基于BIM的深化设计与性能

第三章基于BIM的深化设计与

性能分析目录01/概述02/基于BIM的建筑参数化设计03/基于BIM的建筑集成化设计04/基于BIM的建筑性能分析05/基于BIM的设计优化与实现本章主要内容06/BIM设计成果交付07/典型案例：BIM能耗分析08/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，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01/概述02/基于BIM的建筑参数化设计03/基于BIM的建筑集成化设计04/基于BIM的建筑性能分析05/基于BIM的设计优化与实现本章主要内容06/BIM设计成果交付07/典型案例：BIM能耗分析08/复习思考题一参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：与传统的设计模式相比，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的建筑参数化设计基于BIM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的建筑参数化设计基于BIM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。三建筑参数化设设计的方法及建造造技术“一个特性”与““一个平台”建筑参数化模型关关联性建筑参数化模型除除了能体现建筑的的空间形态之外，，它的组成元素之之间还存在着关联联性。所谓的关联联性是指在参数化化模型中，元素与与元素或者元素与与整体之间存在着着逻辑上的关联特特性，当对参数化化模型中的参数做做出修改时，在逻逻辑关联下的其他他部分也会按照事事先建立的参数关关系发生相应的变变动。基于信息模型技术术的参数化设计平平台在传统的工作模式式中，各个专业领领域人员工作配合合的集成度并不高高，而BIM的出现改变了这一一点，它提供了一一个良好的建模平平台供各种不同专专业领域的技术人人员实现信息的交交换和共享。三建筑参数化设设计的方法及建造造技术数控技术下的复杂杂形体建造无纸化设计与建造造无纸化设计就是一一种从文件到工厂厂的设计与建造方方式：即将在计算算机中建立的设计计对象的电子模型型发给建筑部件的的加工工厂，工厂厂将模型分解为不不同的建筑构件并并利用数控机床等等设备进行加工，，最后将构建成品品运送至施工现场场进行安装。复杂形体的制造加加工技术目前，常用于建筑筑领域的数字化制制造方法主要有两两种：数控机床技术（ComputerNumericalControl)：是指可以通过事先先编辑的精确指令令进行自动加工的的机床。快速原型技术（RapidPrototyping)：是一系列通过计算算机辅助设计的三三维数据来快速生生成或装配成比例例实体模型的技术术。目录01/概述02/基于BIM的建筑参数化设计计03/基于BIM的建筑集成化设计计04/基于BIM的建筑性能分析05/基于BIM的设计优化与实现现本章主要内容06/BIM设计成果交付07/典型案例：BIM能耗分析08/复习思考题一集成化设计集成化设计的概念念与起源集成化设计是一种多专业配合合的设计方法，在在设计过程中，通通过整合各个方面面的设计要素来实实现高性价比的建建筑。集成化设计的起源源：回溯至20世纪90年代的北北美，在在一个名名为C-2000的项目中中，设计计人员采采用了简简化设计计、低造造价的技技术，在在完全达达到了建建筑性能能设计目目标的基基础上还还降低了了费用。。因此，，C-2000流程被称称为集成成化设计计流程的的雏形。。集成化设设计的内内涵与特特征集成化设设计具有有较强的的综合性性，要将所所有相关关专业的的知识与与技术结结合起来来，尽量量提升建建筑物的的性价比比。从技术的的角度来来说，集成化设设计具有有集成化化的特征征，要将各各类技术术与设计计目标结结合起来来。其次，设计可可以根据据实际情情况不断断进行调调整和更更新，满满足多方方需求。。最后，其不再再是资本本与能源源的简单单聚集，，而是有有效协调调新材料料和新技技术，既既要考虑虑建筑的的功能性性，同时时还要提提升建筑筑对环境境的适应应性。一集成成化设计计集成化设设计方法法的特点点以设计目目标和技技术集成成为中心心；融合相关关技术集集群和社社会条件件的本地地化响应应；以信息为为基础，，以网络络为媒介介；涵盖多学学科；具有自我我更新和和调整的的能力；；以标准化化设计为为导向；；设计形式式多样化化。集成化设设计方法法的流程程集成化设设计流程程可以分分为不同同阶段，，其中概概念设计计阶段、、初步设设计阶段段、深化化设计阶阶段是主主要的阶阶段。每每个阶段段都要求求有独立立的循环环，并对对贯穿整整个设计计流程的的设计目目标和准准则不断断地进行行检验。。一集成成化设计计集成化设设计与BIM的关联性性虽然集成成化设计计方法相相比传统统设计方方法有较较大的优优势，但但集成化化设计也也存在一一些缺陷陷。比如，多多种设计计制约因因素的集集成，会会导致建建筑师在在设计时时很难考考虑全面面。因此此需要一一个以建建筑信息息为核心心而构建建的平台台，打破破集成化化设计在在实际运运用过程程中的瓶瓶颈。BIM是目前最最能有效效实现和和稳定支支持集成成化设计计方法及及其流程程的平台台，借助BIM平台可以以实现建建筑集成成化设计计方法及及其应用用。BIM通过“集集成”的的方法串串联起整整个建筑筑流程主主线，其其中包括括设计、、生产、、施工、、装修和和管理等等整个过过程，服服务于从从设计到到运营维维护等整整个建筑筑生命周周期，通通过数字字化与信信息化模模拟整个个系统的的各个元元素，从从而实现现整个建建筑产业业链的信信息化协协同。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势3D可视化可视化（Visualization）是利用用计算机图图形学和图像处理理技术，将数据据转换成成图形或或图像在在屏幕上上显示出出来，并并进行交交互处理理的理论论、方法法和技术术。它涉涉及到计计算机图图形学、、图像处处理、计算机视视觉、计算机机辅助设设计等多多个领域域，成为为研究数据表示示、数据处处理、决决策分析析等一系系列问题题的综合合技术。。首先，BIM本身就是是一种可可视化程程度比较较髙的工工具，而而可视化化是在BIM基础上的的更高程程度的可可视化表表现；其次，由于BIM包含了项项目的几几何、物物理和功功能等完完整信息息，可视视化可以以直接从从BIM模型中获获取需要要的几何何、材料料、光源源、视角角等信息息，不需需要重新新建立可可视化模模型。可可视化的的工作资资源可以以集中到到提高可可视化效效果上来来，而且且可视化化模型可可以随着着BIM设计模型型的改变变而动态态更新，，保证可可视化与与设计的的一致性性；最后，由于BIM信息的完完整性及及其与各各类分析析计算模模拟软件件的集成成，拓展展了可视视化的表表现范围围，例如如多维模模拟、突突发事件件的疏散散模拟、、日照分分析模拟拟等。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势建筑性能能的模拟拟与分析析虽然没有有BIM也能进行行模拟，，但是没没有BIM的模拟和和实际建建筑物的的发展变变化是没没有关联联的，实实际上只只是一种种可视化化效果。。“设计-分析-模拟”一体化才才能动态态表达建建筑物的的实际状状态，设设计一旦旦产生变变化，紧紧跟着就就需要对对变化后后的设计计进行不不同专业业的分析析研究，，同时需需要把分分析结果果即时模模拟出来来，供业业主对此此进行决决策。目前基于于BIM的模拟主主要有以以下几类类：（1）设计阶段段：日照模模拟、视视线模拟拟、节能能（绿色色建筑））模拟、、紧急疏疏散模拟拟、CFD模拟等；；（2）招投标和和施工阶阶段：4D模拟（包包括基于于施工计计划的宏宏观4D模拟和基基于可建建造性的的微观4D模拟），，5D模拟（与与施工计计划匹配配的投资资流动模模拟）等等；（3）销售运营营阶段：基于web的互动场场景模拟拟，基于于实际建建筑物所所有系统统的培训训和演练练模拟（（包括日日常操作作、紧急急情况处处置）等等。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势信息数据据的交换换信息是BIM的核心，，BIM模型是一一个富含含项目信信息的三三维或多多维建筑筑模型。。因此，，通过分分析信息息和数据据在BIM模型中的的存在形形式以及及交换方方式等问问题可以以体现BIM在集成化化设计中中对信息息整合的的优势。。数据交换换的格式式BIM模型的优优点是该该模型并并不总是是必须手手动重新新创建或或修改，，而是可可以直接接生成一一个以BIM为基础的的模型的的几何形形状。其其次，利利用现有有的和增增强的数数据库，，输入假假设可以以随时分分配（重重新分配配）的空空间，这这将允许许更大的的特异性性、准确确性和投投入成本本，最终终更能代代表实际际建设占占用的程程度。此此外，基基于BIM的过程是是可重复复的和透透明的。。要实现以以上这些些不同类类型、不不同专业业、不同同阶段的的信息应应用，就就必须解解决一个个关键问问题：信信息交换换和共享享。而要要实现这这点，就就必须有有一种交交换双方方之间互互相认可可的机制制，这种种机制可可以是某某种协议议，也可可以是某某种标准准，可以以是公开开的，也也可以是是非公开开的。目目前，世世界范围围内通行的公公开信息交换换标准有三种：：IFC、CIS和XML。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势信息交换换的四种种方式信息交换换是企业业或一个个企业的的产品和和项目的的数据容容量的电电子版本本之间的的管理和和沟通的的过程中中，设计计、施工工、维护护和业务务之间的的互操作作性。事实上，，无论是是企业或或企业内内不同系系统之间间的互操操作性信信息，还还是在不不同软件件之间的的互操作作性信息息，归根根结底是是多方、、多层次次信息的的交流。。信息源源不同，，实现语语言、工工具、格格式和手手段之间间的互操操作性可可能有所所不同。。从软件使使用的角角度来分分析，主主要有直直接双向向、直接接单向、、中间翻翻译和间间接互动动关系这这四种。。（1）直接双向向直接双向向互操作作意味着着两个软软件之间间的转换换需要对对软件本本身进行行处理，，也可以以将数据据修改后后，再返返回到原原来的软软件中去去，需要要的人工工干预很很少。这这种类型型的信息息互操作作，效率率高，可可靠性好好，但它它也受技技术条件件和水平平的限制制。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势直接双向向示意图图如下：：（2）直接单向向直接单向向互操作作性意味味着数据据可以从从一个软软件输出出到另一一个软件件，但不不能转换换还原。。一个典典型的例例子是BIM建模软件件和可视视化软件件之间的的互操作作性信息息，可视视化软件件的BIM模型进行行渲染后后，数据据将不会会返回到到原来的的BIM模型。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势直接单向向的示意意图如下下：（3）中间翻翻译信息在两两个软件件之间的的互操作作性，需需要依靠靠相互识识别的中中间文件件，这种种信息互互操作模模式，称称为中间间翻译的的互操作作性。这这一信息息的互操操作性，，容易导导致信息息丢失。。DWG是最常用用的一种种中间文文件格式式，如今今已成为为二维CAD的标准格格式。依依靠设计计软件生生成的DWG文件将软软件的几几何属性性信息以以数量及及流量的的形式表表现出来来。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势中间翻译译信息交交换方式式如下图图所示：：（4）间接互动动信息间接接的互操操作性，，需要借借助人工工手段的的转换，，从一个个软件到到另一个个软件，，在某些些情况下下需要手手动重新新输入数数据，有有时可能能还需要要重建几几何数据据。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势间接互动动信息交交换方式式如下图图所示：：协同作业业从某种意意义上说说，协同同是集成成化设计计的最主主要的特特征，也也是集成成化设计计具体的的体现，，而BIM平台能最最好的支支撑协同同和协作作，最大大效能的的发挥协协同的合合力。协同的两两个基本本要素协同作业业有两个个基本要要素：一一个是协同的方方法或者者渠道，另外一一个是协同的内内容或者者实体。二基于于BIM的集成化化设计的的主要优优势目前来看看，协同同设计就就是指基基于网络络的一种种设计沟沟通交流流手段，，以及设设计流程程的组织织管理形形式。协协同作业业的核心心在于数数据，以以数据为为核心，，数据的的创建、、管理、、发布成成为信息息化的基基本定义义。协同的类类型协同设计计又细分分为平面协同同设计、空间协同同设计、平面与空空间实时时关联设设计、以及互用技术术，这是设设计软件件本身具具备的协协同功能能。（1）平面协协同设计计平面协同同设计是是以外部部参照功功能为基基础的标标准格式式文件之之间的文文件级协协同，是是一种文文件定期期更新的的阶段性性协同设设计模式式。（2）空间协同设设计空间协同设计计也叫3D协同，具体可可以分为专业业内和专业间间的协同设计计。①专业内空间协协同设计：是是一种数据级级的实时协同同设计模式。。②专业间空间协协同设计：当当每个专业都都有了3D工程信息模型型文件时，即即可通过外部部链接的方式式，在专业模模型（或系统统）间进行管管线综合设计计。二基于BIM的集成化设计计的主要优势势（3）平面与空间间实时关联设设计简单来说，实实时关联设计计是指设计人人员在平面图图里操作的过过程中，对某某个构件或者者轴线等进行行修改和编辑辑时，模型相相应做出自动动更改。并且且，之后的立立面图、剖面面图、节点详详图也会随之之变更，省去去了手动重复复更改的工作作量，也避免免了可能的操操作错误的产产生。这种实实时关联设计计对复杂建筑筑设计尤为有有利。（4）互用技术BIM在信息处理、、交换、整合合等方面具有有先天的优势势，基于这些些有利条件，，BIM能够很好的实实现信息的互互用与共享。。所谓互用是指指不同程序之之间通过使用用公共的交换换格式集合、、读写相同的的文件格式和和使用相同的的协议进行信信息交换的能能力。三概念设计计阶段目前建设项目目种类非常多多，对于不同同的项目类型型其设计过程程的划分可能能也会有所不不同，这里主主要以新建建建筑为例，并并将其设计过过程主要划分分为概念设计计、初步设计计、深化设计计和后期设计计四个阶段，，通过这四个个阶段来论述述整个集成设设计的应用流流程。概念设计即为为设计初始阶阶段建筑师对对方案的构思思，是设计阶阶段中最具创创造性的部分分。设计文件的收收集与整理在概念构思阶阶段，设计师师需要了解来来自项目任务务书、场地状状况、当地气气候、场地规规划条件等庞庞杂的信息。。对这些信息息的收集、分分析、整理，，有利于方案案的设计。场地模型和形形体推敲完成基地条件件与信息的收收集工作，建建筑师需要结结合调研结果果对基地条件件进行详细梳梳理。通常，，当建筑地形形较为复杂时时，在规划设设计阶段就要要进行详细的的地形分析，，可以利用BIM技术与GIS技术相结合的的方式对地形形进行快速的的空间分析，，包括高程、、坡度和坡向向等分析，为为后期设计提提供一些新的的方法和思路路。三概念设计计阶段概念模型分析析常用的概念模模型分析一般般包括节能分析、交通分析、景观分析等等。BIM平台在绿色节节能分析方面面应用非常广广泛。前期对对场地环境、、气候因素等等进行了调研研与信息收集集，接下来需需要在此基础础上对建筑的的总体布局、、朝向、体量量等进行探讨讨。在前期概概念阶段，基基于BIM平台的节能设设计可实现以以下目的：（1）整体布局。对建筑布局局进行模拟分分析，通过多多种布局方式式的对比选出出最优方案；；（2）建筑朝向。对当地气候候环境进行模模拟，包括风风、光、热等等模拟，综合合考虑各种影影响因素，进进而确定合适适的建筑朝向向；（3）建筑体量。体量对能耗耗、通风及日日照都会造成成很大影响，，对不同体量量形式进行模模拟分析，对对比选取适宜宜的节能建筑筑体量。三概念设计计阶段基于BIM平台还能实现现多种分析软软件的数据协协调，比如Ecotect、Airpark等专业的节能能分析软件。建模软件与Ecotect的数据交换示示意图如下图所示：：为使概念设计计的体量关系系在各方面都都满足设计要要求，还需要要对其进行经经济指标分析析，包括统计面积、体形系数、容积率、建筑密度等技术指标。。四初步设计计阶段概念设计阶段段对建筑的体体块组合以及及材质做了初初步的推敲，，接下来设计计人员会对其其进行深化设设计。这一过过程中，设计计人员将通过过具体的设计计手段综合解解决各种设计计问题，这是是建筑方案设设计阶段中较较为复杂的过过程。结构介入——体系营造这个阶段所指指的结构设计计并不需要结结构专业的介介入，而是从从结构形态与与体系的角度度来进行研究究。从概念设计的的初步体量入入手，构建结结构体系，根根据形态与结结构的发展，，分为正交体系网格格和非正交体系网网格两大类。正交体系网格格——基于普通的梁梁板柱结构正交网格体系系是一种常见见的结构网格格体系，主要要适用于比较较规整的建筑筑形态，分为为框架结构、、承重墙结构构、平板网架架结构。四初步设设计阶段正交体系网网格结构分分类如下表所示示：四初步设设计阶段非正交体系系网格——复杂形体的的异变结构构体系随着建筑的的形体与结结构越来越越复杂，正正交体系网网格己无法法适应，逐逐渐发展出出多维的、、非线性的的网格结构构。这些网网格结构的的生成策略略可源于轴轴线的交叉叉，也可源源于单元体体或交叉节节点的重复复。其在二二维图案上上可通过镶镶嵌、分形形得到，而而在三维组组织上有编编织、榫卯卯、互承、、张拉等方方式。网格格不仅可在在平面上操操作生成表表皮肌理，，同时也可可在三维曲曲面和空间间中操作生生成复杂的的结构系统统和空间形形态而完成成“构形”这一过程。。材料介入——知觉属性材料的知觉属性主要包括质感和色彩感。这两种属属性共同体体现了不同同材质的外外在知觉属属性表现。。材料主要可可以分为六六大类，即即玻璃、砖砖、石、木木材、金属属和混凝土土。材料的的色彩与质质感能传达达特殊的感感性魅力，，不同的材材料通过人人的知觉能能够引起不不同的心理理反应，比比如平和、、冷漠、温温暖、厚重重、轻盈、、高贵等。。四初步设设计阶段材料分类及及视觉特征征如下表所所示：四初步设设计阶段空间组织建筑存在的的首要目的的是要提供供一个可供供预设活动动发生的空空间场所，，以满足某某种功能的的需求。因此功能及及其相关属属性是影响响建筑空间间组织的重重要因素。。建筑空间间首先要考考虑的是满满足使用功功能方面的的需求，进进而应该追追求精神与与艺术方面面的需求。。如果把满满足人们使使用功能的的空间称之之为“使用空间”，把满足精精神与艺术术需求的空空间称为“视觉空间”的话，那么么建筑的空空间应该是是二者的有有机结合体体。BIM是对现实情情况的一个个虚拟，反反映建筑的的真实情况况。BIM模型解决了了一般形体体建模软件件的不足，，将建筑外外观与空间间形态关联联起来。建建筑师可以以设置不同同的视点对对空间进行行观察，同同样也能对对场景进行行虚拟漫游游动画，对对整体空间间序列进行行推敲研究究。五深化设设计阶段深化设计阶阶段分为三三个部分：第一个部部分是针对对复杂的结结构进行形形态优化；；第二个部部分是对通通过材料介介入以及结结构介入方方式所建立立起来的BIM模型进行分分析，包括括材料的热热工性能、、结构的力力学分析等等等，通过过这些初步步分析用于于指导后续续的集成设设计；第三三部分则为为施工图设设计部分，，主要对结结构的节点点进行设计计。结构介入——几何优化对于基于梁梁板柱的正正交网格体体系结构形形态，非正正交网格体体系结构更更为复杂，，其结构的的形态也直直接影响着着建筑的形形态与造型型。非正交交网格体系系结构，其其主要形态态是曲化和和运动感，，曲化的结结构体最终终支撑起流流线型的屋屋面、曲面面的墙体等等。计算机技术术正影响着着建筑理念念、建筑形形式的创新新。建筑领领域逐渐形形成了一种种新的美学学范式。结结构形态的的动感就是是一个重要要的美学特特征，其往往往利用倾倾斜、扭转转、弯曲、、波浪形等等手法，使使形体产生生失稳、失失重的不定定势态，进进而实现动动态的结构构。五深化设设计阶段模型分析——结构与材料料分析建筑初步设设计阶段已已经确定了了建筑的结结构体系，，梁、板、、柱等各个个结构构件件都已经建建立起来。。随着结构构计算的不不断深入，，需要分析析单个构件件在整个结结构体系中中的受力情情况。但是是实际上结结构的受力力是非常复复杂的，很很难用单纯纯的受力状状态来对其其进行描述述。结构设计需需要创建结结构分析所所用到的结结构分析模模型。例如，构构件边界条条件、结构构荷载、梁梁板柱分析析模型等。。除了一般般的线性静静定结构分分析外，对对于一些复复杂结构也也需要非线线性分析，，包括重力力二阶效应应分析、塑塑性铰分析析、索单元元分析、单单向拉、压压杆和约束束分析等，，承载这些些信息的模模型就是结结构分析模模型。RevitStructure只是一个结结构建模软软件，并不不具备结构构分析功能能，它需要要与其它专专业结构分分析软件协协同工作。。目前能够与与BIM软件对接的的主要分析析软件包括括ETABS、STAAD、Robot等国外软件件，还有PKPM、盈建科等等国内软件件，它们都能能实现模型型信息的相相互传递。。五深化设设计阶段前面所讨论论的材料选择主要是从知知觉角度去去进行的。。在面向实实际建造时时，墙体应应该有其内内部构造，，此时应该该考虑其力力学性能以以及热工学学性能等物物理属性。。根据不同同的需求，，建筑外围围护的做法法有很多。。从节能的的角度来讲讲，外围护护材料可以以包含采光光、通风、、防湿、保保温、防风风、防眩光光、防视线线干扰，提提供视线联联系、安全全、保安、、防火、获获取能源等等内容。下图为建筑材料料的节能需需求。BIM还可以帮助助设计人员员针对每一一特定部分分建筑维护护结构的得得失热量进进行分析，包括：外外围护结构构得热和散散热量、门门窗得热、、散热和冷冷风渗透量量、室内围围护结构热热传递量等等。五深化设设计阶段详图设计——结构节点设设计建筑构造节节点并不仅仅是是为了满足足构件连接接而设计的的，同时也也是工艺品品质的最终终体现。如如果节点的的连接方式式得到充分分的表现，，看上去合合乎逻辑，，那么必然然会表现出出独特的美美感。因此此在对节点点进行设计计时，应该该遵循结构构的逻辑、、建造的逻逻辑以及机机械的逻辑辑。一方面，建建筑形式与与建筑构造造密切相关关，不同的构构造方式会会通过不同同的建筑形形式表现出出来，设计计人员在进进行选择时时，需遵循循局部服从从整体构思思的原则。。建筑结构节节点设计应该是对整整体结构概概念的落实实或反映，，所以要关关注其应有有的连贯性性。但是，，建筑的连连贯性与结结构的连贯贯性不同，，有些节点点需要突出出，而有些些则需要隐隐藏起来，，否则将会会降低建筑筑的整体性性，使整体体形象过于于繁杂。另一方面，，以“精确设计—工厂预制—现场装配”为特征的工工业流程化化的建造方方法也逐步步取代了工工匠纯手工工的传统建建造方法，使得节点点构件加工工与建造的的精确度大大幅提高。。利用计算算机和信息息技术，通通过参数化化的设计方方式，还可实现个性化化的设计。。六后期设设计阶段后期阶段主要是在BIM平台上将建建筑、结构构、机电等等各个系统统整合起来来，进行碰碰撞检测、、管线综合合以及对复复杂空间定定位等操作作。应用BIM技术进行集集成设计，，在满足各各个阶段性性要求的同同时，也在在为后期设设计阶段的的集成做准准备工作，，从而实现现全专业的的信息集成成。经过后后期设计阶阶段，赋予予建造信息息的建筑构构件可以被被工业化加加工生产，，实现定制制化、个性性化的建筑筑工业。集成方式RevitArchitecture可以通过设设置工作集来实现同专专业的配合合以及不同同专业的协协同工作。。链接模式也也是一种集集成方式，链接模式式的操作方方式类似于于CAD的外部参照照，只是作作为参考，，不能对其其进行编辑辑。链接模式主主要应用于于以下几种种情况：第一种情情况是场地地内有多个个单体建筑筑，因此可可以分开建建模。第二二种情况是是由于建筑筑形体非常常庞大，一一个人很难难完成，可可以基于功功能或者其其它原则把把建筑拆分分为不同的的部分，每每个成员负负责其中的的一部分，，最后通过过链接集成成到一个模模型中。第第三种情况况是通过链链接模式实实现不同专专业之间的的数据协调调，比如可可以通过链链接把暖通通专业的模模型集成到到建筑中去去。六后期设设计阶段空间定位在空间定位位方面，BIM的三维可视视化技术较较传统的二二维模式具具有很大优优势。以上海中中心大厦每每区设备层层为例，它它既是设备备空间，同同时也是该该区的结构构加强层，，空间桁架架非常复杂杂，如果用用二维CAD来表达其结结构关系将将会花费大大量的时间间和精力。。随着设计的的不断深入入，一旦方方案进行调调整，就要要再重复一一次先前的的工作，给给设计带来来了很多不不便，而如如果利用RevitStructure搭建BIM模型就可以以很容易地地对方案进进行调整，，包括构件件尺寸、类类型等等，，各平面立立面都能自自动更改，，从而节省省了设计绘绘图及调整整的时间。。下图为基于BIM的上海中心心空间定位位图。六后期设设计阶段碰撞检测在碰撞检测测方面，尽管原来来的二维行行业标准在在很长一段段时间里推推动了设计计的发展，，但由于建建筑本身是是一个三维维空间的建建构过程，，在三维转转二维的过过程中产生生专业碰撞撞不可避免免。而随着着BIM设计的方兴兴未艾，直直观的三维维模型轻易易地解决了了这一问题题，既可以以直接观察察到各系统统的碰撞冲冲突，也可可通过碰撞撞检测软件件（如Navisworks）来完成，，因此极大大程度上减减少了错、、碰、漏等等设计差错错，能够直直观地表达达空间特征征，反映实实际建造情情况。在管线综合合方面，显然三维维的管道系系统更能直直观的反映映真实的空空间状态，，还是以上上海中心塔塔楼设备层层为例，由由于多而复复杂，在空空间中的排排布变化很很多，二维维图纸上很很难清楚的的表达彼此此间的关系系。如果通通过RevitMEP搭建BIM三维管道设设备模型，，就能很便便捷地检测测出各专业业间的设计计冲突并直直观地呈现现出来，然然后将检测测结果及时时反馈给各各专业设计计者进行调调整，并根根据调整再再次修改模模型，这样样反复几个个过程，最最终完成了了复杂的管管道综合。。通过这种种方式，BIM三维模型可可以帮助设设计师解决决很多空间间冲突与检检测难题，，提高了设设计的效率率与施工的的可行性。。目录01/概述02/基于BIM的建筑参数数化设计03/基于BIM的建筑集成成化设计04/基于BIM的建筑性能能分析05/基于BIM的设计优化化与实现本章主要内内容06/BIM设计成果交交付07/典型案例：：BIM能耗分析08/复习思考题题一建筑性性能分类建筑性能指指标分类随着社会经经济及城市市化的快速速发展，环环境问题日日益突出，，资源、能能源的枯竭竭，环境的的恶化等问问题已威胁胁到人类及及其子孙后后代的生存存。在此背背景下，针针对能源消消耗大户的的建筑领域域，世界各各国纷纷提提出绿色建建筑的理念念来寻求建建筑与自然然的和谐，，在满足舒舒适健康的的居住前提提下，实现现高效率地地利用资源源，将对环环境的影响响降到最低低。于是，，发展绿色色建筑便成成为政府与与业界的一一项共识，，是实现经经济发展与与环境保护护相向而行行的一个平平衡点。为了使绿色建筑筑的概念具有切切实的可操作性性，一些发达国国家相继开发出出适合不同国家家特点的绿色建建筑评估体系，，通过定量的描描述绿色建筑的的节能效果、环环境效益以及经经济性能等指标标，为决策者与与设计者提供参参考和依据。建筑性能常用指指标大致可以分分为以下几类：：建筑热工、噪噪声、风环境、、照度、日照、、能耗和舒适度度等。一建筑性能分分类绿色建筑与传统统建筑的差异与传统建筑相比比，绿色建筑主主要有以下几点点特征：（1）相较于传统建建筑，建筑本身身的能耗大大降降低；（2）绿色建筑尊重重当地的自然、、人文、气候，，因地制宜、就就地取材，因此此没有明确的建建筑模式和规则则；（3）绿色建筑充分分利用自然，如如绿地、阳光、、空气，寻求与与自然的和谐共共生。注重内外外部的有效联通通，其开放的布布局较封闭的传传统建筑布局区区别较大；（4）绿色建筑在整整个建设过程中中都十分注重环环保。绿色建筑的设计计与当地的气候候环境及其变化化是紧密相关的的，所谓因地制宜宜，是在建造的的过程中必须针针对当地特征采采用相应的方法法。绿色建筑往往与与可持续设计关关系密切。可持续代表的的是在不减弱自自然系统的健康康发展和生产能能力的基础上，，能够满足人类类需求的一种平平衡。一建筑性能分分类就目前而言，实实现可持续设计计主要有以下十十种方法：（1）选择发展基地地以促进小区宜宜居性；（2）发展灵活设计计以延长建筑寿寿命；（3）利用自然策略略保护并回收水水资源；（4）保证热舒适度度的同时提高能能效；（5）减少与能量使使用相关的环境境影响；（6）提高使用者健健康水平及室内内环境质量；（7）节约用水及水水资源再利用系系统；（8）利用与环境更更协调的建筑材材料；（9）选择适宜的植植物种类；（10）建设、拆除和和使用过程中再再循环计划。二BIM建筑性能数据处处理和计算方法法BIM建筑性能分析流流程BIM模型建立基于项目全生命命周期的BIM模型是对绿色建建筑评估各项指指标的基础，BIM模型的各类信息息可用于各个方方面的分析与评评估，如基于BIM模型的空间信息息和材料信息，，可以研究针对对绿色建筑认证证的成本分析、、能量分析等。。这些性能分析析成果与BIM在项目全生命周周期中的变化和和积累相互呼应应，如能量分析析、投资分析和和成本分析等，，都是随着BIM模型全生命周期期各个阶段的变变化而变化。建模必须忠实于于图纸的设计方方案，一般在设计过过程中，设计人人员会根据图纸纸进行建模。模模型建立后，需需要对设计方案案进行调整时，，设计人员可直直接在模型中进进行调整，直到到得到满意的结结果，并最后将将结果反映到图图纸上。二BIM建筑性能数据处处理和计算方法法边界条件数字化化建筑物间距、体体型、高度和围围护结构热工参参数以及可利用用的节能技术等等与其所在地区区的气候条件关关系密切。利用用气象数据，通通过WeatherTool等工具进行建筑筑所在地的气象象分析，给建筑筑设计提供数据据支持。以气象数据为例例，可以进行以下下一些分析。（1）最佳朝向与最最佳舒适度区域域分析如下图所示，左图中，，黄色部分表示示最佳位置，绿绿圈表示全年各各方向平均辐射射量，红色箭头头表示最热的三三个月中最大辐辐射量的方向，，蓝色箭头表示示最冷的三个月月中最大辐射量量的方向，绿色色箭头表示全年年平均辐射量最最大的方向，黄黄色箭头表示最最佳朝向，且从从图中可以明显显看出哪个朝向向适合利用太阳阳能。右图黄色色区域为热舒适适区间，蓝色区区域表示逐日的的频率（以点形形式绘制全年8760h的温湿度数据））。二BIM建筑性能数据处处理和计算方法法（2）太阳辐射分析析下图为最佳朝向位置置的太阳辐射：：红色区域代表表过热期，蓝色色代表过冷期，，粗黄线代表该该方向上太阳直直射的平均值，，为太阳能的合合理利用提供了了数据支持。最佳朝向与最佳佳舒适度区域分分析二BIM建筑性能数据处处理和计算方法法太阳辐射分析（3）自然通风分析析合理的自然通风风对建筑的能耗耗和提高室内空空气质量以及舒舒适性至关重要要。合理的通风风组织一方面可可以在夏季带走走室内热量，减减少空调使用从从而起到节能的的作用；另一方方面，还有助于于室内空气流动动，保证建筑室室内空气质量。。Weathertool集成气候分析工工具能够根据典典型气候数据对对建筑周围的风风环境进行分析析，下图为室外风环境分分析。二BIM建筑性能数据处处理和计算方法法室外风环境分析析（4）相对湿度分析析相对湿度是指单单位体积空气中中实际所含的水水气多少，它将将影响建筑的能能耗和舒适度。。如下图所示，是建筑所所在地区的逐时时相对湿度分布布图示，图中的的绿色表示逐时时相对湿度。由由图可知，该地地区空气相对湿湿度的变化趋势势基本与气温保保持一致，在处处于过渡季节的的时间里，相对对湿度的昼夜变变化较大二BIM建筑性能数据处处理和计算方法法逐日相对湿度分分布在满足使用功功能的前提下下，如何让人人们在使用过过程中感到舒舒适和健康是是建筑环境领领域研究与应应用的主要内内容。其中，，寻找室内舒舒适性、建筑筑能耗、环境境保护之间的的矛盾平衡点点是亟待解决决的问题。由由BIM软件平台构建建的深度BIM（详细建筑信信息模型）通通过软件输出出为不同的数数据格式，根根据室内环境