生态建筑的模型建构

摘要：发展生态建筑是我国在建筑领域内实现“节能减排”宏观目标的有效途径。信息模型的建构正在建筑设计领域引起一场信息化数字革命。本文从方案构思、数据分析和跨学科协作三个方面讨论信息模型建构与生态建筑设计的结合，并进一步探讨两者的结合对建筑行业进步的推动作用。

关键词：生态建筑；信息模型；建构；有机结合

中图分类号：TS958文献标识码： A

中国的建筑业如今正经历着剧烈的变革，大规模的房地产开发、建筑技术的突飞猛进、能源与环境问题的亟待解决，都要求建筑设计行业以更快捷、更科学、更生态的方式建造房屋。在多方利益的驱动下，生态建筑的理念正被各界所了解和接受。生态建筑所涉及的内容可谓五花八门且数量庞大，传统的设计方式处理起来已难以胜任。新的设计需求呼唤新的设计方式，本文探寻把信息模型的建构引入到生态建筑创作过程中，希望通过设计理念的提升带来设计方式的革新与生态技术的推广。

1 概念阐释

1.1 生态建筑

生态建筑亦称为可持续发展建筑，是指在建筑全寿命周期内，通过科学计划、指导和先进适用技术的研究应用，降低资源及能源的消耗，减少废弃物的产生及对生态环境的破坏，为使用者提供舒适、健康的工作和生活环境，并最终实现与自然共生的建筑。生态建筑涉及面宽广，是一门多学科、多工种交叉的系统工程[1]。

1.2 建筑信息模型

建筑信息模型的英文全称是Building Information Modeling，简称BIM。建筑信息模型的建立过程是创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过程，即利用计算机三维软件工具，创建包含建筑工程项目中完整数字模型，并在该模型中包含详细工程信息，能够将这些模型和信息应用于建筑工程的设计过程、施工管理，以及物业和运营管理等建筑全生命周期管理过程[2]。

1.3 建构

建构是具有文化性的建造，具有技术和文化双重的含义，是客观地表达建筑空间、材料、结构与建造的方法。建筑的根本在于建造，在于建筑师应用材料并筑成整体的建筑物的创造过程和方法。生态建筑的模型建构是指从建筑设计到建成过程中，既符合结构特征，又遵循生态理念，同时也符合从艺术审美角度去审视其自身所应具有的美学法则，并且在建造实施过程中保持其以上特征的过程[3]。

2 生态建筑与信息模型建构相得益彰

国务院办公厅2013年1月1日转发了国家发改委、住建部《生态建筑行动方案》的通知，提出“十二五”期间完成新建生态建筑10亿平方米；到2015年末，20%的城镇新建建筑达到生态建筑标准要求。上述两部门曾于2012年年中联合对外了《关于加快推动我国生态建筑发展的实施意见》，明确了推动生态建筑发展的主要目标与基本原则，并将通过建立财政激励机制、健全标准规范及评价标识体系、推进相关科技进步和产业发展等多种手段，推进生态建筑发展。

为落实国家生态建筑行动方案，在建筑设计中实现生态的目标“四节一环保”，即节能、节地、节水、节材和环境保护，同时保证建筑美观、适用、坚固的基本设计要求，协调两者关系是摆在当代中国建筑师面前的重要课题。

2.1 模型建构始于方案设计

在构思方案、勾勒草图、研究美观的过程中，建筑师就应处理好生态技术与造型艺术的关系。在设计之初考虑生态技术因素，将对整个项目实现生态目标起到指导作用。由于建筑模型中已经包含了大量设计信息，通过相应的分析软件，在方案设计初期就能够方便快捷的得到直观、准确的建筑生态性能反馈信息，帮助建筑师及时对方案做出分析和调整。这就帮助建筑师在设计伊始就通过信息模型建构来统一生态技术和造型艺术，让建筑形态的推敲和生态技术的应用有机结合。

目前建筑师在做方案设计时，多是基于CAD平台，使用平、立、剖三视图的方式来表达，或采用Sketch Up软件三维建模后渲染的方式来展现设计成果。这些传统的设计方法是通过线面组合以形成几何形体，再在几何体表面赋予材质，依靠人的空间想象力来实现设计者与观察者之间沟通。这一过程不可避免的忽视了建筑结构、材料和构造应有的明晰属性，尤其体现不出与实现生态目标相关的建筑材料属性，省略了各组成部分的真实的组合方式。绘制建筑的过程毕竟不能全面反映实际建造的过程，甚至会产生虚假的后果。

随计算机模拟技术的成熟与跨学科应用，信息模型的建构技术应运而生，为建筑师提供了一条解决上述弊端的途径。信息模型建构建筑所见即所得的过程让建筑师使用三维的思考方式来完成建筑设计，使其更专注于设计而不是画图，

2.2 借模型信息助生态数据分析

初期建构好的粗线条模型可以方便的导出建筑平、立、剖各个方面的图纸，基本满足方案表达的要求。而信息量进一步丰富的建筑信息模型后可以通过数据子集与其他软件对接，进行建筑采光与日照、建筑及其材料热工、建筑能耗等生态设计分析。

2.3 跨专业生态设计协作

根据我国能源科技发展路线图，建筑节能技术要从现阶段墙体、屋面和门窗节能技术、采暖和空调节能技术、采光和通风节能技术向建筑节能环保一体化技术发展。生态建筑要求设计师跨学科综合性全过程设计，将设计信息在不同的领域中分享和延续，建筑信息模型的建构顺应了这个要求。

现阶段的生态设计在不同专业设计中处于各自为政的状态。条件图共享之前，各专业生态设计在局限于不同的图纸上，就像跑在不同车道上的车，不小心会撞车。施工图节能设计审查阶段是个关键的节点，生态设计得到全面重视，这时如果某项节能检验不过关，必须对作品针对性的修改。这种头痛医头、脚痛医脚的修改多为应付审查，不能有效实现生态目标，还可能造成各专业因前期设计不合理产生碰撞，耽误设计进程。

信息模型的建构将各专业集成在一个三维模型中，是一个整合所有设计的过程。信息的创建本是一个动态的过程，信息模型的建构是一个高效动态增加、处理信息的平台，碰撞、修改、调整一目了然，比传统方式高效且直观。比如：在设计后期一个楼层层高要增加500mm，按传统方法，若将改变了的工程量数据结合各专业重新整理出来，可能要一个月时间，而在一个完善的信息模型里，只要调整一个层高参数，重新计算，通常是几分钟时间就调整好，一套新的数据就出来了。

3 一个模型三方收益

建筑信息模型的建构基于实现全过程的与现行设计标准、信息标准无缝化结合，使其易用性、整合性空前强大，将从根本上改变工程项目投资、设计和施工三方的沟通方式。

建筑信息模型提供低廉、便捷、多样的解决方案，供投资方选择。通过数据对比和模拟分析，找差距，从而确定方案。这就克服了投资方因缺乏专业知识而造成的与建筑师之间的交流困难。

建筑信息模型是三维模型的直观表述，它涵盖了工程的所有信息，让施工人员先看到建成后是个什么样子，然后根据需要，从模型里抽取不同的信息。比如：施工图中的结构图纸、给排水图纸、装修图纸等等，这是一个从具体到具体的过程，它易读、形象，将复杂问题简单化，是一次质的提升和飞跃。

建筑信息模型建构可以进一步将与生态设计息息相关的信息集成到模型构件中，如材料特征、物理特征、力学参数、设计属性、价格参数、厂商信息等，使得建筑构件成为智能实体，只要建好一次模型，生态指标全程覆盖。这些模型可以通过图形运算并考虑专业出图规则自动获得二维图纸，并可以提取出其它的文档，如工程量统计表等，还可以将模型用于建筑能耗分析、日照分析、结构分析、照明分析、声学分析、客流物流分析等诸多方面，实现建筑生态环保方面的技术性要求。

在项目竣工的交付和资产管理中，建筑的信息模型发挥着最后的积极作用：当建筑完成建造过程，准备投入使用时，首先要进行必要的测试与调整。项目完成后的移交环节，设施管理部门除了需要常规的设计图纸、竣工图纸外，还需要能正确反映真实的设备状态、安装使用情况等与运营维护相关的文档和资料。信息模型中包含的大量建筑信息则可以顺利地导入到资产管理系统中，从而减少了系统初始化在数据准备方面的时间和人力投入，有助于形成高效的生态建筑设备管理体系。

4 结语

信息模型建构是一副“解毒剂”，让建筑师摆脱了喧嚣尘上的技术重负和审美意识的不确定性，使建筑设计回归本源，是生态建筑的发展的必由之路。

总体上看，生态设计与信息模型建构结合的价值体现还不理想，因为好多的建筑师不愿摒弃传统的设计方式，为学一个处于探索阶段的新东西费时费力。目前结合工作还需完善，实现常用的生态建筑设计标准和规范在信息模型虚拟建构的软件中得到全面支持，让建筑师有的放矢。只有建筑师体会到了新技术的方便、快捷与准确，自动就舍弃了过时的习惯，信息模型建构才会登堂入室，成为生态建筑推广的强劲动力。

参考文献:

[1] 布赖恩・爱德华兹著,朱玲,郑志宇译.生态建筑[M].沈阳:辽宁科学技术出版社, 2005.

[2] 廖小烽,王君峰著.Revit 2013/2014建筑设计火星课堂[M].北京:人民邮电出版社, 2013 :32-42.

[3] 周洁.建构:作为一种选择[J].建筑学报, 2003(10):47-49.

[4] 刘芳.关于BIM技术对生态建筑产生的积极意义的探讨[J].中外建筑, 2013 (06):60-61.