环境对建筑物及其周围建筑的影响，避免旋风和无风区的产生。特别适合在研究建筑组群、新建建筑与现有建筑的关系和超高层办公的造型分析中（如图5）。综合Ecotect气象数据可以得出以下结论：武汉市地处江汉平原中部，位于东经30.6°、北纬114.1°之间，属亚热带季风气候。武汉年平均气温为17.2℃，最高气温39.1℃，最低气温-4.5℃。

相对湿度高值出现在夏季7~8月份，早上9点相对湿度超过75%。总体来说，武汉气候冬季寒冷，夏季较热且时期长，热、湿指数高，受亚热带季风气候的影响，主导气候为炎热、湿润气候。因此，在进行建筑设计时，需要注意夏季温度和湿度都较高的炎热期设计。

3、武汉大学附属第二小学设计

武大大学第二附属小学位于武汉大学工学部，担负着24个教学班，1000名师生的生活与学习。现在小学的功能不能满足教学需求，无法照顾到学生的个性化发展，急需进行改造。通过BIM系统中的Revit软件绘制建筑平面图，与此同时根据自动生成的立面图、剖面图、节点大样、效果图等反复推敲平面各功能用房的组合方式和立面效果。由于BIM模型中的所有组件都是关联的，当在任何视图中编辑组件后，其他的工程图纸上相应的信息都会改变。这极大的减少了设计人员特别是施工图设计人员的工作量，同时提高了绘图的精确度（如图6）。

4、结语

本文通过对BIM技术运用现状和使用特点进行分析，结合建筑方案设计实例提出了一个项目从方案推敲到施工图纸的流程框架。生态建筑本身及其环境的复杂性决定了生态建筑的设计必须依据理性原则和科学设计依据。首先，利用BIM模拟技术模拟建筑设计的各个阶段的过程，BIM技术具有独特的优势。

其次，通过生态建筑设计过程BIM技术的应用，建筑设计将是一个过程设计和信息不断反馈的过程，是一个阶段的逐步提升，并逐渐缩小建筑能耗的过程。以建筑信息模型为平台，由计算机辅助、计算机与各种仿真技术集成到建筑物的3D全息模型，这是发展生态建筑设计的趋势。虽然我国的BIM应用还处在雏形阶段，但是认识并发展BIM，实现行业的信息化转型已是势不可挡的趋势。