让建筑更生态——京基·天颐津城小区北区住宅项目绿色BIM技术应用

华阳的设计师从规划设计以及单体设计两个角度入手，运用了在公司已经成熟推行的BIM技术，优质地完成了开发商的设计委托，打造了一个生态化、人性化的住宅小区。


　　1975年，乔治亚理工大学的Charles Eastman教授创建了BIM（Building Information Modling）理念，它是以建筑工程项目各项相关信息数据作为模型基础，进行建筑模型的建立，并通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，以协助设计师更加全面而直观地推进项目。可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点使得BIM成为建筑行业内迅猛发展的技术之一。经过了不断地发展与提升，除建筑设计外的施工、运维等各个阶段都有BIM技术的应用。
　　华阳国际自2008年起开始接触BIM，逐渐在公共建筑和住宅项目中进行BIM的实践和应用，福田科技广场、光明新区公明文化艺术和体育中心、莲塘口岸以及深圳市保障性住房标准化系列化研究课题等项目中都有不同程度的BIM应用，而在京基·天颐津城居住小区北区这一项目上，华阳国际采用了全专业BIM的设计，借助BIM绿色分析功能，创建了一个对环境更友好、更人性化的生态社区。
　　项目位于津南区津港公路和津晋高速路的交口，总占地1800亩，其中房地产开发占地766亩，高尔夫球场占地1000余亩。项目规划为包括商业、住宅、学校、幼儿园的综合高级社区。华阳国际承接了其高端别墅项目，别墅整体采用欧式的设计风格，与周围的高尔夫球场等建筑遥相呼应。
　　在承接项目初，我们就与开发商达成共识，强化小区特色，因地制宜，充分利用项目周边的自然景观资源突出休闲的社区氛围，而设计则本着“以人为本”的原则营造舒适宜人的物理环境与人文环境。项目整体规划有108栋别墅，虽然容积率低，但是建筑密度大，如何在高密度建筑的情况下更合理地利用景观资源、气候资源，在尽可能不增加成本和满足使用功能的前提下，让人们在使用过程中感到健康和舒适是设计的重点。
　　从方案阶段开始，长达4年的时间里，开发商始终都保持着十分慎重的态度， 对设计方案斟酌再三，却仍未得到满意的结果。公司副总裁、深圳公司建筑信息室主任李炎斌提到，由于客户在方案设计初期就提出了很多的想法，可能会更换设计风格，特别是对外立面等风格的要求，如果按照二维设计的方式效果很不明显，且调整起来非常的困难。这时，BIM平台的引用就显得十分必要，它能使项目中的全专业都参与其中，进行建筑、结构、MEP等多专业的协同设计，并将结果虚拟化呈现出来，从而大大提高工作效率。
　　华阳的设计师从规划设计以及单体设计两个角度入手，运用了在公司已经成熟推行的BIM技术，优质地完成了开发商的设计委托，打造了一个生态化、人性化的住宅小区。

　 　1总体规划设计：因地制宜，环境友好
　　1.建筑朝向
　　天津地区的气候冬冷夏热，建筑朝向需要同时满足冬季日照较多和夏季日照较少的条件，并且兼顾自然通风的要求。为了满足以上条件，项目团队利用 Autodesk Ecotect 气候分析工具计算出天津合适的建筑朝向为南偏西10°左右，再综合考虑景观、用地和建筑的因素，最终确定了整个建筑朝向为南偏西15°。

　　2.小区风环境
　　在项目规划初期，我们就利用BIM平台对小区风环境进行计算分析，并对规划设计方案进行优化，从而有效地改善建筑物周围的风环境，创造舒适的室外活动空间。自然通风的合理利用对提升小区品质和小区的生态节能起到了重要作用。
　　天津地区夏季炎热，主导风为东南风，平均风速2.6m/s，规划过程中要尽量降低“热岛效应”，并尽可能将自然通风引入小区内部，以减少小区夏季能耗。为了充分利用东南风，项目组通过降低东南方向建筑密度的方式，主动引导自然通风进入小区内部，经过精确计算，得出了一个合理的建筑密度，既保证规划的技术指标，又保证风能充分进入小区内部。
　　天津地区冬季寒冷，主导风为北风和西北风，平均风速2.9m/s。整体规划中避免建筑正对冬季主导风，减少了冬季热损耗；并通过加大西北方向建筑密度，减少了冬季寒风直接进入小区内部。通过计算分析，建筑采用了错列、斜列的排列方式，减弱了寒风对小区内部的影响，最终整个小区的规划呈现出“南疏北密”的布局，实现了充分利用自然风和建筑布局来达到生态节能的目的。

　　3.景观可视度
　　京基·天颐津居住小区的建筑都是2—3层的别墅，在小区内部，别墅景观会相互影响。为了使整个小区别墅都能有一个良好的景观视野，在方案设计过程中利用Autodesk Ecotect进行可视度分析，找出遮挡较为严重的区域，并针对性地做出修改和优化，通过合理的布局将建筑与室外环境视野有机结合起来，让小区别墅都达到了景观的均好性。

　　4.场地太阳辐射分析
　　我们通过对场地太阳辐射的分析对景观设计进行指导，提升小区的品质。项目团队在 Autodesk Project Vasari 中建模，并利用其太阳辐射分析工具对整个场地进行太阳辐射量分析，在太阳辐射量高的地方种植落叶乔木，从而可以夏天遮阴，而等到冬天乔木落叶之际，太阳辐射高的地方又可成为人们温暖的活动场地。基于BIM平台的绿色分析帮助设计师营造出更加生态化和人性化的景观。

　　客厅物理光环境模拟

　　客厅照度分析

　　2建筑单体设计：可预见的舒适
　　1.太阳辐射分析
　　首先在 Autodesk Project Vasari 中推敲体量，在结果出来之后直接对体量进行太阳辐射分析，找出方案中体量和房间分布不合理的地方。在太阳辐射高的地方调整体量和增加遮阳措施，从而减少建筑的能耗。此外，体量推敲好之后还可以在 Autodesk Revit 中直接利用 Autodesk Project Vasari 继续深化模型，无需打断设计的工作流，就能快速得到分析数据，从而得到最优的设计方案。

　　2.室内风环境分析
　　室内环境是人类生存和活动的重要场所，其质量好坏不仅与人体健康息息相关，更与建筑能耗紧密相连。建筑室内的自然通风决定着居住者健康度和舒适度的同时，也是降低建筑空调能耗的先决要素。在最热的月份，可充分利用夜间的自然通风；在季节较长的次热月份中，无论是白天还是夜间，合理布置建筑物的房间和窗户，都可以获得较好的室内气流组织，使室内空气保持新鲜，空调使用率减少。利用BIM平台的分析软件，我们对不同别墅的户型进行室内通风和空气龄分析，并利用科学的数据对别墅户型进行修改和优化。
　　在室内，人能感受的最小风速为0.2m/s，而人体感到舒适的风速则在 0.25m/s到 1.0m/s 之间；如果室内的空气龄达到300s，即每小时换气12次则可认为空气品质优秀。在户型出来之后，我们首先对四联排的户型进行了风环境分析，通过调整隔墙位置，厨房窗户大小等方式，对户型进行优化，使四个户型都有明显的穿堂风，且四个户型空气龄都降到450s以下，室内自然通风状况得到明显改善。

　　3.室内光环境分析
　　光是建筑环境的重要组成部分，优秀的采光设计可以减少照明能耗和提高建筑的舒适度。我们利用 Autodesk Ecotect 软件对建筑的自然采光和人工照明环境进行精确分析和评估，同时给出包括采光率、照度等在内的一系列指标，并模拟出接近真实的物理光环境，用来指导别墅的采光设计，提高设计质量，提升建筑品质。
　　根据国家建筑采光设计标准，客厅、卧室、书房采光率必须大于1%，照度大于50lx；卫生间、楼梯间、餐厅等采光率大于0.5%，照度大于25lx。值得说明的是，这些标准是采光系数的下限，为保证居住者的健康生活和工作方便，起居室、卧室、书房等主要房间的平均照度值应达到150lx以上。
　　客厅是居家生活活动最多的空间，全天应有充足的阳光，且最好具有良好的观景。设计的时候充分模拟客厅真实的物理光环境，根据模拟出的光环境来调整窗户的大小和位置，使设计更加真实和直观。同时结合客厅墙面和地板精确的照度值，对窗户大小和位置进行调整，保证在冬季全阴天的情况下，客厅内墙面和地板平均照度值都达到150lx的良好的采光标准。
　　在设计的初期，设计师们就采用了 Autodesk Revit Architecture 的设计工具进行参数化建模，并根据客户的需求做了多样化的族模型，提供给客户多角度的、选择空间和可视化的效果，也带给了客户前所未有的直观体验，无需在脑海中重新勾勒。
　　当前，可持续发展理念进一步普及，人们对建筑品质的要求也日益提高，生态化和人性化设计将成为建筑设计的常态和主流，而BIM技术的出现则为生态化和人性化建筑设计提供了重要技术支持。随着BIM平台以及平台上各类性能软件的不断完善，以BIM技术为核心的建筑信息模型将大行其道，从绿色技术创新到绿色技术的应用评估，BIM技术都将得到广阔的施展，而绿色建筑设计从概念和理论研究到实施和落地也将获得一个强有力的支撑点。