1、 基于BIM的深化设计与 性能分析目录目录01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的建筑参数化设计的建筑参数化设计03 03 /基于基于BIMBIM的建筑集成化设计的建筑集成化设计04 04 /基于基于BIMBIM的建筑性能分析的建筑性能分析05 05 /基于基于BIMBIM的设计优化与实现的设计优化与实现本章主要内容06 06 /BIMBIM设计成果交付设计成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /复习思考题复习思考题一 BIM技术的发展应用随着BIM技术的高速发展，BIM在企业整体规划中的应用也日趋成熟，不仅从项目级上升到了企业级，2、更从设计企业延伸至施工企业。作为连接两大阶段的关键阶段，基于BIM的深化设计与性能分析在日益大型化、复杂化的建筑项目中，显露出相对于传统深化设计、性能分析无可比拟的优越性。有别于传统的平面二维设计与性能分析，基于BIM的深化设计更能提高施工图的深度、效率及准确性。基于BIM的建筑性能分析通过综合建筑各单项性能的分析结果，对参数化模型进行调整，寻找建筑物综合性能平衡点，提高建筑整体性能，构建了真正意义上的可持续性建筑。二 BIM深化设计BIM深化设计的类型深化设计的类型可以分为专业性深化设计和综合性深化设计。专业性深化设计基于专业的BIM模型，主要涵盖土建结构、钢结构、幕墙、机电各专业、精装修的3、深化设计等。综合性深化设计基于综合的BIM模型，主要对各个专业深化设计初步成果进行校核、集成、协调、修正及优化，并形成综合平面图、综合剖面图。三 BIM性能分析BIM性能分析性能分析主要包括建筑的力学性能分析、生态性能分析及其他防灾性能分析等。进行性能分析的最终目的是为了确保建筑结构安全、环境舒适、节能环保。与传统的建筑性能分析相比，基于BIM的性能分析可通过创建结构分析模型对一些复杂结构进行非线性分析，包括重力二阶效应分析、塑性铰分析、索单元分析、单向拉、压杆和约束分析等。同时还可通过模拟建筑所处环境，对建筑物进行生态性能分析及其他防灾性能分析等。四 基于BIM的深化设计与性能分析BIM技术4、的应用技术的应用使性能分析与深化设计有效结合，可实现性能分析与深化设计间的信息传递，在两者间构建了一种动态关联性。同时还可有效改善建设工程项目的整体质量，提高建筑工程设计的技术、管理水平，实现以创新的理念驱动行业间的交流与协作，充分发挥各自领域内的技术优势。基于BIM的深化设计与性能分析主要包括建筑参数化设计、建筑集成化设计、建筑性能分析、基于BIM的设计优化与实现、BIM设计成果交付等内容。目录目录01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的建筑参数化设计的建筑参数化设计03 03 /基于基于BIMBIM的建筑集成化设计的建筑集成化设计04 04 /基于基于BIMBIM的建筑性5、能分析的建筑性能分析05 05 /基于基于BIMBIM的设计优化与实现的设计优化与实现本章主要内容06 06 /BIMBIM设计成果交付设计成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /复习思考题复习思考题一 参数化设计参数化设计参数化设计是对目前新兴的设计方法的抽象描述，包括生成设计、算法几何、关联性模型等核心概念。参数化设计的核心思想是把建筑设计模型化、对象化，即把设计的限制条件，通过相关数字化设计建模软件，与设计的形式输出之间建立参数关联，生成或形成可以灵活调控、有限变化的虚拟建筑模型。参数化设计的作用与原则参数化设计的作用与原则：与传统的设计模式相6、比，BIM技术的运用可以让建筑设计更加的多元化，形体的逻辑性也得到加强。通过参数的改变，建筑的形态相应的也进行参数化更新，因此可以对不同的方案进行性能对比分析，从而选择最优方案进行下一步的深化设计。一些复杂、重复的工作都交予程序来解决，大大节省了设计师的时间和精力，从而把更多的力量放在选择和优化方案上面，提高了设计效率和质量。二 基于BIM的建筑参数化设计u基于基于BIM的建筑参数化设计的优势的建筑参数化设计的优势：（1）BIM能够协调图形和非图形数据，如视图、图纸、表格。（2）可以充分结合设计者与数字技术的智能力量来实现对集合符号的生成、测评、修正和优化，从而得到更加符合设计者、使用者和环境7、要求的建筑形态。（3）可变参数造成的开放的设计成果满足了建筑师对多种可预见因素的参与，并使设计的客观性加强，使几何形态的生成成为参数控制的结果。（4）在建造方面，它解决了标准化与单独定制的矛盾。二 基于BIM的建筑参数化设计u基于基于BIM的参数化模型的特点的参数化模型的特点：（1）面向关联的建筑对象。通过具有一定规则形状的几何构件和相关参数进行模型搭建。（2）交互式编辑。使用BIM进行建筑设计就是不断设置和修改建筑构件的属性的过程。（3）数据库共用。在整个设计过程中使用单一数据库可以提高数据的协同性和关联性，有利于设计变更时的图纸修改和信息追踪，提高图纸的准确性，减少错误的产生。三 建筑参数8、化设计的方法及建造技术 u“一个特性一个特性”与与“一个平台一个平台”建筑参数化模型关联性建筑参数化模型除了能体现建筑的空间形态之外，它的组成元素之间还存在着关联性。所谓的关联性是指在参数化模型中，元素与元素或者元素与整体之间存在着逻辑上的关联特性，当对参数化模型中的参数做出修改时，在逻辑关联下的其他部分也会按照事先建立的参数关系发生相应的变动。基于信息模型技术的参数化设计平台在传统的工作模式中，各个专业领域人员工作配合的集成度并不高，而BIM的出现改变了这一点，它提供了一个良好的建模平台供各种不同专业领域的技术人员实现信息的交换和共享。三 建筑参数化设计的方法及建造技术u数控技术下的复杂形体9、建造数控技术下的复杂形体建造无纸化设计与建造无纸化设计就是一种从文件到工厂的设计与建造方式：即将在计算机中建立的设计对象的电子模型发给建筑部件的加工工厂，工厂将模型分解为不同的建筑构件并利用数控机床等设备进行加工，最后将构建成品运送至施工现场进行安装。复杂形体的制造加工技术目前，常用于建筑领域的数字化制造方法主要有两种：数控机床技术（Computer Numerical Control)：是指可以通过事先编辑的精确指令进行自动加工的机床。快速原型技术（Rapid Prototyping)：是一系列通过计算机辅助设计的三维数据来快速生成或装配成比例实体模型的技术。目录目录01 01 /概述概述010、2 02 /基于基于BIMBIM的建筑参数化设计的建筑参数化设计03 03 /基于基于BIMBIM的建筑集成化设计的建筑集成化设计04 04 /基于基于BIMBIM的建筑性能分析的建筑性能分析05 05 /基于基于BIMBIM的设计优化与实现的设计优化与实现本章主要内容06 06 /BIMBIM设计成果交付设计成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /复习思考题复习思考题一 集成化设计u集成化设计的概念与起源集成化设计的概念与起源集成化设计是一种多专业配合的设计方法，在设计过程中，通过整合各个方面的设计要素来实现高性价比的建筑。集成化设计的起源：回溯至11、20世纪90年代的北美，在一个名为C-2000的项目中，设计人员采用了简化设计、低造价的技术，在完全达到了建筑性能设计目标的基础上还降低了费用。因此，C-2000流程被称为集成化设计流程的雏形。u集成化设计的内涵与特征集成化设计的内涵与特征集成化设计具有较强的综合性，要将所有相关专业的知识与技术结合起来，尽量提升建筑物的性价比。从技术的角度来说，集成化设计具有集成化的特征，要将各类技术与设计目标结合起来。其次，设计可以根据实际情况不断进行调整和更新，满足多方需求。最后，其不再是资本与能源的简单聚集，而是有效协调新材料和新技术，既要考虑建筑的功能性，同时还要提升建筑对环境的适应性。一 集成化设计12、u集成化设计方法的特点集成化设计方法的特点以设计目标和技术集成为中心；融合相关技术集群和社会条件的本地化响应；以信息为基础，以网络为媒介；涵盖多学科；具有自我更新和调整的能力；以标准化设计为导向；设计形式多样化。u集成化设计方法的流程集成化设计方法的流程集成化设计流程可以分为不同阶段，其中概念设计阶段、初步设计阶段、深化设计阶段是主要的阶段。每个阶段都要求有独立的循环，并对贯穿整个设计流程的设计目标和准则不断地进行检验。一 集成化设计u集成化设计与集成化设计与BIMBIM的关联性的关联性虽然集成化设计方法相比传统设计方法有较大的优势，但集成化设计也存在一些缺陷。比如，多种设计制约因素的集成，会13、导致建筑师在设计时很难考虑全面。因此需要一个以建筑信息为核心而构建的平台，打破集成化设计在实际运用过程中的瓶颈。BIM是目前最能有效实现和稳定支持集成化设计方法及其流程的平台，借助BIM平台可以实现建筑集成化设计方法及其应用。BIM通过“集成”的方法串联起整个建筑流程主线，其中包括设计、生产、施工、装修和管理等整个过程，服务于从设计到运营维护等整个建筑生命周期，通过数字化与信息化模拟整个系统的各个元素，从而实现整个建筑产业链的信息化协同。二 基于BIM的集成化设计的主要优势u3D可视化可视化可视化（Visualization）是利用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换成图形或图像在屏幕上显示14、出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。首先，BIM本身就是一种可视化程度比较髙的工具，而可视化是在BIM基础上的更高程度的可视化表现；其次，由于BIM包含了项目的几何、物理和功能等完整信息，可视化可以直接从BIM模型中获取需要的几何、材料、光源、视角等信息，不需要重新建立可视化模型。可视化的工作资源可以集中到提高可视化效果上来，而且可视化模型可以随着BIM设计模型的改变而动态更新，保证可视化与设计的一致性；最后，由于BIM信息的完整性及其与各类分析计算模拟软件的集15、成，拓展了可视化的表现范围，例如多维模拟、突发事件的疏散模拟、日照分析模拟等。二 基于BIM的集成化设计的主要优势u建筑性能的模拟与分析建筑性能的模拟与分析虽然没有BIM也能进行模拟，但是没有BIM的模拟和实际建筑物的发展变化是没有关联的，实际上只是一种可视化效果。“设计-分析-模拟”一体化才能动态表达建筑物的实际状态，设计一旦产生变化，紧跟着就需要对变化后的设计进行不同专业的分析研究，同时需要把分析结果即时模拟出来，供业主对此进行决策。目前基于BIM的模拟主要有以下几类：（1）设计阶段：日照模拟、视线模拟、节能（绿色建筑）模拟、紧急疏散模拟、CFD模拟等；（2）招投标和施工阶段：4D模拟（包16、括基于施工计划的宏观4D模拟和基于可建造性的微观4D模拟），5D模拟（与施工计划匹配的投资流动模拟）等；（3）销售运营阶段：基于web的互动场景模拟，基于实际建筑物所有系统的培训和演练模拟（包括日常操作、紧急情况处置）等。二 基于BIM的集成化设计的主要优势u信息数据的交换信息数据的交换信息是BIM的核心，BIM模型是一个富含项目信息的三维或多维建筑模型。因此，通过分析信息和数据在BIM模型中的存在形式以及交换方式等问题可以体现BIM在集成化设计中对信息整合的优势。数据交换的格式 BIM模型的优点是该模型并不总是必须手动重新创建或修改，而是可以直接生成一个以BIM为基础的模型的几何形状。其次，17、利用现有的和增强的数据库，输入假设可以随时分配（重新分配）的空间，这将允许更大的特异性、准确性和投入成本，最终更能代表实际建设占用的程度。此外，基于BIM的过程是可重复的和透明的。要实现以上这些不同类型、不同专业、不同阶段的信息应用，就必须解决一个关键问题：信息交换和共享。而要实现这点，就必须有一种交换双方之间互相认可的机制，这种机制可以是某种协议，也可以是某种标准，可以是公开的，也可以是非公开的。目前，世界范围内通行的公开信息交换标准有三种：IFC、CIS和XML。二 基于BIM的集成化设计的主要优势信息交换的四种方式 信息交换是企业或一个企业的产品和项目的数据容量的电子版本之间的管理和沟通18、的过程中，设计、施工、维护和业务之间的互操作性。事实上，无论是企业或企业内不同系统之间的互操作性信息，还是在不同软件之间的互操作性信息，归根结底是多方、多层次信息的交流。信息源不同，实现语言、工具、格式和手段之间的互操作性可能有所不同。从软件使用的角度来分析，主要有直接双向、直接单向、中间翻译和间接互动关系这四种。（1）直接双向直接双向互操作意味着两个软件之间的转换需要对软件本身进行处理，也可以将数据修改后，再返回到原来的软件中去，需要的人工干预很少。这种类型的信息互操作，效率高，可靠性好，但它也受技术条件和水平的限制。二 基于BIM的集成化设计的主要优势直接双向示意图如下：（2）直接单向直接19、单向互操作性意味着数据可以从一个软件输出到另一个软件，但不能转换还原。一个典型的例子是BIM建模软件和可视化软件之间的互操作性信息，可视化软件的BIM模型进行渲染后，数据将不会返回到原来的BIM模型。二 基于BIM的集成化设计的主要优势 直接单向的示意图如下：（3）中间翻译 信息在两个软件之间的互操作性，需要依靠相互识别的中间文件，这种信息互操作模式，称为中间翻译的互操作性。这一信息的互操作性，容易导致信息丢失。DWG是最常用的一种中间文件格式，如今已成为二维CAD的标准格式。依靠设计软件生成的DWG文件将软件的几何属性信息以数量及流量的形式表现出来。二 基于BIM的集成化设计的主要优势中间翻20、译信息交换方式如下图所示：（4）间接互动信息间接的互操作性，需要借助人工手段的转换，从一个软件到另一个软件，在某些情况下需要手动重新输入数据，有时可能还需要重建几何数据。二 基于BIM的集成化设计的主要优势间接互动信息交换方式如下图所示：u协同作业协同作业从某种意义上说，协同是集成化设计的最主要的特征，也是集成化设计具体的体现，而BIM平台能最好的支撑协同和协作，最大效能的发挥协同的合力。协同的两个基本要素协同作业有两个基本要素：一个是协同的方法或者渠道，另外一个是协同的内容或者实体。二 基于BIM的集成化设计的主要优势v目前来看，协同设计就是指基于网络的一种设计沟通交流手段，以及设计流程的组21、织管理形式。协同作业的核心在于数据，以数据为核心，数据的创建、管理、发布成为信息化的基本定义。协同的类型协同设计又细分为平面协同设计、空间协同设计、平面与空间实时关联设计、以及互用技术，这是设计软件本身具备的协同功能。（1）平面协同设计平面协同设计是以外部参照功能为基础的标准格式文件之间的文件级协同，是一种文件定期更新的阶段性协同设计模式。（2）空间协同设计空间协同设计也叫3D协同，具体可以分为专业内和专业间的协同设计。专业内空间协同设计：是一种数据级的实时协同设计模式。专业间空间协同设计：当每个专业都有了3D工程信息模型文件时，即可通过外部链接的方式，在专业模型（或系统）间进行管线综合设计。22、二 基于BIM的集成化设计的主要优势（3）平面与空间实时关联设计简单来说，实时关联设计是指设计人员在平面图里操作的过程中，对某个构件或者轴线等进行修改和编辑时，模型相应做出自动更改。并且，之后的立面图、剖面图、节点详图也会随之变更，省去了手动重复更改的工作量，也避免了可能的操作错误的产生。这种实时关联设计对复杂建筑设计尤为有利。（4）互用技术BIM在信息处理、交换、整合等方面具有先天的优势，基于这些有利条件，BIM能够很好的实现信息的互用与共享。所谓互用是指不同程序之间通过使用公共的交换格式集合、读写相同的文件格式和使用相同的协议进行信息交换的能力。三 概念设计阶段目前建设项目种类非常多，对于23、不同的项目类型其设计过程的划分可能也会有所不同，这里主要以新建建筑为例，并将其设计过程主要划分为概念设计、初步设计、深化设计和后期设计四个阶段，通过这四个阶段来论述整个集成设计的应用流程。概念设计即为设计初始阶段建筑师对方案的构思，是设计阶段中最具创造性的部分。设计文件的收集与整理设计文件的收集与整理在概念构思阶段，设计师需要了解来自项目任务书、场地状况、当地气候、场地规划条件等庞杂的信息。对这些信息的收集、分析、整理，有利于方案的设计。场地模型和形体推敲场地模型和形体推敲完成基地条件与信息的收集工作，建筑师需要结合调研结果对基地条件进行详细梳理。通常，当建筑地形较为复杂时，在规划设计阶段就要24、进行详细的地形分析，可以利用BIM技术与GIS技术相结合的方式对地形进行快速的空间分析，包括高程、坡度和坡向等分析，为后期设计提供一些新的方法和思路。三 概念设计阶段概念模型分析概念模型分析常用的概念模型分析一般包括节能分析、交通分析、景观分析等等。BIM平台在绿色节能分析方面应用非常广泛。前期对场地环境、气候因素等进行了调研与信息收集，接下来需要在此基础上对建筑的总体布局、朝向、体量等进行探讨。在前期概念阶段，基于BIM平台的节能设计可实现以下目的：（1）整体布局。对建筑布局进行模拟分析，通过多种布局方式的对比选出最优方案；（2）建筑朝向。对当地气候环境进行模拟，包括风、光、热等模拟，综合考25、虑各种影响因素，进而确定合适的建筑朝向；（3）建筑体量。体量对能耗、通风及日照都会造成很大影响，对不同体量形式进行模拟分析，对比选取适宜的节能建筑体量。三 概念设计阶段基于BIM平台还能实现多种分析软件的数据协调，比如Ecotect、Airpark等专业的节能分析软件。建模软件与Ecotect的数据交换示意图如下图所示：为使概念设计的体量关系在各方面都满足设计要求，还需要对其进行经济指标分析，包括统计面积、体形系数、容积率、建筑密度等技术指标。四 初步设计阶段 概念设计阶段对建筑的体块组合以及材质做了初步的推敲，接下来设计人员会对其进行深化设计。这一过程中，设计人员将通过具体的设计手段综合解决26、各种设计问题，这是建筑方案设计阶段中较为复杂的过程。u结构介入结构介入体系营造体系营造这个阶段所指的结构设计并不需要结构专业的介入，而是从结构形态与体系的角度来进行研究。从概念设计的初步体量入手，构建结构体系，根据形态与结构的发展，分为正交体系网格和非正交体系网格两大类。正交体系网格基于普通的梁板柱结构正交网格体系是一种常见的结构网格体系，主要适用于比较规整的建筑形态，分为框架结构、承重墙结构、平板网架结构。四 初步设计阶段正交体系网格结构分类如下表所示：四 初步设计阶段非正交体系网格复杂形体的异变结构体系随着建筑的形体与结构越来越复杂，正交体系网格己无法适应，逐渐发展出多维的、非线性的网格结27、构。这些网格结构的生成策略可源于轴线的交叉，也可源于单元体或交叉节点的重复。其在二维图案上可通过镶嵌、分形得到，而在三维组织上有编织、榫卯、互承、张拉等方式。网格不仅可在平面上操作生成表皮肌理，同时也可在三维曲面和空间中操作生成复杂的结构系统和空间形态而完成“构形”这一过程。u材料介入材料介入知觉属性知觉属性 材料的知觉属性主要包括质感和色彩感。这两种属性共同体现了不同材质的外在知觉属性表现。材料主要可以分为六大类，即玻璃、砖、石、木材、金属和混凝土。材料的色彩与质感能传达特殊的感性魅力，不同的材料通过人的知觉能够引起不同的心理反应，比如平和、冷漠、温暖、厚重、轻盈、高贵等。四 初步设计阶段材28、料分类及视觉特征如下表所示：四 初步设计阶段u空间组织空间组织建筑存在的首要目的是要提供一个可供预设活动发生的空间场所，以满足某种功能的需求。因此功能及其相关属性是影响建筑空间组织的重要因素。建筑空间首先要考虑的是满足使用功能方面的需求，进而应该追求精神与艺术方面的需求。如果把满足人们使用功能的空间称之为“使用空间”，把满足精神与艺术需求的空间称为“视觉空间”的话，那么建筑的空间应该是二者的有机结合体。BIM是对现实情况的一个虚拟，反映建筑的真实情况。BIM模型解决了一般形体建模软件的不足，将建筑外观与空间形态关联起来。建筑师可以设置不同的视点对空间进行观察，同样也能对场景进行虚拟漫游动画，对29、整体空间序列进行推敲研究。五 深化设计阶段深化设计阶段分为三个部分：第一个部分是针对复杂的结构进行形态优化；第二个部分是对通过材料介入以及结构介入方式所建立起来的BIM模型进行分析，包括材料的热工性能、结构的力学分析等等，通过这些初步分析用于指导后续的集成设计；第三部分则为施工图设计部分，主要对结构的节点进行设计。u结构介入结构介入几何优化几何优化对于基于梁板柱的正交网格体系结构形态，非正交网格体系结构更为复杂，其结构的形态也直接影响着建筑的形态与造型。非正交网格体系结构，其主要形态是曲化和运动感，曲化的结构体最终支撑起流线型的屋面、曲面的墙体等。计算机技术正影响着建筑理念、建筑形式的创新。建30、筑领域逐渐形成了一种新的美学范式。结构形态的动感就是一个重要的美学特征，其往往利用倾斜、扭转、弯曲、波浪形等手法，使形体产生失稳、失重的不定势态，进而实现动态的结构。五 深化设计阶段u模型分析模型分析结构与材料分析结构与材料分析建筑初步设计阶段已经确定了建筑的结构体系，梁、板、柱等各个结构构件都已经建立起来。随着结构计算的不断深入，需要分析单个构件在整个结构体系中的受力情况。但是实际上结构的受力是非常复杂的，很难用单纯的受力状态来对其进行描述。结构设计需要创建结构分析所用到的结构分析模型。例如，构件边界条件、结构荷载、梁板柱分析模型等。除了一般的线性静定结构分析外，对于一些复杂结构也需要非线性31、分析，包括重力二阶效应分析、塑性铰分析、索单元分析、单向拉、压杆和约束分析等，承载这些信息的模型就是结构分析模型。Revit Structure只是一个结构建模软件，并不具备结构分析功能，它需要与其它专业结构分析软件协同工作。目前能够与BIM软件对接的主要分析软件包括ETABS、STAAD、Robot等国外软件，还有PKPM、盈建科等国内软件，它们都能实现模型信息的相互传递。五 深化设计阶段前面所讨论的材料选择材料选择主要是从知觉角度去进行的。在面向实际建造时，墙体应该有其内部构造，此时应该考虑其力学性能以及热工学性能等物理属性。根据不同的需求，建筑外围护的做法有很多。从节能的角度来讲，外围护32、材料可以包含采光、通风、防湿、保温、防风、防眩光、防视线干扰，提供视线联系、安全、保安、防火、获取能源等内容。下图下图为建筑材料的节能需求为建筑材料的节能需求。BIM还可以帮助设计人员针对每一特定部分建筑维护结构的得失热量进行分析，包括：外围护结构得热和散热量、门窗得热、散热和冷风渗透量、室内围护结构热传递量等。五 深化设计阶段u详图设计详图设计结构节点设计结构节点设计建筑构造节点并不仅仅是为了满足构件连接而设计的，同时也是工艺品质的最终体现。如果节点的连接方式得到充分的表现，看上去合乎逻辑，那么必然会表现出独特的美感。因此在对节点进行设计时，应该遵循结构的逻辑、建造的逻辑以及机械的逻辑。一方33、面，建筑形式与建筑构造密切相关，不同的构造方式会通过不同的建筑形式表现出来，设计人员在进行选择时，需遵循局部服从整体构思的原则。建筑结构节点设计应该是对整体结构概念的落实或反映，所以要关注其应有的连贯性。但是，建筑的连贯性与结构的连贯性不同，有些节点需要突出，而有些则需要隐藏起来，否则将会降低建筑的整体性，使整体形象过于繁杂。另一方面，以“精确设计工厂预制现场装配”为特征的工业流程化的建造方法也逐步取代了工匠纯手工的传统建造方法，使得节点构件加工与建造的精确度大幅提高。利用计算机和信息技术，通过参数化的设计方式，还可实现个性化的设计。六 后期设计阶段u后期阶段后期阶段主要是在BIM平台上将建筑34、结构、机电等各个系统整合起来，进行碰撞检测、管线综合以及对复杂空间定位等操作。应用BIM技术进行集成设计，在满足各个阶段性要求的同时，也在为后期设计阶段的集成做准备工作，从而实现全专业的信息集成。经过后期设计阶段，赋予建造信息的建筑构件可以被工业化加工生产，实现定制化、个性化的建筑工业。集成方式 Revit Architecture可以通过设置工作集来实现同专业的配合以及不同专业的协同工作。链接模式也是一种集成方式，链接模式的操作方式类似于CAD的外部参照，只是作为参考，不能对其进行编辑。链接模式主要应用于以下几种情况：第一种情况是场地内有多个单体建筑，因此可以分开建模。第二种情况是由于建筑35、形体非常庞大，一个人很难完成，可以基于功能或者其它原则把建筑拆分为不同的部分，每个成员负责其中的一部分，最后通过链接集成到一个模型中。第三种情况是通过链接模式实现不同专业之间的数据协调，比如可以通过链接把暖通专业的模型集成到建筑中去。六 后期设计阶段u空间定位空间定位在空间定位方面，BIM的三维可视化技术较传统的二维模式具有很大优势。以上海中心大厦每区设备层为例，它既是设备空间，同时也是该区的结构加强层，空间桁架非常复杂，如果用二维CAD来表达其结构关系将会花费大量的时间和精力。随着设计的不断深入，一旦方案进行调整，就要再重复一次先前的工作，给设计带来了很多不便，而如果利用Revit Stru36、cture搭建BIM模型就可以很容易地对方案进行调整，包括构件尺寸、类型等等，各平面立面都能自动更改，从而节省了设计绘图及调整的时间。下图为基于BIM的上海中心空间定位图。六 后期设计阶段u碰撞检测碰撞检测在碰撞检测方面，尽管原来的二维行业标准在很长一段时间里推动了设计的发展，但由于建筑本身是一个三维空间的建构过程，在三维转二维的过程中产生专业碰撞不可避免。而随着BIM设计的方兴未艾，直观的三维模型轻易地解决了这一问题，既可以直接观察到各系统的碰撞冲突，也可通过碰撞检测软件（如Navisworks）来完成，因此极大程度上减少了错、碰、漏等设计差错，能够直观地表达空间特征，反映实际建造情况。在管37、线综合方面，显然三维的管道系统更能直观的反映真实的空间状态，还是以上海中心塔楼设备层为例，由于多而复杂，在空间中的排布变化很多，二维图纸上很难清楚的表达彼此间的关系。如果通过Revit MEP搭建BIM三维管道设备模型，就能很便捷地检测出各专业间的设计冲突并直观地呈现出来，然后将检测结果及时反馈给各专业设计者进行调整，并根据调整再次修改模型，这样反复几个过程，最终完成了复杂的管道综合。通过这种方式，BIM三维模型可以帮助设计师解决很多空间冲突与检测难题，提高了设计的效率与施工的可行性。目录目录01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的建筑参数化设计的建筑参数化设计03 03 /38、基于基于BIMBIM的建筑集成化设计的建筑集成化设计04 04 /基于基于BIMBIM的建筑性能分析的建筑性能分析05 05 /基于基于BIMBIM的设计优化与实现的设计优化与实现本章主要内容06 06 /BIMBIM设计成果交付设计成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /复习思考题复习思考题一 建筑性能分类u建筑性能指标分类建筑性能指标分类随着社会经济及城市化的快速发展，环境问题日益突出，资源、能源的枯竭，环境的恶化等问题已威胁到人类及其子孙后代的生存。在此背景下，针对能源消耗大户的建筑领域，世界各国纷纷提出绿色建筑的理念来寻求建筑与自然的和谐，在39、满足舒适健康的居住前提下，实现高效率地利用资源，将对环境的影响降到最低。于是，发展绿色建筑便成为政府与业界的一项共识，是实现经济发展与环境保护相向而行的一个平衡点。为了使绿色建筑的概念具有切实的可操作性，一些发达国家相继开发出适合不同国家特点的绿色建筑评估体系，通过定量的描述绿色建筑的节能效果、环境效益以及经济性能等指标，为决策者与设计者提供参考和依据。建筑性能常用指标大致可以分为以下几类：建筑热工、噪声、风环境、照度、日照、能耗和舒适度等。一 建筑性能分类u绿色建筑与传统建筑的差异绿色建筑与传统建筑的差异与传统建筑相比，绿色建筑主要有以下几点特征：（1）相较于传统建筑，建筑本身的能耗大大降低40、；（2）绿色建筑尊重当地的自然、人文、气候，因地制宜、就地取材，因此没有明确的建筑模式和规则；（3）绿色建筑充分利用自然，如绿地、阳光、空气，寻求与自然的和谐共生。注重内外部的有效联通，其开放的布局较封闭的传统建筑布局区别较大；（4）绿色建筑在整个建设过程中都十分注重环保。绿色建筑的设计与当地的气候环境及其变化是紧密相关的，所谓因地制宜，是在建造的过程中必须针对当地特征采用相应的方法。绿色建筑往往与可持续设计关系密切。可持续代表的是在不减弱自然系统的健康发展和生产能力的基础上，能够满足人类需求的一种平衡。一 建筑性能分类就目前而言，实现可持续设计主要有以下十种方法：（1）选择发展基地以促进小区41、宜居性；（2）发展灵活设计以延长建筑寿命；（3）利用自然策略保护并回收水资源；（4）保证热舒适度的同时提高能效；（5）减少与能量使用相关的环境影响；（6）提高使用者健康水平及室内环境质量；（7）节约用水及水资源再利用系统；（8）利用与环境更协调的建筑材料；（9）选择适宜的植物种类；（10）建设、拆除和使用过程中再循环计划。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法uBIM建筑性能分析流程建筑性能分析流程BIM模型建立 基于项目全生命周期的BIM模型是对绿色建筑评估各项指标的基础，BIM模型的各类信息可用于各个方面的分析与评估，如基于BIM模型的空间信息和材料信息，可以研究针对绿色建筑认证的成本分析、42、能量分析等。这些性能分析成果与BIM在项目全生命周期中的变化和积累相互呼应，如能量分析、投资分析和成本分析等，都是随着BIM模型全生命周期各个阶段的变化而变化。建模必须忠实于图纸的设计方案，一般在设计过程中，设计人员会根据图纸进行建模。模型建立后，需要对设计方案进行调整时，设计人员可直接在模型中进行调整，直到得到满意的结果，并最后将结果反映到图纸上。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法边界条件数字化建筑物间距、体型、高度和围护结构热工参数以及可利用的节能技术等与其所在地区的气候条件关系密切。利用气象数据，通过Weather Tool等工具进行建筑所在地的气象分析，给建筑设计提供数据支持。以气象43、数据为例，可以进行以下一些分析。（1）最佳朝向与最佳舒适度区域分析如下图所示，左图中，黄色部分表示最佳位置，绿圈表示全年各方向平均辐射量，红色箭头表示最热的三个月中最大辐射量的方向，蓝色箭头表示最冷的三个月中最大辐射量的方向，绿色箭头表示全年平均辐射量最大的方向，黄色箭头表示最佳朝向，且从图中可以明显看出哪个朝向适合利用太阳能。右图黄色区域为热舒适区间，蓝色区域表示逐日的频率（以点形式绘制全年8760h的温湿度数据）。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法（2）太阳辐射分析下图为最佳朝向位置的太阳辐射：红色区域代表过热期，蓝色代表过冷期，粗黄线代表该方向上太阳直射的平均值，为太阳能的合理利用提供44、了数据支持。最佳朝向与最佳舒适度区域分析二 BIM建筑性能数据处理和计算方法太阳辐射分析（3）自然通风分析合理的自然通风对建筑的能耗和提高室内空气质量以及舒适性至关重要。合理的通风组织一方面可以在夏季带走室内热量，减少空调使用从而起到节能的作用；另一方面，还有助于室内空气流动，保证建筑室内空气质量。Weather tool集成气候分析工具能够根据典型气候数据对建筑周围的风环境进行分析，下图为室外风环境分析。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法室外风环境分析（4）相对湿度分析相对湿度是指单位体积空气中实际所含的水气多少，它将影响建筑的能耗和舒适度。如下图所示，是建筑所在地区的逐时相对湿度分布图示45、，图中的绿色表示逐时相对湿度。由图可知，该地区空气相对湿度的变化趋势基本与气温保持一致，在处于过渡季节的时间里，相对湿度的昼夜变化较大二 BIM建筑性能数据处理和计算方法逐日相对湿度分布 在满足使用功能的前提下，如何让人们在使用过程中感到舒适和健康是建筑环境领域研究与应用的主要内容。其中，寻找室内舒适性、建筑能耗、环境保护之间的矛盾平衡点是亟待解决的问题。由BIM软件平台构建的深度BIM（详细建筑信息模型）通过软件输出为不同的数据格式，根据室内环境应用方向的不同，选择合适的数据格式，再输入到专业的分析软件中，就可以有效解决数据一致性的问题，提高建模效率。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法指标46、需求分析不同的性能化分析需要建筑物不同的信息作支撑。根据分析方向的要求将详细建筑信息模型中的信息提取、简化、整理后，转化为不同的文件格式，再导入到各专业分析软件中进行专业分析。（1）明确建筑物需要进行分析的对象和内容。主要进行建筑所在地的气象数据分析、舒适度分析与被动技术应用分析、采光分析、能耗模拟与分析、声环境分析、热环境模拟、烟气模拟分析和人员疏散模拟等。（2）将详细建筑信息模型进行必要的拆分和删减。根据分析对象和性能化需求，整理成不同的模型。根据以往的实际操作经验，本工作在Revit软件平台中完成较为便利。（3）将整理好的对象文件通过Revit软件平台和相关软件导出为不同的文件格式。不同47、的数据格式对应于建筑不同性能分析目标。（4）根据专业分析工具的需要将不同的数据格式导入，对局部进行调整，补充不完善的信息和丢失的信息。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法uBIM建筑性能分析指标计算方法建筑性能分析指标计算方法不同建筑性能指标的应用（1）规划设计方案分析与优化：根据建筑规划布局、场地分布、建筑单体数据、道路设计、环境设计等信息进行规划方案的各项经济技术指标分析，对日照、土地资源利用、绿化方案、区域环境影响等指标进行控制，并根据绿色建筑评价标准等相应规范要求进行方案优化。（2）节能设计与数据分析：结合国内各种标准规范，基于BIM技术建立建筑能耗分析的三维可视化模型，完成建筑能耗分48、析模型分析数据生成、建筑能耗分析结果数据的处理与直观可视化模拟，实现在设计过程中结合节能标准进行预期控制。（3）建筑遮阳与太阳能利用：根据BIM建筑信息模型数据，结合各地日照数据与标准规范，以数字仿真手段计算真实日照情况及周边环境，对建筑遮阳板形状进行方案优化设计。（4）建筑采光与照明分析：基于BIM建筑信息模型数据，进行周边环境影响下的建筑室内采光计算分析；根据分析结果，对周边环境影响下的室内采光设计进行优化。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法（5）建筑室内自然通风分析：结合BIM建筑信息模型数据，建立多区域网络分析模型。（6）建筑室外绿化环境分析：根据植物绿化设计对生态环境的各项影响因素49、，如调节温度和空气湿度、防风固沙、防止水土流失、吸收二氧化碳放出氧气、吸收有毒气体、吸尘滞埃、杀菌抑菌、衰减噪声等，结合三维建筑信息模型数据，列出各项影响参数，最后纳入生态园林的评价标准。（7）建筑声环境分析：基于BIM建筑信息模型数据建立模拟声环境。包括声场边界条件的界定、声源的确定。以一种合理的方式建立声线数量和声音强度之间的数量关系，根据确定的声线数量计算声音的强度对建筑环境的影响，将分析计算结果以可视化方式进行模拟。二 BIM建筑性能数据处理和计算方法分析技术流程基于三维图形平台，对建筑在方案设计、结构体系、材料使用、能源消耗等方面的数据进行提取、计算与分析。根据建立的三维建筑信息模型，并在模型中集成各专业的相关数据，研究数据交互、处理与分析方法；研究对建筑总体布局、规划方案、设计方案、结构体系、建筑材料、供热制冷、温室效应、人工照明、室内通风、建筑声环境及日照质量等因素进行数据统计与分析。基于分析结果对绿色建筑设计方案进行量化分析，并根据绿色建筑设计要求对相应各专业设计进行优化调整。其主要技术流程如下图所示。ThanksThanks