面向可持续设计的建筑信息模型组图

AutodeskBIM:面向可持续设计的建筑信息模型（组图）2023-10-22过去二十多年中，信息技术彻底变革了电影和音乐、飞机和烤箱、机械和娱乐设施的设计和生产方式。其中最有代表性的就是设计软件的应用让制造类产品的设计有了长足的进步。这些软件可以设计并分析部件的各种特性，从物理和操作特性，到热行为和制造要求。采用数字样机制造的产品不仅功能更加强大，制造成本也大大降低，而且外形更加时尚。建筑师和工程师现在正在使用相似的工具来设计建筑。其中最完善的一些工具可以对更广泛的特性提供持续、即时的反馈，功能远远优于传统的设计工具。借助这些工具，可轻松获得材料数量和特性、能源性能、照明质量、场地干扰以及新施工项目和翻新项目之间的假设比较等各类信息。这种建筑设计方法与使用传统CAD软件存在巨大差别，因此行业为它起了一个新名称：建筑信息模型（BIM）。在建筑的发展中交织着环保问题和日益攀升的能耗成本问题，建筑设计出现了一个日益壮大的领域——可持续设计，即在设计、施工和运营建筑时尽可能地减少环境影响的做法。绿色建筑对于大多人而言，建筑所造成的环境影响令人震惊：在美国，商用和住宅建筑消耗了近40%的总能源、70%的电力、40%的原材料和12%的淡水。它们排放出30%的温室气体，并产生1.36亿吨重的施工和拆毁废料（约2.8磅/人/天）。可持续设计旨在通过使用环保型的设计和施工做法来缓解建筑带来的负面影响。可持续设计的目标是建造“环保、可盈利、适合生活和工作”的绿色建筑。可持续设计并非全新概念。例如，纽约市的洛克斐勒中心建造于20世纪30年代，便应用了我们今天称之为“绿色”的设计元素——屋顶花园和可操控窗户。而70年代的能源危机和新兴的环保运动真正促成了环保设计的新纪元。可持续设计标准随着关注重心从太阳能加热向整体绿色设计方式的转变，资源保护工作和可持续设计在八九十年代开始壮大发展。1993年，北美建筑行业的一些领导者成立了一个全国性的可持续设计组织—美国绿色建筑协会（USGBC）。今天该组织引导着自发性认证体系LEED（LeadershipinEnergyandEnvironmentalDesign）绿色建筑评级系统的发展方向，该评级系统被广泛接纳为美国国家可持续设计标准。LEED评级系统根据下列5个领域的指定绿色建筑标准进行评分：场地设计、市内环境质量以及能源、材料和淡水的使用效率。LEED标准在美国全国范围内被联邦机构、州和地方政府以及热心的私营公司作为可持续设计的指导原则。较高的LEED评分（理论上最高评分为69）是对绿色建筑设计的认可，获得此类评分的项目可以从州政府和地方政府、甚至是一些致力于推广可持续设计的私人组织获得经济奖励和政策优惠。在全球范围内，也出现了一些相似标准。加拿大已经加入LEED项目，多个欧洲国家拥有自己的绿色评估项目，包括英国的BREEAM®（建筑研究环境评估方法）、荷兰的Eco-Quantum和瑞士的ecoinvent生命周期分析方法。图1

LEED认证得到各类建筑业主的推崇。（资料来源：USGBC，2004年9月）非营利性组织19%，私营企业25%，地方政府24%，州政府13%，联邦政府10%，其它9%。绿色成绩单娱尽管今天大商多数建筑项栏目在设计和皆建造过程中强很少考虑环互境问题，但馅不可否认，携最近建筑行气业对可持续崇设计的兴趣往日渐浓厚。券USGBC刻报告显示，督2002年同和2003稼年间的LE告ED认证项每目数量翻了芽一番。一份赢2003年奔的建筑行业好调查则显示丝，有近一半冈的受调查公耍司至少在一去个项目中应乳用了绿色建受筑原则。脱那可持续设竿计的成本如指何？不同的下建筑项目类理型和所选“见环保”设计则方法将决定刮建筑的施工板和运行成本扫显著减少或诊增加。长期傅生命周期评都估无疑能证妄明建筑的完衫美性能，但汤在当今竞争迅激烈的经济坏环境中，建冈筑开发商和到业主非常看舞重设计和建淋筑成本所带励来的经济效菊益。毅设计流程将弓需要更多资兽源，因为很邮多在设计后剥期才涉及的引设计和分析届任务现在需现要在设计早胃期完成，以检便完成各项钱可持续设计怠评估，而且护之前不曾涉死及的一些任阳务也被添加壁到了流程中坏（例如采光能分析现在成竭了例行步骤箩），成本分谨析会因此变英得更加复杂哈。BIM拥惨有专业技术酒的支持，可送以在标准设舍计流程中以逝副产品的形嚷式生成可用护于可持续设齿计、分析和涉认证的信息座，从而显著方降低设计成蝶本。废什么是BI社M?杏建筑信息模披型是一种创渐新的建筑设永计、施工和足管理方法，午由欧特克在塌2002年版提出。其主瓶要特点是可完以持续、即设时地提供高贿质、一致、详可靠的项目艘设计规模、裙进程和成本结信息。忙支持BIM蚀的技术很多坦，但Aut耐odesk同Revi炭t是专为B克IM而开发义的软件和解矿决方式，可纽为BIM提纽供最大优势世。因为它基垮于参数化建窗筑模型技术极，该技术使誓用关系数据敲库和行为模骡型来动态地唇捕捉和表现绝建筑信息。邮就像电子表港格是专门用凭来处理数据总的工具一样铅，基于参数败化建筑建模鸦技术的软件亿是一款专门炉用来设计建携筑的工具。抵和电子表格则相同，参数掩化建筑建模淘器中的任意润一处变更都父将即时反映且到所有位置道，模型将自御动全面更新洁，无需用户狠干预。雹胡

BI着M与可持续均设计懒但是目前许葡多数字建筑兔模型都不包狠含可持续建久筑设计的建愉筑模块，因租此不能为建妨筑性能分析策和评估提供税足够信息。行而传统的物源理模型和工跳程图根据C慢AD或对象鞋CAD解决霜方案中的图竿形来评估建和筑性能，这恶需要大量的病人员干预和屑解释说明，肿导致分析时凯间和/或成坚本显著增加奏。网Revit珠参数化建筑肠建模器用一语个包含关联这信息的综合区数据库来表絮示建筑。它翠不是以图形馆来描述设计组，而是在项趁目设计推进药过程中捕捉雾支持设计分展析所需的大便量数据。R平evit建灰筑信息模型腊已经转变了区业内人士对阅于如何在建蓄筑设计、施远工和管理中当应用技术的抓认识。捉因此，Re抄vit非常疤适合用来解梯决可持续设孕计专业人士肚日常工作中伍的问题，而户且今后还将耻具备新的建撑筑设计功能挂，例如全面保的能耗和生帖命周期成本诸计算功能，功从而方便建礼筑的评估和决优化。许多恢LEED评典估机构都要翠求建筑公司重提交申请项炒目的工程图喂。尽管大多赔数此类工程耳图可以使用蝶传统CAD缘软件来创建脉，但Rev使it可以在秋创建建筑信南息模型的过炕程中生成工格程图，因此骗更加高效。蝇而且该软件墓采用了参数笑化变更技术芒，可以随时摘协调变更并侦确保一致性雀。荷Revit肯模型包含着现许多其它可蔑持续设计和胆/或LEE膛D认证所需四的信息。例钢如，用户可何以模型中直悲接获得建筑胞组件明细表撒，从而确定侧材料重复使己用或回收利婶用的比例。涌他们还可以仰在模型中分点析和跟踪各粗种可持续性舌设计选项。本用户可以使躁用先进的可驼视化方法来固说服持怀疑熔态度的客户驴，向其证明乌绿色设计不闷仅美观而且艇性能更高。间参

设计裕优化茎在任何设计奉流程中，建刷筑团队都需夕要跟踪各类惊设计选项，粗直到拥有足我够信息来做盲出选择。例盲如，用户需宗要用更详细虹的图纸来跟救踪表达一个厕开放式办公牢室方案中的祥采光信息和饿视图，从而渗确保图档满里足法规和环劫保要求。这劲两个选项可悔在随后用于陶执行更详细粪的日光设计样分析。飘Autod榨eskR俭evit建匹筑信息模型谷可以优化设淋计，建筑师导可以利用一础个模型同时伍开发并分析颈多个设计备辆选方案（绿因色或非绿色跃）。设计选饥项可以根据戴可视化、量范化和假设分键析需要开启栋/关闭，还悉可以长时间芬保存（甚至定可以持续到田设计流程的仍后期），并开在制定关键铸设计决策时叫融入、放弃阵或归档。怜这样，用户由可以轻松检较查不同级别坚LEED认倘证（或实现末同一级别认吧证的不同方费法）对应的悬各种可持续抖设计选项的肃假设分析，坊并将这些信研息完整地保或存在Rev哀it建筑信仰息模型中，狂从而长时间验保存优秀创闪意，随时供拉评估之用。彻设计优化案吼例分析：S勿kyscr套aper祝Digit译al协Skysc画raper钳Digi斗tal成立蚂于1992脚年，是一家骨专门致力于疾为各种客户阅提供三维技傲术和服务，偷从而提高客灯户工作效率凶的公司。现场在，Sky仪scrap再er的独特扬数字工具涉帝足各行各业斯，如公共机集构、教育、荡企业、政府成、休闲和娱得乐等。抬Skysc口raper命最近承接的悟一个项目是阵负责修缮一载个位于北卡感罗来纳州夏以洛特市的1害4层大楼，博该大楼是一希家大型金融照公司的总部订。为了支持捉采光分析，滴Skysc延raper询为该项目开莫发了一系列盛设计选项，粉全都存储在炎建筑信息模川型中。现在戏，Revi晴t客户正在慈使用建筑信乡息模型从事脂各种可持续脉设计活动，董包括设计优涂化、可视化俊、采光、能定源分析、工经程量计算和太规范管理等扫等。六Skysc腥raper迁Digi拥tal拥有隙4年的Re熊vit建筑蝶信息建模解轿决方案使用妨经验，并在秩最近的一个理建筑修缮项迅目中广泛使治用了模型中来的设计选项腊特性。随着队设计的逐步旅进展，Sk袋yscra攀per可以痒利用处于活屿动状态的各绒种设计选项薪，在示意图孩、设计开发农和施工图档衣阶段研究多汤种日光方案映。通过在一敬个文件中包叶含多个设计田选项，他们胸可以随着项挺目的推进在开这些选项中释灵活选择。血例如，他们房可以在早期笋简单的体量驴造型和更加胃精确、详细臭的解决方案穴之间进行切画换，如图2雄所示。薄图2Sk顾yscra响perD像igita踢l在这个建葵筑修缮项目傍中大量应用惹了设计优化筒。中央数据妈库可以确保省Skysc得raper暂的团队可不棚进行重复性衡工作，并在匹整个设计流幸程中做出明围智决策。事明

可视化美从整个中世量纪一直到文粱艺复兴，建径筑大师使用坛实地、真实堤大小的模型市（即实际构邻建的项目）蓝来设计和建粗造他们的项僻目。数百年沾后，这些曾慎用来建造圣剑彼得大教堂申和巴黎圣母府院等建筑杰雹作的流程已直演变成我们里今天所熟知哀的设计/施关工流程，建握筑师从施工战流程中脱离蔬，使用二维困工程图来表铅示和记录他桂们的设计。召BIM使建塌筑师和工程庭师成为“数骂字化”建筑文大师，他们迎可以在设计商过程中，更所重要的是在慧设计转化成雷高成本的砖芽块和灰泥（纪或者更多的贼是金属立筋凡和石膏板）胖之前，实时目地查看建筑帅、建筑材料准、建筑结构览和建筑性能既。同时，这践种模型还可叔以极其高效财地提供精确要、可靠、完世全关联的传疾统图档集。纳这便是Au唱todes医kRev放it建筑信谱息模型的优哥势所在，也校往往是可持听续设计成功引的关键。建帝筑信息模型贯可以结合使卖用能源分析突、采光分析数等软件工具宰，从而量化絮绿色设计，杠而且三维可稠视化和漫游择可以让设计余团队和客户内清晰观看更洒加环保的设紧计。一些设疮计专业人士旦认为BIM椒可以帮助他按们更加游刃祖有余地控制员整个建筑项陶目—这公也许可以让碌建筑师更接郊近文艺复兴筛时期那些建连筑大师们的禾境界。陕可视化案例雁研究：Li挡ttle蛋Diver以sifie骑dArc渡hitec互tural扶Cons歼ultin浪g薪Littl惹eDiv鸡ersif贯iedA蛙rchit凡ectur摸alCo着nsult亿ing娃总部位于美务国北卡罗来成纳州夏洛特哭，办事处遍叨及美国各地庙，并通过纳肆入面向工作幼场所、零售犬和社区客户径的可持续设抖计分析服务像扩展了自己弃的核心设计堵服务。它们窗受北卡罗来幕纳州大学委靠托，将一座霸建于20世笔纪60年代叛的宿舍楼改终造成现代化忆的高端学生免宿舍，改善厕其内部舒适孟度和能源使彻用效率，更臭新和重整建恋筑的外观。网该项目所面惠临的环保挑歼战是如何最纪大程度地减植少光污染。驳使用外部灯滩光照亮夜空洗是不必要的弦，而且成本件高昂，但是繁在北美以及绵其它国家和惑地区这种现刷象非常普遍皇—一方杂面是由于疏驰忽，一方面释是由于缺乏交时间和工具芽有效地加以植管理。而且日，有的业主蛋认为这是“蓝光污染”，壁而有的业主廉则将其视为早“安全照明议”。投资方晌要求要求使煌用LEED包评级系统作绳为该修缮项投目的指导方逃针，这也是葬北卡罗来纳并州绿化州内贪建筑项目的膛试点项目。灶肉图3Li雾ttle屡Diver赖sifie指dArc保hitec来tural追Cons势ultin色g使用Re奋vit创建卧的高质量图谢片来说明减壤少外部光污秀染设计的优啊势。陶Littl熟e的团队在押该项目中应携用了Rev丹it系列产玻品，以可视营的方式分析聚定制的照明楚装置对外观脚的影响，旨快在减少光污温染。他们还纪使用Rev扒it开发了哑有效的光架漏设计，可以搂最大达程度相将日光反射您到10层宿尚舍通道一侧掉的窗户上。扰使用标准设婶计环境设计歪这些特殊功紫能可以使他费们的决策流叛程变得更加闸高效、合理化。绑计

采光孔采光就是使巷用自然光为循建筑提供照熔明，这不仅耕可以提高人敬们的舒适度最和工作效率拿，还可以大恰幅减少照明掌用电负荷，尘进而减少散熔热和能源负俗荷。成功的禾高性能可持晚续设计需要芝有效利用太怀阳能，并将尖其融入到建娇筑外观和主巨窗设计中。连但是，有效组采光并非易堪事，因为现绞有可精确分费析采光特点袋的方法非常舱复杂。虽然瞧，能够完成伤这种分析任椒务的电脑软贷件程序在很师多年前就已度经问世，但虏由于复杂繁乞琐的建筑设专计信息输入丝问题，这些滋软件应用起痰来非常不方察便。露Revit荷改变了这种摸局面，它支愿持设计团队抹（而不是成臂本高昂的光祝效实验室）惊在标准设计肢环境中执行逆建模、测量傲和记录复杂呈的内部采光妇设计。敢采光案例研阻究：Li英ttle税Diver啄sifie寄dArc归hitec劳tural因Cons表ultin摸g兔Littl等e依靠Re饱vit为哥余伦比亚南卡稍罗来纳州大诉学设计了一烈个创新的绿肺色生活/学留习中心。这会个综合建筑系将容纳50霸0名学生，凭包括集会空坛间、教室和摘办公区。学沾习中心融入梨了一流的可胀持续设计概供念，部分建责筑在地下，剪特有的草皮秧屋顶不仅可舌以吸收雨水强，而且可以许使新建筑与派现有校园更园加融为一体常。庆图4Li熟ttle使弯用Revi抢t中的模型温来生产高质类、逼真的效吸果图，可用鹿于采光分析三（左）和量轨化伪彩色强有度辐射度模粪型（右）器在过去，L怕ittle茫通常会将此命类项目外包限给实验室进略行采光分析佳，但是借助蜜Revit糠，他们现在纲可以自己完哪成这项分析伟。在规划过的程中，该公肿司综合使用估Revit膨和Auto胀CAD软件极来选择最佳闭的场地和方摧位，以实现壳最好的光照刺效果，从而茫充分利用自锻然采光来节船能。在设计撤阶段，Li永ttle使秩用Revi撞t进行采光教设计，以及旅建筑物之间拢的外部反光笑设计。而且柜Revit惰Buil磨ding是筛Littl始e衡量建筑雹能否达到金愁牌LEED尸评级要求的萝关键工具。停

该中心渡最近刚刚竣仇工，兑现了准公司对投资雀方所作的建半造一座高质背量可持续建游筑的承诺：急该建筑使用唇的能源和水复资源分别比签传统建筑少定45%和2派0%，几乎硬没有出现任青何浪费水资复源的现象，筝建筑成本也址与建造传统忆建筑相仿。能源分析望根据美国能制源部信息，桶目前美国有杀超过7,6制00万座住升宅建筑和近是500万座枣商用建筑。亲本白皮书开郑始部分提到吴一个与这些小建筑相关的梢重要数据：茅在美国消耗湿的所有能源栏中，建筑消嘱耗了其中的草40%。或将该数据与雄路上行驶的小SUV、小谷卡车和轻型显卡车所消耗丢的能源（约喇占7%）相酱比，可以发宴现，广受叱牲责的SUV劈所有者所消船耗的石油资安源是多么的左微不足道。浓完善的能源寨分析是实现跌建筑设计战鸦略的必要手咽段，可以确嚼保有效降低瓶能耗。和采额光分析软件煌一样，虽然柜能源分析软泄件程序在多尿年前就已经点问世，但采哑用这些相关丝分析软件的年设计公司却凯寥寥无几。尸出于时间和宏成本考虑，棋许多公司都候将能源分析任工作外包出澡去，因此建谎筑能源性能乐信息只能在差项目中的特菊定阶段才能借获得。细不过现在，泊Revit茧提供了足够壶详细和可靠念的高质量设嫩计信息，完丙全可以满足裤在设计流程垄初期进行分摆析的需求，士而且设计师馅可以按照自店己的能源分器析标准轻松浊完成例行分觉析。迹Revit拖直接与Ge槽oPrax砌is推出的苍Green途Buil亚ding伴Studi岂o™（GB皱S）服务相倡关联。Ge规oPrax员is是开发旦和实施建筑息能源分析工化具和基于w踢eb解决方脆案的行业领仍导者。GB梅S服务创建薪了一个精确和的建筑热学腾模型，采用谊了本地建筑献规范条件，负创建了DO教E-2程序拆，并运行分揉析，最后将胜概述结果返芒回至设计师瞎的浏览器。所这样，设计疮师就可以在晴整个设计流韵程中执行能买源分析。在腰设计初期，志设计师还可沿以结合使用跨体量研究和袖能源分析结没构来就如何亮将建筑放置过到场地上做康出决策。随肆着设计推进盐，设计师可偶以评估各种废日光选项以撕节省能源。丑在适当情况尽下，可以结独合使用DO畅E-2模型种输入文件和柜eQUES孕T®、En优ergyP使lusTM霉或Tra矿ne®T霜race®挺700等蛙工程分析系浙统，进行详锯细分析。这狼样可以自动慨完成几何坐鸽标输入，从加而节省数百固小时的手动摇操作时间。走能源分析案似例研究：快Archi卧tectu叛ralR珠esour医ces袄Archi轻tectu抽ralR舌esour冶ces是一音家拥有27吸名员工的建朝筑、内部和妥规划公司，万办事处位于移布法罗市和怕纽约市。自景1991起马，Arc浮hitec遮tural隔Reso宅urces巷（A|r）帅就一直致力虫于为整个纽制约州的业主钻和个人提供界高质量、个棚性化的设计装和项目管理趴服务。毕目前他们正乓使用Rev胶it来设计语位于纽约州题的一个新项材目—Q率ueens送Psyc愈hiatr钩icCe胃nter孤Commu胁nity坑Servi毫ces，一政个占地45拨,000平球方英尺的教涨育/医疗设野施，设计要纤求是在不增辽加原始预算需的情况下满延足LEED杜建筑要求。悠实现这一目臣标的方法之惰一就是将总聋能耗成本（城功能成本预摧算或ECB妥）降低20吗%。嘴A|r之前阳评估建筑性圣能的做法是女与咨询工程删师合作。工读程师负责在新工程软件中赶重新绘制整榨个建筑，并辱先后根据源奴范例（最小粗代码）和较诸高节能水平歪来对建筑进壤行分析，这械种分析方法壳的节能效果幕非常有限，失而且通常需桶要花费数周病时间才能完良成，还会就恭增加的服务毕向客户收取隔费用。借R累evit和采GBS，A薯|r设计师绵可以轻松将炸建筑模型以探与主流工程琴软件应用软煌件相兼容的鸟格式导出，旨然后在10陡分钟内完成届源范例研究悲。设计师可船以重复这一传流程，比较呀之前空间和索特性重新配银置的结果。瞒然后，咨询遍工程师可以选使用源范例龙信息编辑H示VAC系统酱，修改建筑暑R值，并生针成ECB。素所用时间不迟超过一周，养而且无需增用添其它服务吃，这使A|情r可以确信恢由工程师分毯析的空间符躁合他们的设艇计意图。浑航

规范爆管理占提取、处理讽和运输建筑敌材料会对环匆境造成影响涝，因此仔细休选择材料是经可持续设计崇的一个重要娇方面。但是猜就绿色项目栽所需的材料榆进行沟通往去往是可持续退设计项目中聪的一大障碍诞，因为材料侨规范通常是辆在设计模型阅之外独立创贩建的，因此域它们的开发嗽和维护需要屯耗费大量时盒间，而且极蜂易出错。筋LEED评膜级系统鼓励僵使用绿色产屡品和材料，愉向获得LE奴ED认证的棋项目需要识筹别LEED背的材料，并绘跟踪与这些住材料相关的剖提交要求。肿e-SPE甚CS参考泻MASTE柴RSPEC奋®（美国建倍筑师协会授修权的主规范抄系统）制定沸，后者包括乐数百个LE层ED材料选辜择要求参考布。因此，由容e-SPE保CS从建筑糖信息模型自陡动生成的规术范还包括L剖EED要求押的交互参考命，不仅可以艺提高协调效羡率，而且可春以节约时间做。盖此外，对R病evit识径别出的有助支于获得LE扣ED评分的馆特定产品和捎材料，e-皮SPECS锣会将相应的步规范语言插双入到相应的页规范中。如疑果一家公司哗创建了一个正绿色版本的节主规范，e锯-SPEC亮S还可以关虾联到现有的忍办公主规范包中，以鼓励翻可行的绿色预选择。申减少浪费、认提高效率琴浪费和低效召是建筑施工帐行业中存在时的一个极其授严重的问题授，这种现象魂从环境和经跨济角度来讲却都完全不具斤有可持续性针。2000毛年《经济学贯家》报告指滩出，美国一遍年的施工开召支为6,5希00亿美元蠢，其中低效滥、错误和延羞期导致的开泄支达到2,降000亿美苗元，几乎有件近三分之一拐的开支被浪往费掉。IT类Cons且truct碎ionB环estP郊racti坊ce服务指廊出，在英国这，每年纠正季由低质详图堡和错误指令芳造成的施工脾瑕疵的开支肺估计为10阴亿英镑（约袜16.6亿哭美元）。串这种浪费