浅析BIM技术在展览建筑中的应用.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除浅析BIM技术在展览建筑中的应用 【摘要】BIM技术对于欧美等发达国家的建筑业来说已不是什么新鲜的事物，但对于我国来说BIM技术的开展应用仅仅局限于一些大型的设计院。展览建筑的造型和结构的复杂性决定了传统的设计等手段在实施时显得有些力不从心，而BIM技术的应用能在一定程度上解决传统设计等手段的瓶颈问题。本文旨在结合BIM技术在展览建筑中的应用实例，在对BIM技术有初步了解的基础上，能对深入了解BIM技术在展览建筑中的优化设计起到一丝的引导作用。【关键词】BIM技术;展览建筑;优化设1前言随着信息技术、互联网技术及高性能计算机技术的迅猛发展，使得建设规模庞大、建设项目复杂及参与方较多的建设项目的信息技术化成为可能。以建筑工程各项祥光的信息技术作为模型基础，进行建筑模型建立并通过数字模拟技术模拟建筑物真实信息的BIM技术应运而生。2 BIM概述BIM的英文全称是：Building Information Modeling,翻译成中文是：建筑信息模型。由于我国的建筑信息模型应用统一标准还在编制中，所以对BIM的严格定义还没有，美国的BIM标准则由三部分组成：BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。BIM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。3 BIM技术在展览建筑中的应用3.1 BIM技术在长春市规划展览馆及博物馆项目中的应用3.1.1项目概况长春市规划展览馆及博物馆（图1）位于长春市政府的西南角，人民大街以西，府南路以南，总用地面积73950，总建筑面积54269，由规划展览馆、博物馆、规划展览馆办公及附属餐厅组成。图1长春市规划展览馆及博物馆外景全图3.1.2设计理念 项目位于市政府对面，正处当时规划的重点区域。考究长春的人文历史，把整个长春规划的遗产概括为“流动的绿色”。在对基地周围环境进行整体分析后，决定把“流绿”的概念引入到建筑设计中，延续“流绿都市”的概念。本工程设计紧扣绿色、节能环保的理念和技术，有楼宇自控、智能照明、智能遮阳、自然通风、虹吸排水等系统，使其成为真正低碳环保的绿色建筑。3.1.3项目难点 如何建立复杂的幕墙和钢结构系统的连接 幕墙： 倾斜的折板表皮及“花瓣”的造型给幕墙系统的设计带来了极大的挑战。在施工图之前，建筑师对表皮进行了解析，将“花瓣”表皮优化处理为标准圆锥组成的理想曲面，使幕墙系统趋于标准化，在此过程中grasshopper软件起了重要作用。 钢结构：钢结构体系(图2)的复杂性增加了各节点连接的准确性。在钢结构的设计中，建筑师参与其中。通过Rhino模型和CAD模型等辅助设计，对各节点等细节逐一调整，形成完美的菱形钢结构。 如何运用Revit建立建筑、结构、设备、电气全专业的三维模型 在整个设计过程中，需要各专业工程师的协调作业，怎么使各专业的工程师们“把力气往一块使”，则需要通过BIM在Revit模型中进行验证。图2长春市规划展览馆及博物馆复杂的结构3.1.4 BIM技术应用 建筑设计中的BIM技术 不仅在施工图的绘制上BIM技术起到重要作用，在建筑设计的深化阶段BIM技术也担当者重要的角色，它可以辅助方案的推敲与深化。BIM技术可在气候分析、风环境分析、立面节点处理等方面发乎长处。 结构设计中的BIM技术 本工程的结构(图3)造型新颖，主体成“花瓣”形，结构主体外圈采用菱形斜向钢柱；屋面采用直立锁边金属屋面系统，高低错落；建筑外立面材料选择亚光浅色金属板结合玻璃幕墙，呈现结构幕墙一体化特点。 钢结构柱分为箱型柱、圆管柱、十字型柱、H型柱等形式，每个钢管柱形状、尺寸、工艺各不相同，位置和方向不同，柱形不同，重要节点多。所以对构件制作、安装的精度要求高。BIM技术的中模拟安装的运用很好的解决了上述问题。图3长春市规划展览馆及博物馆外壳斜交网格钢结构图 重点空间几点设计中的BIM技术 各个专业的设计成果，可在BIM技术的协调配合下放在一起，进行相应的碰撞测试，看是不是各专业有相互冲突的地方。如可以对通风设计和采暖设计进行碰撞测试，防止各专业的管线等冲突，对可能存在的问题提前模拟预判，避免了传统的设计存在问题造成经济损失诟病的产生。 室内设计中的BIM技术 本项目的室内设计业运用了BIM技术，运用管线的模型，再结合室内效果图来确定室内吊顶的位置和形式，风口等设备末端的位置等，实现建筑、室内设计的一体化。3.2 BIM技术在南宁市城市规划展示馆项目中的应用3.2.1项目概况 南宁市城市规划展示馆(图4)项目位于东盟商务区的东南方位，桂花路以东、凤岭南路以北。项目规划总用地面积37.28亩，其中绿化占2.28亩，实际用地35亩。 南宁市城市规划展示馆主要由展示和会议、办公功能区组成，是一个全新意义上的集休闲、展览、会议于一体的新型展示馆。在设计时利用BIM技术，按国家三星绿色建筑标准进行设计和优化的。图4南宁市城市规划展示馆效果图 3.2.2 BIM工具的应用 在进行建筑设计时，传统的二维设计，不仅存在建筑模型信息的缺失，可视效果不理想等问题，而且有时会花大量的时间进行模型的重建，费时费力，效果不好。 本项目的外立面(图5)是异形曲面，利用传统的二维设计手法进行设计时，很难准确直观的表达出设计师的设计精髓，渲染出的效果图更是硬生生的二维图像，多少必跟设计者的意图有所出入。 随着BIM技术的产生和运用，为解决传统二维设计的诟病指明了道路。在该项目中运用数字化建模软件，把展示馆的相关参数信息处理后形成一个建筑模型，设计存在的问题及如何进行优化设计，都呈现在该BIM模型中。 图5南宁市城市规划展示馆BIM模型3.2.3基于BIM技术的绿化设计优化分析 基于BIM模型，结合相应的绿色建筑分析软件，对该项目的太阳辐射、自然采光、声环境等进行模拟优化分析。 太阳辐射优化设计 由于该项目使用了大面积的玻璃幕墙，将BIM模型导入太阳辐射分析软件ecotect时，初步分析显示建筑展厅存在太阳辐射量过大的问题，所以对建筑进行优化设计，在西向增加了遮阳百叶，此时再进行分析显示全年的太阳辐射量明显降低了，进而很好的改善室内的热环境(图6、7)。 图7 展厅2层增加百叶后全年太阳辐射量分析 图6 展厅2层无百叶全年太阳辐射量分析 室内采光优化设计 选取展示厅的室内作为采光模拟的对象，模拟西立面是否有遮阳对室内采光的影响。 按照GB/T 500332001建筑采光设计标准中的规定，项目所在地为类气候区，设定室外自然光临界照度为5000LX。 在对室内进行照度分析时，结果显示，照度100LX等值线，在设置百叶前距西侧幕墙15m,优化后距离为6m,优化效果明显(图8、9)。 图9 展厅有百叶室内照度分析 图8 展厅无百叶室内照度分析 由展厅无百叶室内采光系数分析(图10)及展厅有百叶室内采光系数分析(图11)可知，在优化后聚力幕墙32m范围内的采光系数降低了5%，展厅内部中心区域变化不大。 优化后西向和南向的照度明显降低了，且采光系数满足建筑采光设计标准展厅采光系数不低于1%的要求。 遮阳百叶的应用既降低了西向辐射，又改善了室内热环境，光环境，正是基于BIM技术的绿建模拟才能实现这一理想效果。 图11 展厅有百叶室内采光系数分析 图10 展厅无百叶室内采光系数分析 声环境优化设计 通过对BIM模型声环境的分析(图12、13)显示，项目所在区域的西侧和南侧由于紧邻交通干道白天A声级噪声为58db高于GB3096声环境噪声标准中类标准适用区域的规定，设置绿化噪音隔离带会起到一定的降噪作用。因为项目的其他方位基本满足噪声的规范要求，所以在建筑优化设计时，要将办公及会议需要安静的区域放置在其他方位，从而有效降低噪声对建筑内部的影响。 图13 夜晚等效声压线平面分布 图12白天等效声压线平面分布 风环境优化设计室外风环境优化设计 该项目当地的夏季主导风为东南风，平均风速1.9m/s,在设计初期都项目室外的风环境进行模拟，反推到BIM模型中，并结合建筑的具体要求，不断的对方案进行调整以得到处在最佳室外风环境的方案。 从对方案不断优化模拟得出室外1.5m高度处的风速分布图及建筑表面风压图中可知， 人行高度处的风速及风速放大系数都符合绿色建筑评价标准中对场地风环境的要求，且建筑表面风压差大于2Pa,利于室内自然通风(图14、15)。 图15建筑表面压力云图 图14建筑1.5m高度风速分布图室内风环境优化设计 通风量是衡量自然通风效果的重要指标，自然通风的效果好坏将直接影响建筑室内的除湿降温效果。基于BIM模型利用Fluent软件对办公区的通风情况进行优化模拟，得出室内1.5m高度的空气龄分布图及室内不同垂度界面空气龄分布图(图16、17)，由图可知经优化设计后的换气次数符合绿色建筑评价标准中对换气次数的要求，室内通风情况良好。 图17室内不同垂直截面空气龄分布 图16室内1.5m高度空气龄分布4结语通过对长春市规划展览馆及博物馆项目和南宁市城市规划展示馆项目的实例分析，对BIM技术在展览建筑中的应用有了进一步的了解。BIM模型与绿色建筑分析软件的结合为展览建筑及其他建筑设计提供了全新的设计模式。BIM技术的不断发展及与绿色等新的建筑理念的结合，将迎合未来建筑复杂化、精细化、信息化的大趋势。我国正处于建筑行业的高峰期，市场庞大，潜能巨大，在未来的建筑行业中，BIM技术必将担当主力军的角色。BIM俨然成为未来的发展趋势。【参考文献】1彭栋宇,陈建国,杨丹珩.建筑业信息共享技术研究现状与应用分析J.建筑经济,2010,(10):18-22.2张春霞.BIM技术在我国建筑行业的应用现状及发展障碍 J.建筑经济,2011,(9):96-98.3李延钊,林超楠.基于BIM技术的绿色建筑设计方法以南宁市城市规划展览馆为例J.暖通空调,2012,(10):50-53.4景泉.绽放的城市之花BIM技术在长春市规划展览馆及博物馆项目中的应用解析J.中国勘察设计,2013,(11):47-49.5中国建筑科学研究院.GB/T 503782006 绿色建筑评价标准S.北京:中国建筑工业出版社2006.6中国建筑科学研究院.GB/T 500332001 建筑采光设计标准S.北京:中国建筑工业出版社2001.7中国环境科学研究院.GB 30962008 声环境质量标