天津市建筑设计院新建科研综合楼是建院自主设计，自主施工，自持运营的建筑总承包项目，是集研发、接待、会议、办公和设备用房于一体的综合楼。建筑设计要求精细化设计、精准控制建设项目总成本。以最大限度的资源节约和环境保护为设计总体原则，在设计的全过程中坚持因地制宜的绿色建筑设计理念，项目定位为满足国家三星绿色建筑、新加坡Green Mark International（forChina）白金奖认证、美国LEED金奖认证的高水平绿色建筑。

综上所述，为了优化设计质量、节约成本、提高施工效率、缩短工期，并为未来运营维护留下接口及信息，该项目确定应用BIM于全生命周期管理中。项目共分南侧“L”型科研楼和北侧已有B座办公楼拆除后兴建停车楼两栋建筑，总建筑面积31600㎡，同时保留原有中心绿地。建筑的风格力求简约、大方、朴素、现代，与周边已有建筑相得益彰，在设计中融入绿色建筑与节能建筑的理念，实现建筑与环境和谐共存，科学可持续发展的特性，达到功能需求与建筑美感的高度统一。

BIM在项目全生命周期的实际应用

前期规划阶段

在前期规划阶段，由于项目实施不得影响办公，所以建设环境空间条件极其紧张，加之项目的高标准绿色建筑原则，唯有使用可以量化的依据确定建筑的位置及形体。项目利用BIM技术对建筑场地进行了以下多项分析比较，最终根据分析结论在满足规划要求的基础上，确定了建筑位置及形体。

（1）将复杂的场地环境制作成数据模型，导入流体力学软件进行风环境分析模拟。分析结果显示，场地风环境满足绿建要求，但场地风速过低，不利于建筑过渡季的自然通风（图5-2）。

图5-2利用BIM模型进行场地环境模拟

（2）利用场地模型，进行太阳辐射分析模拟。分析结果显示，场地受周围建筑遮挡严重，太阳辐射量呈南北梯度分布，冬季尤其明显（图5-3）。

图5-3利用BIM模型进行日照分析

（3）利用分析模型，对于北侧居住建筑进行了日照遮挡分析，用于指导建筑物的规划布局设计。根据以上分析结论，设计师对场地环境的优势和劣势进行总结，并结合规划部门要求、分期建设等多方面因素，得出较为合理的建筑形体（图5-4）。在此过程中同时对所选择的建筑形体的自身优缺点进行了分析，从而为方案设计后续工作提出了优化要求。

图5-4综合考虑确定建筑形体

方案设计阶段

与传统的方案设计工作不同，采用BIM技术的设计方式，可以有效地提升方案设计的效率，同时为设计方案的优化提供量化依据及技术手段，将可持续发展的理念与低能耗的理念通过运用能耗分析软件加入到设计中，并利用专业软件实现与BIM模型的互动性。项目在方案阶段借助BIM技术进行了一系列组织空间、确定和优化建筑风格等设计工作。

（1）此项目作为科研办公楼是建院为其员工量身定做的，所以在建筑空间分配方面，与单位各部门职能划分构成紧密集合。在方案设计过程中，充分利用信息模型对体块进行推敲并快速得出平面空间分配数据，并在确定空间分配的设计过程中通过BIM技术实现了数据与模型的实时交互调整，极大的提高了设计工作效率和设计质量（图5-5）。

图5-5模型调取空间分配数据

（2）因为此项目定位为高标准的绿色建筑，所以在设计工作进一步开展前，先利用BIM模型导入分析软件，对已经确定的体块方案进行能耗分析，提出满足可持续设计的指导意见，将其作为需要满足的边界条件进行深化设计，使设计师在设计过程中更有针对性的制定方案设计策略。例如：对体块模型各个立面日照进行分析，得到各立面的窗墙比建议值；对地块

内风环境进行进一步模拟，分别分析不同高度、风速及风压等方法指导方案设计（图5-6）。在此基础上得出的不同建筑风格的多个方案，均满足本项目的前期定位要求，可以有效避免方案设计的重大变化。

图5-6通过地块内风环境分析指导设计

在多方案的比选过程中，BIM模型在方案横向分析方面发挥了巨大的作用，对相关防范进行了比较筛选，最终确定了最适合实际情况的项目方案。（图5-7）。

图5-7针对不同方案的绿色建筑措施分析

方案深化阶段

在项目的深化设计中打破了传统模式，借助BIM技术直接在三维环境下进行建筑设计，在工作流程和数据流转方面有明显改变，带来了设计效率和设计质量的明显提升。与此同时，再灵活应用分析软件，就可以跟着设计的进度，对建设项目的结构合理性、气流组织、围护结构材料性能等诸多方面进行判断，并依据分析的结果反作用于BIM模型，将其不断的完善。

（1）基于BIM技术的三维设计对于空间充分利用的优势十分明显，对于一些在二维设计中容易忽视的细节部分进行精细化设计，从而提高设计质量。例如，楼梯间下部空间往往被忽视，并很难通过传统二维设计明确空间尺度，我院通过对建筑进行反复剖切，对这类空间进行精细化设计，从而很大程度的提高了空间利用率。

（2）三维设计过程也优化了各专业的协同配合过程。在设计初期将施工图设计阶段工作前移，对走廊等管线密集位置进行管线综合，预估及分配吊顶空间。相较于传统二维欧诺工作模式中各专业单独设计，通过定期会审难以发现全部碰撞点，遗留大量问题到施工阶段，采用BIM技术的三维设计方式，可以有效的实现各专业协同设计，改变了传统设计流程，将管线综合工作前移，达到设计过程中及时发现并避免交叉碰撞，减少了后期工作量的效果。

（3）基于BIM模型进行建筑方案的进一步的可持续性设计分析，提出和确定绿色建筑节能措施以及可再生能源利用策略和方法等。其中包括：

对此阶段的BIM模型进行整体分析，得出地块内自然通风数据，再针对方案进行建筑内部气流组织分析，指导优化。同时结合室内墙上增加的墙上通风口，自然通风的通道在东、西朝向房间均有，使每个朝向房间都能实现通透。利用BIM模型通过分析软件对建筑物屋顶太阳辐射量进行分析计算，结合分析数据，确定采用太阳能集热器方案。同时在BIM模型中建立太阳能集热器的族，利用完备的参数模型，指导其在平面的排布位置，得出的排布数据反馈分析软件，进行整体太阳能平衡计算。

毕然 天津大学管理与经济学部

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