1、 基于BIM的深化設計與 性能分析目錄目錄01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的建筑參數化設計的建筑參數化設計03 03 /基于基于BIMBIM的建筑集成化設計的建筑集成化設計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的設計優化與實現的設計優化與實現本章主要內容06 06 /BIMBIM設計成果交付設計成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /復習思考題復習思考題一 BIM技術的發展應用隨著BIM技術的高速發展，BIM在企業整體規劃中的應用也日趨成熟，不僅從項目級上升到了企業級，

2、更從設計企業延伸至施工企業。作為連接兩大階段的關鍵階段，基于BIM的深化設計與性能分析在日益大型化、復雜化的建筑項目中，顯露出相對于傳統深化設計、性能分析無可比擬的優越性。有別于傳統的平面二維設計與性能分析，基于BIM的深化設計更能提高施工圖的深度、效率及準確性。基于BIM的建筑性能分析通過綜合建筑各單項性能的分析結果，對參數化模型進行調整，尋找建筑物綜合性能平衡點，提高建筑整體性能，構建了真正意義上的可持續性建筑。二 BIM深化設計BIM深化設計的類型深化設計的類型可以分為專業性深化設計和綜合性深化設計。專業性深化設計基于專業的BIM模型，主要涵蓋土建結構、鋼結構、幕墻、機電各專業、精裝修的

3、深化設計等。綜合性深化設計基于綜合的BIM模型，主要對各個專業深化設計初步成果進行校核、集成、協調、修正及優化，并形成綜合平面圖、綜合剖面圖。三 BIM性能分析BIM性能分析性能分析主要包括建筑的力學性能分析、生態性能分析及其他防災性能分析等。進行性能分析的最終目的是為了確保建筑結構安全、環境舒適、節能環保。與傳統的建筑性能分析相比，基于BIM的性能分析可通過創建結構分析模型對一些復雜結構進行非線性分析，包括重力二階效應分析、塑性鉸分析、索單元分析、單向拉、壓桿和約束分析等。同時還可通過模擬建筑所處環境，對建筑物進行生態性能分析及其他防災性能分析等。四 基于BIM的深化設計與性能分析BIM技術

4、的應用技術的應用使性能分析與深化設計有效結合，可實現性能分析與深化設計間的信息傳遞，在兩者間構建了一種動態關聯性。同時還可有效改善建設工程項目的整體質量，提高建筑工程設計的技術、管理水平，實現以創新的理念驅動行業間的交流與協作，充分發揮各自領域內的技術優勢?；贐IM的深化設計與性能分析主要包括建筑參數化設計、建筑集成化設計、建筑性能分析、基于BIM的設計優化與實現、BIM設計成果交付等內容。目錄目錄01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的建筑參數化設計的建筑參數化設計03 03 /基于基于BIMBIM的建筑集成化設計的建筑集成化設計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的設計優化與實現的設計優化與實現本章主要內容06 06 /BIMBIM設計成果交付設計成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /復習思考題復習思考題一 參數化設計參數化設計參數化設計是對目前新興的設計方法的抽象描述，包括生成設計、算法幾何、關聯性模型等核心概念。參數化設計的核心思想是把建筑設計模型化、對象化，即把設計的限制條件，通過相關數字化設計建模軟件，與設計的形式輸出之間建立參數關聯，生成或形成可以靈活調控、有限變化的虛擬建筑模型。參數化設計的作用與原則參數化設計的作用與原則：與傳統的設計模式相

6、比，BIM技術的運用可以讓建筑設計更加的多元化，形體的邏輯性也得到加強。通過參數的改變，建筑的形態相應的也進行參數化更新，因此可以對不同的方案進行性能對比分析，從而選擇最優方案進行下一步的深化設計。一些復雜、重復的工作都交予程序來解決，大大節省了設計師的時間和精力，從而把更多的力量放在選擇和優化方案上面，提高了設計效率和質量。二 基于BIM的建筑參數化設計u基于基于BIM的建筑參數化設計的優勢的建筑參數化設計的優勢：（1）BIM能夠協調圖形和非圖形數據，如視圖、圖紙、表格。（2）可以充分結合設計者與數字技術的智能力量來實現對集合符號的生成、測評、修正和優化，從而得到更加符合設計者、使用者和環境

7、要求的建筑形態。（3）可變參數造成的開放的設計成果滿足了建筑師對多種可預見因素的參與，并使設計的客觀性加強，使幾何形態的生成成為參數控制的結果。（4）在建造方面，它解決了標準化與單獨定制的矛盾。二 基于BIM的建筑參數化設計u基于基于BIM的參數化模型的特點的參數化模型的特點：（1）面向關聯的建筑對象。通過具有一定規則形狀的幾何構件和相關參數進行模型搭建。（2）交互式編輯。使用BIM進行建筑設計就是不斷設置和修改建筑構件的屬性的過程。（3）數據庫共用。在整個設計過程中使用單一數據庫可以提高數據的協同性和關聯性，有利于設計變更時的圖紙修改和信息追蹤，提高圖紙的準確性，減少錯誤的產生。三 建筑參數

8、化設計的方法及建造技術 u“一個特性一個特性”與與“一個平臺一個平臺”建筑參數化模型關聯性建筑參數化模型除了能體現建筑的空間形態之外，它的組成元素之間還存在著關聯性。所謂的關聯性是指在參數化模型中，元素與元素或者元素與整體之間存在著邏輯上的關聯特性，當對參數化模型中的參數做出修改時，在邏輯關聯下的其他部分也會按照事先建立的參數關系發生相應的變動。基于信息模型技術的參數化設計平臺在傳統的工作模式中，各個專業領域人員工作配合的集成度并不高，而BIM的出現改變了這一點，它提供了一個良好的建模平臺供各種不同專業領域的技術人員實現信息的交換和共享。三 建筑參數化設計的方法及建造技術u數控技術下的復雜形體

9、建造數控技術下的復雜形體建造無紙化設計與建造無紙化設計就是一種從文件到工廠的設計與建造方式：即將在計算機中建立的設計對象的電子模型發給建筑部件的加工工廠，工廠將模型分解為不同的建筑構件并利用數控機床等設備進行加工，最后將構建成品運送至施工現場進行安裝。復雜形體的制造加工技術目前，常用于建筑領域的數字化制造方法主要有兩種：數控機床技術（Computer Numerical Control)：是指可以通過事先編輯的精確指令進行自動加工的機床?？焖僭图夹g（Rapid Prototyping)：是一系列通過計算機輔助設計的三維數據來快速生成或裝配成比例實體模型的技術。目錄目錄01 01 /概述概述0

10、2 02 /基于基于BIMBIM的建筑參數化設計的建筑參數化設計03 03 /基于基于BIMBIM的建筑集成化設計的建筑集成化設計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的設計優化與實現的設計優化與實現本章主要內容06 06 /BIMBIM設計成果交付設計成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /復習思考題復習思考題一 集成化設計u集成化設計的概念與起源集成化設計的概念與起源集成化設計是一種多專業配合的設計方法，在設計過程中，通過整合各個方面的設計要素來實現高性價比的建筑。集成化設計的起源：回溯至

11、20世紀90年代的北美，在一個名為C-2000的項目中，設計人員采用了簡化設計、低造價的技術，在完全達到了建筑性能設計目標的基礎上還降低了費用。因此，C-2000流程被稱為集成化設計流程的雛形。u集成化設計的內涵與特征集成化設計的內涵與特征集成化設計具有較強的綜合性，要將所有相關專業的知識與技術結合起來，盡量提升建筑物的性價比。從技術的角度來說，集成化設計具有集成化的特征，要將各類技術與設計目標結合起來。其次，設計可以根據實際情況不斷進行調整和更新，滿足多方需求。最后，其不再是資本與能源的簡單聚集，而是有效協調新材料和新技術，既要考慮建筑的功能性，同時還要提升建筑對環境的適應性。一 集成化設計

12、u集成化設計方法的特點集成化設計方法的特點以設計目標和技術集成為中心；融合相關技術集群和社會條件的本地化響應；以信息為基礎，以網絡為媒介；涵蓋多學科；具有自我更新和調整的能力；以標準化設計為導向；設計形式多樣化。u集成化設計方法的流程集成化設計方法的流程集成化設計流程可以分為不同階段，其中概念設計階段、初步設計階段、深化設計階段是主要的階段。每個階段都要求有獨立的循環，并對貫穿整個設計流程的設計目標和準則不斷地進行檢驗。一 集成化設計u集成化設計與集成化設計與BIMBIM的關聯性的關聯性雖然集成化設計方法相比傳統設計方法有較大的優勢，但集成化設計也存在一些缺陷。比如，多種設計制約因素的集成，會

13、導致建筑師在設計時很難考慮全面。因此需要一個以建筑信息為核心而構建的平臺，打破集成化設計在實際運用過程中的瓶頸。BIM是目前最能有效實現和穩定支持集成化設計方法及其流程的平臺，借助BIM平臺可以實現建筑集成化設計方法及其應用。BIM通過“集成”的方法串聯起整個建筑流程主線，其中包括設計、生產、施工、裝修和管理等整個過程，服務于從設計到運營維護等整個建筑生命周期，通過數字化與信息化模擬整個系統的各個元素，從而實現整個建筑產業鏈的信息化協同。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢u3D可視化可視化可視化（Visualization）是利用計算機圖形學和圖像處理技術，將數據轉換成圖形或圖像在屏幕上顯示

14、出來，并進行交互處理的理論、方法和技術。它涉及到計算機圖形學、圖像處理、計算機視覺、計算機輔助設計等多個領域，成為研究數據表示、數據處理、決策分析等一系列問題的綜合技術。首先，BIM本身就是一種可視化程度比較髙的工具，而可視化是在BIM基礎上的更高程度的可視化表現；其次，由于BIM包含了項目的幾何、物理和功能等完整信息，可視化可以直接從BIM模型中獲取需要的幾何、材料、光源、視角等信息，不需要重新建立可視化模型。可視化的工作資源可以集中到提高可視化效果上來，而且可視化模型可以隨著BIM設計模型的改變而動態更新，保證可視化與設計的一致性；最后，由于BIM信息的完整性及其與各類分析計算模擬軟件的集

15、成，拓展了可視化的表現范圍，例如多維模擬、突發事件的疏散模擬、日照分析模擬等。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢u建筑性能的模擬與分析建筑性能的模擬與分析雖然沒有BIM也能進行模擬，但是沒有BIM的模擬和實際建筑物的發展變化是沒有關聯的，實際上只是一種可視化效果?！霸O計-分析-模擬”一體化才能動態表達建筑物的實際狀態，設計一旦產生變化，緊跟著就需要對變化后的設計進行不同專業的分析研究，同時需要把分析結果即時模擬出來，供業主對此進行決策。目前基于BIM的模擬主要有以下幾類：（1）設計階段：日照模擬、視線模擬、節能（綠色建筑）模擬、緊急疏散模擬、CFD模擬等；（2）招投標和施工階段：4D模擬（包

16、括基于施工計劃的宏觀4D模擬和基于可建造性的微觀4D模擬），5D模擬（與施工計劃匹配的投資流動模擬）等；（3）銷售運營階段：基于web的互動場景模擬，基于實際建筑物所有系統的培訓和演練模擬（包括日常操作、緊急情況處置）等。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢u信息數據的交換信息數據的交換信息是BIM的核心，BIM模型是一個富含項目信息的三維或多維建筑模型。因此，通過分析信息和數據在BIM模型中的存在形式以及交換方式等問題可以體現BIM在集成化設計中對信息整合的優勢。數據交換的格式 BIM模型的優點是該模型并不總是必須手動重新創建或修改，而是可以直接生成一個以BIM為基礎的模型的幾何形狀。其次，

17、利用現有的和增強的數據庫，輸入假設可以隨時分配（重新分配）的空間，這將允許更大的特異性、準確性和投入成本，最終更能代表實際建設占用的程度。此外，基于BIM的過程是可重復的和透明的。要實現以上這些不同類型、不同專業、不同階段的信息應用，就必須解決一個關鍵問題：信息交換和共享。而要實現這點，就必須有一種交換雙方之間互相認可的機制，這種機制可以是某種協議，也可以是某種標準，可以是公開的，也可以是非公開的。目前，世界范圍內通行的公開信息交換標準有三種：IFC、CIS和XML。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢信息交換的四種方式 信息交換是企業或一個企業的產品和項目的數據容量的電子版本之間的管理和溝通

18、的過程中，設計、施工、維護和業務之間的互操作性。事實上，無論是企業或企業內不同系統之間的互操作性信息，還是在不同軟件之間的互操作性信息，歸根結底是多方、多層次信息的交流。信息源不同，實現語言、工具、格式和手段之間的互操作性可能有所不同。從軟件使用的角度來分析，主要有直接雙向、直接單向、中間翻譯和間接互動關系這四種。（1）直接雙向直接雙向互操作意味著兩個軟件之間的轉換需要對軟件本身進行處理，也可以將數據修改后，再返回到原來的軟件中去，需要的人工干預很少。這種類型的信息互操作，效率高，可靠性好，但它也受技術條件和水平的限制。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢直接雙向示意圖如下：（2）直接單向直接

19、單向互操作性意味著數據可以從一個軟件輸出到另一個軟件，但不能轉換還原。一個典型的例子是BIM建模軟件和可視化軟件之間的互操作性信息，可視化軟件的BIM模型進行渲染后，數據將不會返回到原來的BIM模型。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢 直接單向的示意圖如下：（3）中間翻譯 信息在兩個軟件之間的互操作性，需要依靠相互識別的中間文件，這種信息互操作模式，稱為中間翻譯的互操作性。這一信息的互操作性，容易導致信息丟失。DWG是最常用的一種中間文件格式，如今已成為二維CAD的標準格式。依靠設計軟件生成的DWG文件將軟件的幾何屬性信息以數量及流量的形式表現出來。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢中間翻

20、譯信息交換方式如下圖所示：（4）間接互動信息間接的互操作性，需要借助人工手段的轉換，從一個軟件到另一個軟件，在某些情況下需要手動重新輸入數據，有時可能還需要重建幾何數據。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢間接互動信息交換方式如下圖所示：u協同作業協同作業從某種意義上說，協同是集成化設計的最主要的特征，也是集成化設計具體的體現，而BIM平臺能最好的支撐協同和協作，最大效能的發揮協同的合力。協同的兩個基本要素協同作業有兩個基本要素：一個是協同的方法或者渠道，另外一個是協同的內容或者實體。二 基于BIM的集成化設計的主要優勢v目前來看，協同設計就是指基于網絡的一種設計溝通交流手段，以及設計流程的組

21、織管理形式。協同作業的核心在于數據，以數據為核心，數據的創建、管理、發布成為信息化的基本定義。協同的類型協同設計又細分為平面協同設計、空間協同設計、平面與空間實時關聯設計、以及互用技術，這是設計軟件本身具備的協同功能。（1）平面協同設計平面協同設計是以外部參照功能為基礎的標準格式文件之間的文件級協同，是一種文件定期更新的階段性協同設計模式。（2）空間協同設計空間協同設計也叫3D協同，具體可以分為專業內和專業間的協同設計。專業內空間協同設計：是一種數據級的實時協同設計模式。專業間空間協同設計：當每個專業都有了3D工程信息模型文件時，即可通過外部鏈接的方式，在專業模型（或系統）間進行管線綜合設計。

22、二 基于BIM的集成化設計的主要優勢（3）平面與空間實時關聯設計簡單來說，實時關聯設計是指設計人員在平面圖里操作的過程中，對某個構件或者軸線等進行修改和編輯時，模型相應做出自動更改。并且，之后的立面圖、剖面圖、節點詳圖也會隨之變更，省去了手動重復更改的工作量，也避免了可能的操作錯誤的產生。這種實時關聯設計對復雜建筑設計尤為有利。（4）互用技術BIM在信息處理、交換、整合等方面具有先天的優勢，基于這些有利條件，BIM能夠很好的實現信息的互用與共享。所謂互用是指不同程序之間通過使用公共的交換格式集合、讀寫相同的文件格式和使用相同的協議進行信息交換的能力。三 概念設計階段目前建設項目種類非常多，對于

23、不同的項目類型其設計過程的劃分可能也會有所不同，這里主要以新建建筑為例，并將其設計過程主要劃分為概念設計、初步設計、深化設計和后期設計四個階段，通過這四個階段來論述整個集成設計的應用流程。概念設計即為設計初始階段建筑師對方案的構思，是設計階段中最具創造性的部分。設計文件的收集與整理設計文件的收集與整理在概念構思階段，設計師需要了解來自項目任務書、場地狀況、當地氣候、場地規劃條件等龐雜的信息。對這些信息的收集、分析、整理，有利于方案的設計。場地模型和形體推敲場地模型和形體推敲完成基地條件與信息的收集工作，建筑師需要結合調研結果對基地條件進行詳細梳理。通常，當建筑地形較為復雜時，在規劃設計階段就要

24、進行詳細的地形分析，可以利用BIM技術與GIS技術相結合的方式對地形進行快速的空間分析，包括高程、坡度和坡向等分析，為后期設計提供一些新的方法和思路。三 概念設計階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節能分析、交通分析、景觀分析等等。BIM平臺在綠色節能分析方面應用非常廣泛。前期對場地環境、氣候因素等進行了調研與信息收集，接下來需要在此基礎上對建筑的總體布局、朝向、體量等進行探討。在前期概念階段，基于BIM平臺的節能設計可實現以下目的：（1）整體布局。對建筑布局進行模擬分析，通過多種布局方式的對比選出最優方案；（2）建筑朝向。對當地氣候環境進行模擬，包括風、光、熱等模擬，綜合考

25、慮各種影響因素，進而確定合適的建筑朝向；（3）建筑體量。體量對能耗、通風及日照都會造成很大影響，對不同體量形式進行模擬分析，對比選取適宜的節能建筑體量。三 概念設計階段基于BIM平臺還能實現多種分析軟件的數據協調，比如Ecotect、Airpark等專業的節能分析軟件。建模軟件與Ecotect的數據交換示意圖如下圖所示：為使概念設計的體量關系在各方面都滿足設計要求，還需要對其進行經濟指標分析，包括統計面積、體形系數、容積率、建筑密度等技術指標。四 初步設計階段 概念設計階段對建筑的體塊組合以及材質做了初步的推敲，接下來設計人員會對其進行深化設計。這一過程中，設計人員將通過具體的設計手段綜合解決

26、各種設計問題，這是建筑方案設計階段中較為復雜的過程。u結構介入結構介入體系營造體系營造這個階段所指的結構設計并不需要結構專業的介入，而是從結構形態與體系的角度來進行研究。從概念設計的初步體量入手，構建結構體系，根據形態與結構的發展，分為正交體系網格和非正交體系網格兩大類。正交體系網格基于普通的梁板柱結構正交網格體系是一種常見的結構網格體系，主要適用于比較規整的建筑形態，分為框架結構、承重墻結構、平板網架結構。四 初步設計階段正交體系網格結構分類如下表所示：四 初步設計階段非正交體系網格復雜形體的異變結構體系隨著建筑的形體與結構越來越復雜，正交體系網格己無法適應，逐漸發展出多維的、非線性的網格結

27、構。這些網格結構的生成策略可源于軸線的交叉，也可源于單元體或交叉節點的重復。其在二維圖案上可通過鑲嵌、分形得到，而在三維組織上有編織、榫卯、互承、張拉等方式。網格不僅可在平面上操作生成表皮肌理，同時也可在三維曲面和空間中操作生成復雜的結構系統和空間形態而完成“構形”這一過程。u材料介入材料介入知覺屬性知覺屬性 材料的知覺屬性主要包括質感和色彩感。這兩種屬性共同體現了不同材質的外在知覺屬性表現。材料主要可以分為六大類，即玻璃、磚、石、木材、金屬和混凝土。材料的色彩與質感能傳達特殊的感性魅力，不同的材料通過人的知覺能夠引起不同的心理反應，比如平和、冷漠、溫暖、厚重、輕盈、高貴等。四 初步設計階段材

28、料分類及視覺特征如下表所示：四 初步設計階段u空間組織空間組織建筑存在的首要目的是要提供一個可供預設活動發生的空間場所，以滿足某種功能的需求。因此功能及其相關屬性是影響建筑空間組織的重要因素。建筑空間首先要考慮的是滿足使用功能方面的需求，進而應該追求精神與藝術方面的需求。如果把滿足人們使用功能的空間稱之為“使用空間”，把滿足精神與藝術需求的空間稱為“視覺空間”的話，那么建筑的空間應該是二者的有機結合體。BIM是對現實情況的一個虛擬，反映建筑的真實情況。BIM模型解決了一般形體建模軟件的不足，將建筑外觀與空間形態關聯起來。建筑師可以設置不同的視點對空間進行觀察，同樣也能對場景進行虛擬漫游動畫，對

29、整體空間序列進行推敲研究。五 深化設計階段深化設計階段分為三個部分：第一個部分是針對復雜的結構進行形態優化；第二個部分是對通過材料介入以及結構介入方式所建立起來的BIM模型進行分析，包括材料的熱工性能、結構的力學分析等等，通過這些初步分析用于指導后續的集成設計；第三部分則為施工圖設計部分，主要對結構的節點進行設計。u結構介入結構介入幾何優化幾何優化對于基于梁板柱的正交網格體系結構形態，非正交網格體系結構更為復雜，其結構的形態也直接影響著建筑的形態與造型。非正交網格體系結構，其主要形態是曲化和運動感，曲化的結構體最終支撐起流線型的屋面、曲面的墻體等。計算機技術正影響著建筑理念、建筑形式的創新。建

30、筑領域逐漸形成了一種新的美學范式。結構形態的動感就是一個重要的美學特征，其往往利用傾斜、扭轉、彎曲、波浪形等手法，使形體產生失穩、失重的不定勢態，進而實現動態的結構。五 深化設計階段u模型分析模型分析結構與材料分析結構與材料分析建筑初步設計階段已經確定了建筑的結構體系，梁、板、柱等各個結構構件都已經建立起來。隨著結構計算的不斷深入，需要分析單個構件在整個結構體系中的受力情況。但是實際上結構的受力是非常復雜的，很難用單純的受力狀態來對其進行描述。結構設計需要創建結構分析所用到的結構分析模型。例如，構件邊界條件、結構荷載、梁板柱分析模型等。除了一般的線性靜定結構分析外，對于一些復雜結構也需要非線性

31、分析，包括重力二階效應分析、塑性鉸分析、索單元分析、單向拉、壓桿和約束分析等，承載這些信息的模型就是結構分析模型。Revit Structure只是一個結構建模軟件，并不具備結構分析功能，它需要與其它專業結構分析軟件協同工作。目前能夠與BIM軟件對接的主要分析軟件包括ETABS、STAAD、Robot等國外軟件，還有PKPM、盈建科等國內軟件，它們都能實現模型信息的相互傳遞。五 深化設計階段前面所討論的材料選擇材料選擇主要是從知覺角度去進行的。在面向實際建造時，墻體應該有其內部構造，此時應該考慮其力學性能以及熱工學性能等物理屬性。根據不同的需求，建筑外圍護的做法有很多。從節能的角度來講，外圍護

32、材料可以包含采光、通風、防濕、保溫、防風、防眩光、防視線干擾，提供視線聯系、安全、保安、防火、獲取能源等內容。下圖下圖為建筑材料的節能需求為建筑材料的節能需求。BIM還可以幫助設計人員針對每一特定部分建筑維護結構的得失熱量進行分析，包括：外圍護結構得熱和散熱量、門窗得熱、散熱和冷風滲透量、室內圍護結構熱傳遞量等。五 深化設計階段u詳圖設計詳圖設計結構節點設計結構節點設計建筑構造節點并不僅僅是為了滿足構件連接而設計的，同時也是工藝品質的最終體現。如果節點的連接方式得到充分的表現，看上去合乎邏輯，那么必然會表現出獨特的美感。因此在對節點進行設計時，應該遵循結構的邏輯、建造的邏輯以及機械的邏輯。一方

33、面，建筑形式與建筑構造密切相關，不同的構造方式會通過不同的建筑形式表現出來，設計人員在進行選擇時，需遵循局部服從整體構思的原則。建筑結構節點設計應該是對整體結構概念的落實或反映，所以要關注其應有的連貫性。但是，建筑的連貫性與結構的連貫性不同，有些節點需要突出，而有些則需要隱藏起來，否則將會降低建筑的整體性，使整體形象過于繁雜。另一方面，以“精確設計工廠預制現場裝配”為特征的工業流程化的建造方法也逐步取代了工匠純手工的傳統建造方法，使得節點構件加工與建造的精確度大幅提高。利用計算機和信息技術，通過參數化的設計方式，還可實現個性化的設計。六 后期設計階段u后期階段后期階段主要是在BIM平臺上將建筑

34、、結構、機電等各個系統整合起來，進行碰撞檢測、管線綜合以及對復雜空間定位等操作。應用BIM技術進行集成設計，在滿足各個階段性要求的同時，也在為后期設計階段的集成做準備工作，從而實現全專業的信息集成。經過后期設計階段，賦予建造信息的建筑構件可以被工業化加工生產，實現定制化、個性化的建筑工業。集成方式 Revit Architecture可以通過設置工作集來實現同專業的配合以及不同專業的協同工作。鏈接模式也是一種集成方式，鏈接模式的操作方式類似于CAD的外部參照，只是作為參考，不能對其進行編輯。鏈接模式主要應用于以下幾種情況：第一種情況是場地內有多個單體建筑，因此可以分開建模。第二種情況是由于建筑

35、形體非常龐大，一個人很難完成，可以基于功能或者其它原則把建筑拆分為不同的部分，每個成員負責其中的一部分，最后通過鏈接集成到一個模型中。第三種情況是通過鏈接模式實現不同專業之間的數據協調，比如可以通過鏈接把暖通專業的模型集成到建筑中去。六 后期設計階段u空間定位空間定位在空間定位方面，BIM的三維可視化技術較傳統的二維模式具有很大優勢。以上海中心大廈每區設備層為例，它既是設備空間，同時也是該區的結構加強層，空間桁架非常復雜，如果用二維CAD來表達其結構關系將會花費大量的時間和精力。隨著設計的不斷深入，一旦方案進行調整，就要再重復一次先前的工作，給設計帶來了很多不便，而如果利用Revit Stru

36、cture搭建BIM模型就可以很容易地對方案進行調整，包括構件尺寸、類型等等，各平面立面都能自動更改，從而節省了設計繪圖及調整的時間。下圖為基于BIM的上海中心空間定位圖。六 后期設計階段u碰撞檢測碰撞檢測在碰撞檢測方面，盡管原來的二維行業標準在很長一段時間里推動了設計的發展，但由于建筑本身是一個三維空間的建構過程，在三維轉二維的過程中產生專業碰撞不可避免。而隨著BIM設計的方興未艾，直觀的三維模型輕易地解決了這一問題，既可以直接觀察到各系統的碰撞沖突，也可通過碰撞檢測軟件（如Navisworks）來完成，因此極大程度上減少了錯、碰、漏等設計差錯，能夠直觀地表達空間特征，反映實際建造情況。在管

37、線綜合方面，顯然三維的管道系統更能直觀的反映真實的空間狀態，還是以上海中心塔樓設備層為例，由于多而復雜，在空間中的排布變化很多，二維圖紙上很難清楚的表達彼此間的關系。如果通過Revit MEP搭建BIM三維管道設備模型，就能很便捷地檢測出各專業間的設計沖突并直觀地呈現出來，然后將檢測結果及時反饋給各專業設計者進行調整，并根據調整再次修改模型，這樣反復幾個過程，最終完成了復雜的管道綜合。通過這種方式，BIM三維模型可以幫助設計師解決很多空間沖突與檢測難題，提高了設計的效率與施工的可行性。目錄目錄01 01 /概述概述02 02 /基于基于BIMBIM的建筑參數化設計的建筑參數化設計03 03 /

38、基于基于BIMBIM的建筑集成化設計的建筑集成化設計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的設計優化與實現的設計優化與實現本章主要內容06 06 /BIMBIM設計成果交付設計成果交付0707 /典型案例：典型案例：BIM BIM 能耗分析能耗分析0808 /復習思考題復習思考題一 建筑性能分類u建筑性能指標分類建筑性能指標分類隨著社會經濟及城市化的快速發展，環境問題日益突出，資源、能源的枯竭，環境的惡化等問題已威脅到人類及其子孫后代的生存。在此背景下，針對能源消耗大戶的建筑領域，世界各國紛紛提出綠色建筑的理念來尋求建筑與自然的和諧，在

39、滿足舒適健康的居住前提下，實現高效率地利用資源，將對環境的影響降到最低。于是，發展綠色建筑便成為政府與業界的一項共識，是實現經濟發展與環境保護相向而行的一個平衡點。為了使綠色建筑的概念具有切實的可操作性，一些發達國家相繼開發出適合不同國家特點的綠色建筑評估體系，通過定量的描述綠色建筑的節能效果、環境效益以及經濟性能等指標，為決策者與設計者提供參考和依據。建筑性能常用指標大致可以分為以下幾類：建筑熱工、噪聲、風環境、照度、日照、能耗和舒適度等。一 建筑性能分類u綠色建筑與傳統建筑的差異綠色建筑與傳統建筑的差異與傳統建筑相比，綠色建筑主要有以下幾點特征：（1）相較于傳統建筑，建筑本身的能耗大大降低

40、；（2）綠色建筑尊重當地的自然、人文、氣候，因地制宜、就地取材，因此沒有明確的建筑模式和規則；（3）綠色建筑充分利用自然，如綠地、陽光、空氣，尋求與自然的和諧共生。注重內外部的有效聯通，其開放的布局較封閉的傳統建筑布局區別較大；（4）綠色建筑在整個建設過程中都十分注重環保。綠色建筑的設計與當地的氣候環境及其變化是緊密相關的，所謂因地制宜，是在建造的過程中必須針對當地特征采用相應的方法。綠色建筑往往與可持續設計關系密切?？沙掷m代表的是在不減弱自然系統的健康發展和生產能力的基礎上，能夠滿足人類需求的一種平衡。一 建筑性能分類就目前而言，實現可持續設計主要有以下十種方法：（1）選擇發展基地以促進小區

41、宜居性；（2）發展靈活設計以延長建筑壽命；（3）利用自然策略保護并回收水資源；（4）保證熱舒適度的同時提高能效；（5）減少與能量使用相關的環境影響；（6）提高使用者健康水平及室內環境質量；（7）節約用水及水資源再利用系統；（8）利用與環境更協調的建筑材料；（9）選擇適宜的植物種類；（10）建設、拆除和使用過程中再循環計劃。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法uBIM建筑性能分析流程建筑性能分析流程BIM模型建立 基于項目全生命周期的BIM模型是對綠色建筑評估各項指標的基礎，BIM模型的各類信息可用于各個方面的分析與評估，如基于BIM模型的空間信息和材料信息，可以研究針對綠色建筑認證的成本分析、

42、能量分析等。這些性能分析成果與BIM在項目全生命周期中的變化和積累相互呼應，如能量分析、投資分析和成本分析等，都是隨著BIM模型全生命周期各個階段的變化而變化。建模必須忠實于圖紙的設計方案，一般在設計過程中，設計人員會根據圖紙進行建模。模型建立后，需要對設計方案進行調整時，設計人員可直接在模型中進行調整，直到得到滿意的結果，并最后將結果反映到圖紙上。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法邊界條件數字化建筑物間距、體型、高度和圍護結構熱工參數以及可利用的節能技術等與其所在地區的氣候條件關系密切。利用氣象數據，通過Weather Tool等工具進行建筑所在地的氣象分析，給建筑設計提供數據支持。以氣象

43、數據為例，可以進行以下一些分析。（1）最佳朝向與最佳舒適度區域分析如下圖所示，左圖中，黃色部分表示最佳位置，綠圈表示全年各方向平均輻射量，紅色箭頭表示最熱的三個月中最大輻射量的方向，藍色箭頭表示最冷的三個月中最大輻射量的方向，綠色箭頭表示全年平均輻射量最大的方向，黃色箭頭表示最佳朝向，且從圖中可以明顯看出哪個朝向適合利用太陽能。右圖黃色區域為熱舒適區間，藍色區域表示逐日的頻率（以點形式繪制全年8760h的溫濕度數據）。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法（2）太陽輻射分析下圖為最佳朝向位置的太陽輻射：紅色區域代表過熱期，藍色代表過冷期，粗黃線代表該方向上太陽直射的平均值，為太陽能的合理利用提供

44、了數據支持。最佳朝向與最佳舒適度區域分析二 BIM建筑性能數據處理和計算方法太陽輻射分析（3）自然通風分析合理的自然通風對建筑的能耗和提高室內空氣質量以及舒適性至關重要。合理的通風組織一方面可以在夏季帶走室內熱量，減少空調使用從而起到節能的作用；另一方面，還有助于室內空氣流動，保證建筑室內空氣質量。Weather tool集成氣候分析工具能夠根據典型氣候數據對建筑周圍的風環境進行分析，下圖為室外風環境分析。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法室外風環境分析（4）相對濕度分析相對濕度是指單位體積空氣中實際所含的水氣多少，它將影響建筑的能耗和舒適度。如下圖所示，是建筑所在地區的逐時相對濕度分布圖示

45、，圖中的綠色表示逐時相對濕度。由圖可知，該地區空氣相對濕度的變化趨勢基本與氣溫保持一致，在處于過渡季節的時間里，相對濕度的晝夜變化較大二 BIM建筑性能數據處理和計算方法逐日相對濕度分布 在滿足使用功能的前提下，如何讓人們在使用過程中感到舒適和健康是建筑環境領域研究與應用的主要內容。其中，尋找室內舒適性、建筑能耗、環境保護之間的矛盾平衡點是亟待解決的問題。由BIM軟件平臺構建的深度BIM（詳細建筑信息模型）通過軟件輸出為不同的數據格式，根據室內環境應用方向的不同，選擇合適的數據格式，再輸入到專業的分析軟件中，就可以有效解決數據一致性的問題，提高建模效率。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法指標

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撐。根據分析方向的要求將詳細建筑信息模型中的信息提取、簡化、整理后，轉化為不同的文件格式，再導入到各專業分析軟件中進行專業分析。（1）明確建筑物需要進行分析的對象和內容。主要進行建筑所在地的氣象數據分析、舒適度分析與被動技術應用分析、采光分析、能耗模擬與分析、聲環境分析、熱環境模擬、煙氣模擬分析和人員疏散模擬等。（2）將詳細建筑信息模型進行必要的拆分和刪減。根據分析對象和性能化需求，整理成不同的模型。根據以往的實際操作經驗，本工作在Revit軟件平臺中完成較為便利。（3）將整理好的對象文件通過Revit軟件平臺和相關軟件導出為不同的文件格式。不同

47、的數據格式對應于建筑不同性能分析目標。（4）根據專業分析工具的需要將不同的數據格式導入，對局部進行調整，補充不完善的信息和丟失的信息。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法uBIM建筑性能分析指標計算方法建筑性能分析指標計算方法不同建筑性能指標的應用（1）規劃設計方案分析與優化：根據建筑規劃布局、場地分布、建筑單體數據、道路設計、環境設計等信息進行規劃方案的各項經濟技術指標分析，對日照、土地資源利用、綠化方案、區域環境影響等指標進行控制，并根據綠色建筑評價標準等相應規范要求進行方案優化。（2）節能設計與數據分析：結合國內各種標準規范，基于BIM技術建立建筑能耗分析的三維可視化模型，完成建筑能耗分

48、析模型分析數據生成、建筑能耗分析結果數據的處理與直觀可視化模擬，實現在設計過程中結合節能標準進行預期控制。（3）建筑遮陽與太陽能利用：根據BIM建筑信息模型數據，結合各地日照數據與標準規范，以數字仿真手段計算真實日照情況及周邊環境，對建筑遮陽板形狀進行方案優化設計。（4）建筑采光與照明分析：基于BIM建筑信息模型數據，進行周邊環境影響下的建筑室內采光計算分析；根據分析結果，對周邊環境影響下的室內采光設計進行優化。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法（5）建筑室內自然通風分析：結合BIM建筑信息模型數據，建立多區域網絡分析模型。（6）建筑室外綠化環境分析：根據植物綠化設計對生態環境的各項影響因素

49、，如調節溫度和空氣濕度、防風固沙、防止水土流失、吸收二氧化碳放出氧氣、吸收有毒氣體、吸塵滯埃、殺菌抑菌、衰減噪聲等，結合三維建筑信息模型數據，列出各項影響參數，最后納入生態園林的評價標準。（7）建筑聲環境分析：基于BIM建筑信息模型數據建立模擬聲環境。包括聲場邊界條件的界定、聲源的確定。以一種合理的方式建立聲線數量和聲音強度之間的數量關系，根據確定的聲線數量計算聲音的強度對建筑環境的影響，將分析計算結果以可視化方式進行模擬。二 BIM建筑性能數據處理和計算方法分析技術流程基于三維圖形平臺，對建筑在方案設計、結構體系、材料使用、能源消耗等方面的數據進行提取、計算與分析。根據建立的三維建筑信息模型，并在模型中集成各專業的相關數據，研究數據交互、處理與分析方法；研究對建筑總體布局、規劃方案、設計方案、結構體系、建筑材料、供熱制冷、溫室效應、人工照明、室內通風、建筑聲環境及日照質量等因素進行數據統計與分析。基于分析結果對綠色建筑設計方案進行量化分析，并根據綠色建筑設計要求對相應各專業設計進行優化調整。其主要技術流程如下圖所示。ThanksThanks