CN109446583A - 基于bim技术的绿色建筑设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开基于BIM技术的绿色建筑设计方法，包括以下步骤：规划和设计、采集数据、建立模型、风速分析、采光分析、三模合一、建筑物材料设计、建筑物设备设计、投影成像；本发明通过采集选定区域的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面的信息，甚至传统生活模式的信息，信息采集更完善，使建筑设计更符合选定区域的实际情况，不会脱离现实，再配合借景、组景、分景、添景多种手法建模，使模型中区域用地内外环境更协调，避免方案的突兀性，且采集风能、光能数据后，通过BIM技术将风能和光能运用到实际建筑模型中，得出建筑物的最佳位置，便于采集风能光能，将节能理念融入其中。
Description
技术领域
本发明涉及建筑设计领域，尤其涉及基于BIM技术的绿色建筑设计方法。
背景技术
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，与自然和谐共生的建筑。
绿色建筑作为世界的热点问题和国家的战略发展产业越来越得到社会的关注，国家住建部也从抓建筑节能转向全面抓绿色建筑，绿色建筑是一个庞大的系统工程，设计大量需要经过复杂分析才能得出的指标，尤其涉及建筑物的风环境、光环境、热环境和声环境的计算分析就更加复杂，现有的绿色建筑设计方法中采集数据不够完善，数据模型建立不够协调，与现实产生偏差，造成方案的理想化，且现有的绿色建筑设计方案不能充分分析建筑物的风能和光能，难以将节能理念融入其中，也不能兼顾住户的舒适度，同时，现有的绿色建筑设计方法难以根据多种因素模拟不同的建筑材料，难以将环保理念融入其中，或者特定的环保材料不符合该建筑的实际需求，造成材料的浪费，因此，本发明提出基于BIM技术的绿色建筑设计方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明提出基于BIM技术的绿色建筑设计方法，该基于BIM技术的绿色建筑设计方法通过。
为了解决上述问题，本发明提出基于BIM技术的绿色建筑设计方法，包括以下步骤：
步骤一：规划和设计
针对一定的区域范围，根据城市总体规划要求，收集选定区域的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面的信息，基于本区域的传统生活模式，并结合建筑使用者对现代生活节能、环保和舒适的需求，分析绿色建筑设计的可行性和经济性，综合分析，整体设计，模拟一个方向；
步骤二：采集数据
利用拍摄设备采集选定区域周边的地形地貌、地质水文，并测量日照时间和太阳入射角，确定建筑朝向范围，然后利用风速测量仪测量出夏季主导风向，来分析建筑的通风效果，进一步具体化建筑的朝向；
步骤三：建立模型
利用CAD软件绘制建筑的草图，确定好建筑的外部风格和建筑类型，再将步骤一和步骤二中拍摄区域的图文信息导入计算机，并通过3Dmax建立现场区域模型，使地形地貌、地质水文各位置同现实区域的比例相同；
步骤四：风速分析
利用绿建CARD软件，基于二维三维一体化技术，将步骤二中风速测量仪测出的风向数据和风力数据导入绿建CARD，构建风速矢量分析图和风速场分析云图，并立体呈现，在模型中加入多组朝向、多组高度和多组造型的建筑物，得出不同建筑物受风力的表面压力分析图，并解剖风压云图，用不同颜色标注立体空间不同区域的风压，再将不同颜色依附于不同建筑模型上；
步骤五：采光分析
将步骤二中测量的日照时间和日照角度等图片和数据导入绿建CRAD软件，先制出光谱图，然后将光谱区域覆盖到步骤四中的不同建筑物模型上，再将光照和建筑物模型三维仿真化，测出不同建筑物的受光高度和日照时间，并标注，再计算出不同建筑朝向和设计的采光系数，构建一个采光模型，确定好不同位置建筑物的最佳朝向，并结合建筑设计理念，初步模拟出建筑物窗户最佳的尺寸和间距，保存具体数据，最后，制作出地面辐射图，用不同颜色标出不同区域的受辐射强度；
步骤六：三模合一
将步骤四与步骤五中的不同建筑模型导入3Dmax内，经过与现场区域模型相适配的比例缩放后，与现场区域模型结合，同时，将光谱图和风速矢量分析图导入现场区域模型，构建现场区域模型的气候条件，然后根据不同建筑模型上不同颜色的风压、根据标注的不同受光高度和日照时间，确定好具有最佳风能和光能的位置，然后将CAD中绘制的建筑物草图立体化，制成具体建筑物模型，导入现场区域模型中最佳的位置，并根据采光系数调整朝向，制成区域布局设计方案；
步骤七：建筑物材料设计
将步骤五中窗户的最佳尺寸和间距导入具体建筑物模型中，根据比例改变窗户面积比，结合光谱图和风速矢量图，计算天窗传热系数、遮阳系数，计算屋顶传热系数、热熔性指标，计算外窗平均综合遮阳系数、可开启面积和气密性，计算幕墙气密性，以及计算室内外热交换系数设计建筑围护的结构，然后基于绿色环保的理念设计，选择合适的环保材料，增加采集绿色能源的模式，列出一个清单；
步骤八：建筑物设备设计
计算具体建筑物模型内部空间系数，提高视觉延伸效果，再分析内部照明、采暖设备、制冷设备、水泵及其它能耗比，列出一个需要设备的清单，并采用弹性设计方案，最后，根据步骤五中地面辐射图，设计选定区域绿化带的布局，结合步骤六中区域布局设计方案，完成总体模型的设计方案；
步骤九：投影成像
运用BIM模型渲染技术将总体模型设计方案呈现出来，输出设计方案的各类数字化效果图，运用3D投影成像技术，将总体模型三维化、立体化呈现出来。
进一步改进在于：所述步骤一中在基于本区域的传统生活模式的前提下，创造性地保护和利用已有的条件，在设计方向中改变不合理的布局模式，区域划分、空间结构和资源配置。
进一步改进在于：所述步骤二中采用3D扫描、拍照、贴图、全景的技术手段中的一种或多种组合采集图文数据。
进一步改进在于：所述步骤三中，将图文信息导入计算机，并通过3Dmax建立现场区域模型时，通过借景、组景、分景、添景多种手法，增加模型中区域用地内外环境的协调性。
进一步改进在于：所述步骤四中，将风速矢量图和分速场分析云图立体投影鱼不同建筑物模型上，并根据当地季节气候条件改变风向和风速，分析出风与建筑的对流层图，并将对流层图融合入风速场分析云图。
进一步改进在于：所述步骤五中，分析采光系数的同时，需要结合阴天及遮挡物的因素，需要分析建筑物室内不同位置的数据并几率，还需要列出不同窗口玻璃的透光性能。
进一步改进在于：所述步骤六中，三模合一后，采用模型共享技术，通过GBXML结构输出给其他建筑分析软件，一模多算，评测区域布局方案的可行性。
进一步改进在于：所述步骤七中绿色环保的设计理念包括利用隔热砖代替黏土砖、采用选择性镀膜窗户、加强门窗的气密性以及采用轻便可调节的遮阳设备，且所述步骤七中，采集绿色能源模式包括设计太阳能屋顶、电力墙、光电玻璃等模式。
进一步改进在于：所述步骤八中提高视觉延伸效果的方法为：在设计的时候加一些镜面和玻璃幕墙，所述步骤八中弹性设计方案包括楼梯的可生长性、楼道板承重的预留系数、周边环境的生长预留地、预留管道空间、水电、通讯的发展空间和家具系统的可变化性。
进一步改进在于：所述步骤九中，将周边区域的噪音情况导入三维总体模型，对绿化带作相应的改变，或者增设相应的隔音带。
本发明的有益效果为：本发明通过采集选定区域的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面的信息，甚至传统生活模式的信息，信息采集更完善，使建筑设计更符合选定区域的实际情况，不会脱离现实，再配合借景、组景、分景、添景多种手法建模，使模型中区域用地内外环境更协调，避免方案的突兀性，且采集风能、光能数据后，通过BIM技术将风能和光能运用到实际建筑模型中，得出建筑物的最佳位置，便于采集风能光能，将节能理念融入其中，再将建筑物模型、风向图和光谱图导入现场区域模型中，根据环境条件兼顾住户的舒适度，使方案具体化、实际化，同时，根据具体化的建筑物模型和位置，本发明分析出最佳的环保材料和环保设备，将环保理念融入其中，符合建筑的实际要求，避免材料浪费，绿色发展可持续，另外，本发明通过3D投影成像技术，将方案三维化、立体化呈现出来，更加清晰明确，符合实际，方便后期施工。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
为了使发明实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，本实施例提供了基于BIM技术的绿色建筑设计方法，具体步骤如下：
步骤一：规划和设计
针对一定的区域范围，根据城市总体规划要求，选定区域的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面的信息，基于本区域的传统生活模式，创造性地保护和利用已有的条件，在设计方向中改变不合理的布局模式，区域划分、空间结构和资源配置，并结合建筑使用者对现代生活节能、环保和舒适的需求，分析绿色建筑设计的可行性和经济性，综合分析，整体设计，模拟一个方向；
步骤二：采集数据
采用3D扫描、拍照、贴图、全景的技术手段中的一种或多种组合采集选定区域周边的地形地貌、地质水文数据，并测量日照时间和太阳入射角，确定建筑朝向范围，然后利用风速测量仪测量出夏季主导风向，来分析建筑的通风效果，进一步具体化建筑的朝向；
步骤三：建立模型
利用CAD软件绘制建筑的草图，确定好建筑的外部风格和建筑类型，再将步骤一和步骤二中拍摄区域的图文信息导入计算机，并通过3Dmax建立现场区域模型，通过借景、组景、分景、添景多种手法，增加模型中区域用地内外环境的协调性，使地形地貌、地质水文各位置同现实区域的比例相同；
步骤四：风速分析
利用绿建CARD软件，基于二维三维一体化技术，将步骤二中风速测量仪测出的风向数据和风力数据导入绿建CARD，构建风速矢量分析图和风速场分析云图，并立体呈现，在模型中加入多组朝向、多组高度和多组造型的建筑物，将风速矢量图和分速场分析云图立体投影鱼不同建筑物模型上，并根据当地季节气候条件改变风向和风速，分析出风与建筑的对流层图，并将对流层图融合入风速场分析云图，得出不同建筑物受风力的表面压力分析图，并解剖风压云图，用不同颜色标注立体空间不同区域的风压，再将不同颜色依附于不同建筑模型上；
步骤五：采光分析
将步骤二中测量的日照时间和日照角度等图片和数据导入绿建CRAD软件，先制出光谱图，然后将光谱区域覆盖到步骤四中的不同建筑物模型上，再将光照和建筑物模型三维仿真化，测出不同建筑物的受光高度和日照时间，并标注，再计算出不同建筑朝向和设计的采光系数，分析采光系数需要结合阴天及遮挡物的因素，需要分析建筑物室内不同位置的数据并几率，还需要列出不同窗口玻璃的透光性能，来构建一个采光模型，确定好不同位置建筑物的最佳朝向，并结合建筑设计理念，初步模拟出建筑物窗户最佳的尺寸和间距，保存具体数据，最后，制作出地面辐射图，用不同颜色标出不同区域的受辐射强度；
步骤六：三模合一
将步骤四与步骤五中的不同建筑模型导入3Dmax内，经过与现场区域模型相适配的比例缩放后，与现场区域模型结合，同时，将光谱图和风速矢量分析图导入现场区域模型，构建现场区域模型的气候条件，然后根据不同建筑模型上不同颜色的风压、根据标注的不同受光高度和日照时间，确定好具有最佳风能和光能的位置，然后将CAD中绘制的建筑物草图立体化，制成具体建筑物模型，导入现场区域模型中最佳的位置，并根据采光系数调整朝向，制成区域布局设计方案，然后采用模型共享技术，通过GBXML结构输出给其他建筑分析软件，一模多算，评测区域布局方案的可行性；
步骤七：建筑物材料设计
将步骤五中窗户的最佳尺寸和间距导入具体建筑物模型中，根据比例改变窗户面积比，结合光谱图和风速矢量图，计算天窗传热系数、遮阳系数，计算屋顶传热系数、热熔性指标，计算外窗平均综合遮阳系数、可开启面积和气密性，计算幕墙气密性，以及计算室内外热交换系数设计建筑围护的结构，然后基于绿色环保的理念设计，包括利用隔热砖代替黏土砖、采用选择性镀膜窗户、加强门窗的气密性以及采用轻便可调节的遮阳设备，选择合适的环保材料，增加采集绿色能源的模式，包括设计太阳能屋顶、电力墙、光电玻璃等模式，列出一个清单；
步骤八：建筑物设备设计
计算具体建筑物模型内部空间系数，提高视觉延伸效果：在设计的时候加一些镜面和玻璃幕墙，再分析内部照明、采暖设备、制冷设备、水泵及其它能耗比，列出一个需要设备的清单，并采用弹性设计方案，包括楼梯的可生长性、楼道板承重的预留系数、周边环境的生长预留地、预留管道空间、水电、通讯的发展空间和家具系统的可变化性，最后，根据步骤五中地面辐射图，设计选定区域绿化带的布局，结合步骤六中区域布局设计方案，完成总体模型的设计方案；
步骤九：投影成像
运用BIM模型渲染技术将总体模型设计方案呈现出来，输出设计方案的各类数字化效果图，运用3D投影成像技术，将总体模型三维化、立体化呈现出来，然后将周边区域的噪音情况导入三维总体模型，对绿化带作相应的改变，或者增设相应的隔音带。
本发明通过采集选定区域的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面的信息，甚至传统生活模式的信息，信息采集更完善，使建筑设计更符合选定区域的实际情况，不会脱离现实，再配合借景、组景、分景、添景多种手法建模，使模型中区域用地内外环境更协调，避免方案的突兀性，且采集风能、光能数据后，通过BIM技术将风能和光能运用到实际建筑模型中，得出建筑物的最佳位置，便于采集风能光能，将节能理念融入其中，再将建筑物模型、风向图和光谱图导入现场区域模型中，根据环境条件兼顾住户的舒适度，使方案具体化、实际化，同时，根据具体化的建筑物模型和位置，本发明分析出最佳的环保材料和环保设备，将环保理念融入其中，符合建筑的实际要求，避免材料浪费，绿色发展可持续，另外，本发明通过3D投影成像技术，将方案三维化、立体化呈现出来，更加清晰明确，符合实际，方便后期施工。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：规划和设计
针对一定的区域范围，根据城市总体规划要求，选定区域的基本条件、地形地貌、地质水文、气候条件、动植物生长状况等方面的信息，基于本区域的传统生活模式，并结合建筑使用者对现代生活节能、环保和舒适的需求，分析绿色建筑设计的可行性和经济性，综合分析，整体设计，模拟一个方向；
步骤二：采集数据
利用拍摄设备采集选定区域周边的地形地貌、地质水文，并测量日照时间和太阳入射角，确定建筑朝向范围，然后利用风速测量仪测量出夏季主导风向，来分析建筑的通风效果，进一步具体化建筑的朝向；
步骤三：建立模型
利用CAD软件绘制建筑的草图，确定好建筑的外部风格和建筑类型，再将步骤一和步骤二中拍摄区域的图文信息导入计算机，并通过3Dmax建立现场区域模型，使地形地貌、地质水文各位置同现实区域的比例相同；
步骤四：风速分析
利用绿建CARD软件，基于二维三维一体化技术，将步骤二中风速测量仪测出的风向数据和风力数据导入绿建CARD，构建风速矢量分析图和风速场分析云图，并立体呈现，在模型中加入多组朝向、多组高度和多组造型的建筑物，得出不同建筑物受风力的表面压力分析图，并解剖风压云图，用不同颜色标注立体空间不同区域的风压，再将不同颜色依附于不同建筑模型上；
步骤五：采光分析
将步骤二中测量的日照时间和日照角度等图片和数据导入绿建CRAD软件，先制出光谱图，然后将光谱区域覆盖到步骤四中的不同建筑物模型上，再将光照和建筑物模型三维仿真化，测出不同建筑物的受光高度和日照时间，并标注，再计算出不同建筑朝向和设计的采光系数，构建一个采光模型，确定好不同位置建筑物的最佳朝向，并结合建筑设计理念，初步模拟出建筑物窗户最佳的尺寸和间距，保存具体数据，最后，制作出地面辐射图，用不同颜色标出不同区域的受辐射强度；
步骤六：三模合一
将步骤四与步骤五中的不同建筑模型导入3Dmax内，经过与现场区域模型相适配的比例缩放后，与现场区域模型结合，同时，将光谱图和风速矢量分析图导入现场区域模型，构建现场区域模型的气候条件，然后根据不同建筑模型上不同颜色的风压、根据标注的不同受光高度和日照时间，确定好具有最佳风能和光能的位置，然后将CAD中绘制的建筑物草图立体化，制成具体建筑物模型，导入现场区域模型中最佳的位置，并根据采光系数调整朝向，制成区域布局设计方案；
步骤七：建筑物材料设计
将步骤五中窗户的最佳尺寸和间距导入具体建筑物模型中，根据比例改变窗户面积比，结合光谱图和风速矢量图，计算天窗传热系数、遮阳系数，计算屋顶传热系数、热熔性指标，计算外窗平均综合遮阳系数、可开启面积和气密性，计算幕墙气密性，以及计算室内外热交换系数设计建筑围护的结构，然后基于绿色环保的理念设计，选择合适的环保材料，增加采集绿色能源的模式，列出一个清单；
步骤八：建筑物设备设计
计算具体建筑物模型内部空间系数，提高视觉延伸效果，再分析内部照明、采暖设备、制冷设备、水泵及其它能耗比，列出一个需要设备的清单，并采用弹性设计方案，最后，根据步骤五中地面辐射图，设计选定区域绿化带的布局，结合步骤六中区域布局设计方案，完成总体模型的设计方案；
步骤九：投影成像
运用BIM模型渲染技术将总体模型设计方案呈现出来，输出设计方案的各类数字化效果图，运用3D投影成像技术，将总体模型三维化、立体化呈现出来。
2.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤一中在基于本区域的传统生活模式的前提下，创造性地保护和利用已有的条件，在设计方向中改变不合理的布局模式，区域划分、空间结构和资源配置。
3.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤二中采用3D扫描、拍照、贴图、全景的技术手段中的一种或多种组合采集图文数据。
4.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤三中，将图文信息导入计算机，并通过3Dmax建立现场区域模型时，通过借景、组景、分景、添景多种手法，增加模型中区域用地内外环境的协调性。
5.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤四中，将风速矢量图和分速场分析云图立体投影鱼不同建筑物模型上，并根据当地季节气候条件改变风向和风速，分析出风与建筑的对流层图，并将对流层图融合入风速场分析云图。
6.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤五中，分析采光系数的同时，需要结合阴天及遮挡物的因素，需要分析建筑物室内不同位置的数据并几率，还需要列出不同窗口玻璃的透光性能。
7.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤六中，三模合一后，采用模型共享技术，通过GBXML结构输出给其他建筑分析软件，一模多算，评测区域布局方案的可行性。
8.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤七中绿色环保的设计理念包括利用隔热砖代替黏土砖、采用选择性镀膜窗户、加强门窗的气密性以及采用轻便可调节的遮阳设备，且所述步骤七中，采集绿色能源模式包括设计太阳能屋顶、电力墙、光电玻璃等模式。
9.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤八中提高视觉延伸效果的方法为：在设计的时候加一些镜面和玻璃幕墙，所述步骤八中弹性设计方案包括楼梯的可生长性、楼道板承重的预留系数、周边环境的生长预留地、预留管道空间、水电、通讯的发展空间和家具系统的可变化性。
10.根据权利要求1所述的基于BIM技术的绿色建筑设计方法，其特征在于：所述步骤九中，将周边区域的噪音情况导入三维总体模型，对绿化带作相应的改变，或者增设相应的隔音带。
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