建筑可视化分析范文

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近些年以来我国发展非常的迅速，与之相伴的是环境问题越来越突出，热岛效应在城市中也越来越明显，城市中汽车数量急剧增加导致汽车尾气排放大大超标正是导致热岛效应出现的重要原因，除此之外，建筑物在白天吸收并储存了大量的太阳能并在晚上释放也是热岛效应产生的另一个重要原因。根据之前的调查信息统计，城市中建筑物屋顶的面积占到了整个建筑面积的五分之一左右，因此如果将城市中的屋顶都采取屋顶的绿化技术，可以大大的提高城市的绿色面积，使城市的环境问题得到很好的解决，相应的热岛效应也会得到控制。

1.建筑屋顶绿化的常见形式

按照绿化植物在建筑物中所处的位置，常常将建筑绿化分为屋顶绿化、室内绿化以及竖向绿化三种。而我们这里探究的屋顶绿化又可以根据不同的屋顶类型而分为坡屋顶绿化和平屋顶绿化两种。

1.1平屋顶绿化

平屋顶绿化可以划分为花园式和简单式。花园式屋顶绿化的适用条件是建筑物的静荷载大于或等于每平方米300kg，常采用的绿色植物为一些低矮的灌木、小型的乔木、草坪和一些地被植物，而在植物间还可以建造一些座椅和园路等等。花园式屋顶绿化在为城市绿化做贡献的同时还能为人们的日常生活提供美丽的园林环境，除此之外，该种绿化方式采用丰富的植物种类，色彩多样的和造型多样的植物类型，使得城市建筑物的整体形象得到提升。简单式屋顶绿化的适用条件是建筑物的静荷载大于或等于每平方米100kg，常常采用草坪、低矮的灌木和地被植物，而在植物间不需要设置园路和座椅，这种屋顶绿化方式是禁止人员活动的，普通建筑物的屋顶、地下车库顶板和旧建筑物的改造屋顶上常常使用这种屋顶绿化方式。简单式屋顶绿化并不是力求单一的，常常在荷载的限定条件下使用多种植物类型，这样做可以尽可能的增加简单式屋顶绿化的生态效应。

1.2坡屋顶绿化

坡屋顶绿化常常运用在一些大型的公共建筑物的屋顶上，比如博物馆、大型的超市、体育馆等等就常常使用这样屋顶绿化方式，该种类型的屋顶绿化方式一般按照功能和造型的不同而采用台地式或是纯草坪式的绿化方式，小型的乔木、草坪植物和一些低矮的灌木这是该种屋顶绿化方式常使用的植物。坡屋顶由于其自身的特点，其屋顶的绿化通常具有很强的层次性和立体性。

2.建筑屋顶绿化实施技术的分析

目前在我国的建筑领域，屋顶绿化仍是一个比较新的课题，在很多方面还不够成熟，屋顶绿化的完成也不仅仅是建筑人员的独立工作，还需要园艺和农林等相关人员的配合。在实施屋顶绿化过程中，有以下几个技术问题值得注意：防水、排水、防滑、种植土选择以及植物固定手法和种植池的处理方法等等。

2.1防水

向水性、向心性和强穿刺能力是任何植物根系在生长过程中的特性，这也使得植物的根在生长过程中会穿破很多的防水材料，从而导致绿化屋顶的建筑物出现渗水的情况，因而在进行屋顶绿化建设过程中，防水的设计、防水材料的选取以及屋顶防水的构造和施工工艺显得很重要，防水技术是否能够很好的使用也成为屋顶绿化是否可以顺利实施的关键。现阶段，相关的技术人员常常使用混凝土的刚性防水层和涂膜防水层两道防线，在此基础上，还要使用一层具有特殊结构的可以防止根系穿刺的防水层至于上述两道防水层的找平层上，这种防根刺透的防水层需要具备抗腐蚀、抗霉变和耐水等特性。在建造防水层的过程中，要严格的遵守建筑防水的技术要求，在建造完毕后应该实行二十四小时的蔽水试验，在确认良好的情况下，建造保护层，以避免防水层因外部因素而导致的破裂。

2.2排水和蓄水

排水和蓄水层的主要作用是把植被土壤中多的水分通过蓄水板排出，以免植被因为过量的水分而出现烂根和死亡的现象，该层主要铺设在防根系穿刺的防水层之上。蓄水排水是平屋顶通常用来排出土壤水分的方法，而坡屋顶常常使用重力的作用来调整土壤中的水分。常见的排水方式有两类，一种是100%铺设排水系统法，另外一种是碎石屑挤压式排水法。前者主要采用滤水板和排水板来铺满阻根膜，后者是采用碎石屑、滤水板和渗水板来铺设阻根膜，这两种方法的使用是根据工程建设所处的不同情况来进行选择的。

2.3防滑

建筑物屋顶如果是坡屋顶，防滑要引起注意，特别是使用纯草坪式的绿化方式，草坪滑坡的现象很容易出现。为了有效的避免滑坡的出现，可以制作挡板并将其置于屋顶的边缘处，除此之外，另外一种常见的做法是采用台地式的绿化方式，这种方法还可以与立体绿化结合起来使用，使建筑物更加美观。与此同时，还要注意选择根系比较发达的草种类来进行工程建设。

2.4种植土选择

屋顶绿化所使用的植物需要有成长的土壤环境，种植介质扮演着重要的作用，考虑到屋顶绿化的美观以及屋顶的承载负荷，相关的技术人员常常会使用人工栽培基质作为屋顶绿化植物的生长环境，而介质要尽量选择重量比较轻、不容易板结、能够保水保肥以及肥效充足的品种，同时还要保证该种介质施工比较方便而且经济环保。就目前来看，相关的技术人员常常使用草灰、膨胀珍珠岩、细沙以及动物粪便等作为种植用的土壤。种植土壤具有比较高的成本，其造价在整个工程建筑造价中能够占到百分之二三十，除此之外，为了很好的提供植物生长的环境以及减轻建筑物的承载符合，要合理的设置土壤的深度。

2.5植物固定和种植池处理

建筑荷载较大的分布区域一般位于建筑物周边的圈梁位置，考虑到建筑物的这一特点，在建筑物屋顶周边的女儿墙一侧常常需要固定种植池，一般可以使用地下固定法或是地上支撑法，前者相比后者来说，更具美观，使得建筑物有更好的视觉效果，所以通常情况下，地下固定法是首选的方法。除此之外，技术人员还要注意屋顶绿化植被的选择，对于速生树种，通常不能够用来作为备选植物，因为其快速的生长会导致自身重量的迅速增加，而其长大之后不仅仅难以固定，还会由于比较大的树冠而导致风荷载的增大，从而对建筑屋顶的荷载造成消极的影响。

在工程的设计过程中，除了上述的五种情况需要注意外，通风、采光等方面的技术问题也值得注意，特别是通风问题，对于草皮的生长起着重要的作用。

3.结语

建筑物屋顶绿化技术在经济飞速发展的今天，扮演着越来越重要的作用，它的合理使用可以很好的改善我们居住的环境以及减少城市的污染，同时还能极大的美化我们城市。相关的技术人员要进行不断的探索，不断的改进和探索屋顶绿化可实施技术，这对于我们建筑事业的不断发展和现代化的建设起着重要的作用。

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中图分类号：TU976+.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）13-0396-01

1 引言

随着近年来我国建筑高度的不断提升，使得消防问题也被受到了前所未有的重视。在现今高层建筑中，消防给水系统可以说是非常重要的一项消防设施，对于建筑的消防安全具有着至关重要的作用。而在消防日常工作开展中，则需要做好消防给水系统可靠性优化工作，以此为消防给水系统的运行稳定性作出保障。

2 高层建筑消防给水系统所存在的问题

2.1 自动喷水系统选择不当

自动喷水系统是大型建筑重要的一项消防设施，其所具有的材料更是保证其运行稳定性的关键环节。首先，需要保证自动喷水系统材料的坚固性，尤其是支架位置，以此保证其能够对整个喷水系统的重量进行承受；其次，耐腐蚀性也是非常重要的一项因素，目前，很多建筑的喷水系统都或多或少的存在着一定的腐蚀现象，对于该系统的稳定性产生了较大的隐患。对此，就需要在实际选材、安装时能够选择更好的耐腐蚀材料，以此避免出现管道、喷头被腐蚀的情况。

2.2 消火栓设计不合理

消火栓也是高层建筑消防系统非常重要的一个环节，但是在目前很多建筑的消防系统设计中，在消火栓方面还存在着一定的设计不合理问题。在我国相关防火规范中，明确指出了“室外消火栓的数量应保证供应建筑物需要的用水量，其中包括室内、室外两部分”，但是在实际情况中，很多建筑还存在着消火栓数量不足的问题，对于火灾的控制能力存在很大的不足。

3 大型建筑消防给水系统可靠性优化设计方式

3.1 消火栓系统设计

在现今的城市大型建筑中，消火栓系统所具有的设备类型非常多，如消防通道、消防水池、水枪以及水箱等等，这部分设备共同组成了建筑的消火栓系统，在平时必须能够做好其维护工作，保证每一个设备的稳定性。其中，消防电梯也是建筑的一项重要消防设施，当建筑出现火灾情况时，消防人员则能够通过消防电梯进入到建筑之中实施救援工作，是提升消防人员到达现场速度的有效方式。而对于消防员来说，其在进入到发生火情的建筑后，也不会在使用消火栓开道后再实施救火工作，尤其是部分塔式、单元式的建筑，在消防前室外并没有设置消火栓的墙面，仅仅能够通过前室消火栓进行灭火工作。【1】同时，对于建筑前部有可能进入到前室的烟气，则可以通过正压送风系统的应用在对空气正压进行提升的基础上实现保护功能。从这里我们则可以看出，当建筑出现特殊情况时，建筑内部的消火栓除了能够帮助消防员更快进入到建筑内部之外，也能够保证水柱能够到达建筑的其余着火部位。

3.2 供水分区划分

在我国《建筑设计防火规范》中，明确指出了当消火栓净水压力超过1Mpa时，应当对供水分区进行划分，通过这种方式，不仅能够起到满足消防供水供应的需求、避免建筑内部消防用水过早被用光，对于消防队员的实际应用来说也具有着较强的便利性。同时，当建筑消火栓同防水箱的垂直距离大于80m时，也应当选择这种分区给水的方式进行供水。而如果建筑消火栓出水压力超过了0.5Mpa，则应当在消火栓位置设置一定的减压装置，如减压阀、减压孔以及具有减压能力的消火栓等，且当消火栓的净水压力处于1Mpa以下时，则可以不对其进行分区给水。另外，在建筑的消火栓给水系统中，其主要为消防泵以及高位水箱的联合供水方面，在灭火前期，会先由建筑屋顶设置的水箱进行供水，之后的用水再由地下室消防泵组提供。而当当地主管部门允许建筑方通过消防水泵直接进行抽水时，则可以在对所处城市供水管网情况进行结合的基础上在建筑周围形成一个独立的供水分区【2】。

3.3 自动喷水灭火系统

对于该系统来说，其也是现今建筑非常重要的一项灭火设施，具有着投入灭火速度快、跟踪火势自动化的特征。对于该系统而言，其在分区方面同建筑的消火栓给水系统较为接近，在实际设置时应当保证两个供水分区不应当出现交叉情况。同时，该系统主要以喷洒头喷水的方式实现灭火功能，为了能够保证在实际灭火过程中该系统具有着稳定、均匀的喷水特点，我们在对供水分区进行设置时则可以将分区在以竖向进行分割之后再对其划分若干个小分区，保证每个分区都具有相对独立的报警阀以及足够的喷头数量。一般来说，该喷水装置所具有的喷头数控制在600以内，且保证高、低喷头之间的最大垂直高度应当控制在50m以内，并在实际应用过程中需要对喷头的腐蚀情况进行定期的检查，避免出现由于腐蚀而使喷头被堵的情况出现。【3】另外，对于入口压力大于0.4Mpa的入口管而言，则需要以独立的方式进行设计，并通过减压阀以及减压孔板等装置的应用更好的实现应用效果，真正的保证当建筑发生火灾情况时，自动喷水灭火系统能够正确、及时的出水以减小火势。

3.4 水池设计

随着城市的发展、建筑密集程度的增加，使得城市的用地情况目前已经越来越紧张。在城市的大型建筑中，一般情况下同一个消防水池会同时担负着很多消防系统的供水任务，且将建筑的地下箱式基础作为储水池。对于这种方式来说，不仅是对于建筑地下空间的一种充分利用，也能够对地面用地起到较好的节约作用。容量方面，则需要保证地下消防水池能够在建筑出现火情时、在不适用建筑外部水源的前提下能够满足建筑的消防用水需求。在设置方面，一般来说消防水池能够以独立的方式进行设计，但是在具体设计时，为了能够对消防水池的利用效率进行提升，很多建筑都会将建筑的消防用水以及生活用水进行合并，则能够在满足储水量的同时避免消防水池由于很长时间不使用而出现变质情况。但是，对于部分规模特大的建筑来说，其在消防用水方面的需求也就更高，对此，就需要我们能够将消防水池同生活用水进行分离，并在此基础上在消防、生活两个水池的底部通过专用管道的使用对其进行连接，以此更好的便于实现水量调节功能。

3.5 消防管网优化

在现今规模逐渐增大的城市建筑中，消防管网成为了建筑非常重要的一个环节，其所具有的连接方式将对建筑所具有的消防设计工作产生十分积极的意义。通过良好消防管网的设计，不仅能够满足建筑在出现火情时消防用水的需要，同时还能够对消防用水总量进行有效的降低，在对水资源进行节约的同时也大大缩减了的消防成本。通常而言，并联结构是我国现今大型建筑的主要消防管网设计方式，通过这种连接方式，则能够保证在消防管网局部环节出现问题时也不会对整体消防系统的运行产生影响，具有更好的应用稳定性[4]＼。

4 结束语

可以说，在我国现今建筑规模、高度不断增加的情况下，需要我们能够对建筑的消防工作引起充分的重视。对此，就需要我们能够对现有的建筑消防给水系统进行良好的设计、完善，以此对建筑的安全性作出保障。

参考文献

[1] 陈正.浅谈高层建筑消防给水系统基本常识[J].中国高新技术企业.2011（25）：55-56.

[2] 张永建.高层建筑消防给水排水系统给水方式的设计选择[J].科技风.2011（21）：77-78.

[3] 陈秀娟.超高层建筑消防给水系统的的组成与给水方式[J].中国水运（下半月）.2012（01）：253-254.

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关键词： 多维可视化技术；滑移隔震；结构

Key words： multidimensional visualization technology；earthquake isolation；structures

中图分类号：TU352.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）01-0144-04

0 引言

随着信息技术与网络技术在社会各个领域中的飞速发展，科学、工程、商业等领域中多维甚至高维信息日益增多。面对海量的多维信息和数据，人类认知能力的固有局限性已无法科学、全面对所有信息与数据进行合理地分析与处理，因此需要借助于抽象信息展现工具来完成对海量数据的理解与分析。多维可视化技术正是这样一种有效的信息分析工具，它并非简单的图像映射，而是将多维信息及其各属性之间的关系信息进行完整地体现。本文针对多维可视化技术对多维信息数据的认知与分析能力进行了深入的研究，并详细地阐述了多维可视化技术在摩擦滑移隔震结构中的应用及多维可视化模型的建立。研究表明：多维可视化技术在多维信息认知方面具有不可比拟的优越性，摩擦滑移隔震的多维可视化模型的建立能够更好地辅助工程设计人员对摩擦滑移隔震结构进行有效的设计，具有实用价值。

1 多维信息可视化技术

“信息可视化”一词最早出现在ROBERTSON等1989年发表的文章《用于交互性用户界面的认知协处理器》中[1]。它是人和信息间的一种可视化界面，是研究人、计算机表示的信息及它们之间相互影响的技术。科学可视化、人机交互、数据挖掘、图像技术和图形学等诸多学科的理论和方法被结合在一起，将那些抽象信息以直观的视觉方式表现出来，使人们能充分利用视觉和感知能力去观察、处理信息，从而发现信息间的关系和隐藏的模式[2]。

1.1 信息可视化过程

信息可视化是从抽象数据到可视化形式的映射过程，为更好地体现数据信息的这种可视化映射过程，Card等人提出了信息可视化模型[3]，如图1所示。

Card所提出的信息可视化模型将可视化过程划分为三个阶段：第一阶段是数据的预处理阶段，即将所采集的原始数据信息处理成可视化系统可处理和分析的数据集。在这一阶段除了完成基本数据的处理，还要对一些特殊数据进行处理，例如丢失数据、错误数据、大规模数据等。第二阶段为可视化映射阶段，主要功能是将几何形状、图像、声音等数据信息转化为可视化结构。这一阶段是可视化过程的核心，通常采用数据集的有效性和表达性来衡量可视化效果。第三阶段是绘制转换阶段，即将第二阶段所生成的几何图像数据以用户指定的形式进行输出，并获取用户的反馈信息，形成人机交互的工作模式。

1.2 多维可视化技术

多维可视化技术是目前信息可视化技术研究的重点，所需解决的关键问题是如何将抽象世界的多维信息映射到二维或三维的物理空间中。典型的多维数据可视化方法有平行坐标、散点图矩阵、星形图标等[4]。

1.2.1 平行坐标（Parallel Coordinates）

1980年，Inselberg和Dimsdale提出的平行坐标技术是多维可视化技术中的经典技术，用于将多维信息或数据映射到一组平行的等距离坐标轴上[5]。平行坐标的主要思想是采用多条等距离的平行轴线将多维数据属性空间映射到二维平面上，平行轴线中的每条轴线代表一个属性维。平行坐标法能够简洁、直观地展示多维数据，并在不断发展中将二维可视化方式扩展到了三维空间以期更好地展示高维动态数据。

1.2.2 散点图矩阵（Scatterplot matrices）

散点图矩阵是散点图的高维扩展，是一种将高维数据转化为二维的常用方法[6]。散点图矩阵是将多维数据中的各个维度两两组合绘制成一系列有规律排列的散点图[1]，通过这种方法能够清晰地展示出多维数据中两两变量之间的关系。散点图矩阵经常与其他方法结合来增加多维数据的可视化效果，例如，Yuan[7]提出一种将散点图矩阵与平行坐标相结合进行多维数据分析的方法，该方法采用曲线代替了折线，以更为美观的视图展现多维数据，具有良好的人机交互性能。

1.2.3 星形图标（Star Glyphs）

星形坐标是由Kandogan[8]提出的用于展现与分析多维数据的可视化方法。星形坐标法将坐标轴以相同的角度排列在二维平面的圆上，以圆心作为坐标轴的原点，并采用调整坐标轴长度与角度的方法对多维数据进行分类。该方法对分层数据有很好的展示效果，能够清晰地展现出数据的各个分类。

2 摩擦滑移隔震技术

抵御地震灾害是传统的建筑结构理念，而现在建筑结构类型也是在此基础上建立的，这其中包括多种建筑结构类型：纯框架结构、剪力墙结构、框架―剪力墙结构，还有通过增加结构自身的刚度、强度、变形和能量消耗能力的主要使用于超高层建筑上的简体结构，这些建筑通常都能达到抗震设防的目的。但是，近年来我国发生地震时这些传统的抗震设计体系并没有达到预期的效果。

随着社会经济的发展，人们对建筑的要求也越来越高，而传统抗震结构已经无法满足现代人的需求，结构减震控制技术这种新型结构技术的产生吸引了人们的关注。其中的摩擦滑移隔震结构技术，具有低成本、易施工的优点，受到人们的喜爱和研究。除此之外，较为成熟的技术，应用较为广泛的还有以下几种：

第一、纯摩擦力滑移隔震系统。

纯摩擦力滑移隔震系统由柔性石墨垫层、砂垫层、喷涂聚四氟乙烯的不锈钢板三部分组成，力学模型如图2。纯摩擦力滑移隔震系统具有低成本、易制作、易施工的特点，在我国比较受欢迎且应用广泛。但也存在一些问题，不具有复位能力，结构的最大滑移量和残留滑移量可能较大，一般要配合其他限位和复位装置使用。

第二、带限位装置的滑移隔震结构。

带限位装置的滑移隔震结构是由使用涂有低摩擦系数的聚四氟乙烯材料的钢板作为上下支撑原件的滑移隔震元件和由普通钢板冷弯而成的U型钢板作为限位消能元件的两部分组合。计算模型如图3所示。此结构的产生，是因发生地震时，P-F隔震系统最大滑移量及残余滑移量较大。此结构的刚度较大，因此，足以抗衡小地震的发生，其受力分析和P-F隔震装置完全一样；中大震作用时，隔震装置发生水平位移消能减震作用，由于其具有U形片限位消能装置所以其在此阶段与P-F结构相比结构最大滑移量和最终滑移量均有所减小，但因U型限位器阻止了上部结构的运动就使得上部结构的地震反应较P-F结构有所增加。由于U型限位器由软钢制作而成其复位能力有限，在地震作用下仍然有残余滑移量的存在。

第三、恢复力摩擦基础隔震系统。

恢复力摩擦基础隔震系统（R-FBI），由喷涂聚四氟乙烯的不锈钢板和橡胶核心组成，其力学模型如图4所示。该隔震结构的钢板为中央及四周预留孔洞并将橡胶核心放置在其中来实现其共同工作，其中钢板为主要受力部件橡胶核心不受竖向压力。当结构受到小震时隔震装置钢板间的摩擦力能够阻止结构的滑动；当结构受到中大震作用时结构开始滑动同时橡胶发生变形，此时钢板间的摩擦和橡胶的变形都将消耗地震能量，橡胶核心同时能起到限位和自动复位的功能。此系统具有自动复位功能，但缺点是工艺较为复杂，成本高且施工难度大，所以，应用并不多，主要用于特殊建筑中。

第四、串联隔震系统。

串联隔震系统是由具有叠层橡胶隔震效果的橡胶支座和具有摩擦滑移隔震效果的摩擦板串联组成，其力学模型如图5所示。其装置是在摩擦滑移隔震支座的下钢板和基础之间安装橡胶支座组成。此系统在小地震时，摩擦板间摩擦力较大，不会产生滑动，此时橡胶支座工作，整个体系具有橡胶隔震支座的减震效果；大地震时，大的震动力带动摩擦板间的滑动，此时两个支座同时工作，这样可分散地震能量，限制地震向上的力度，减震效果较好。此系统造价高，目前只能在核电站中看到。

第五、滑移复位摩擦隔震系统。

滑移复位摩擦隔震系统主要由EDF系统、R-FBI系统两部分组合。其力学模型如图6所示。工作原理：EDF系统中的弹性支承元件由R-FBI单元所替代，即在R-FBI系统上再加一层摩擦板。中小地震时工作为普通的R-FBI系统，大地震时工作增加的摩擦板滑移开始工作，等于R-FBI系统拥有两层安全防护。此系统成本昂贵，应用不多。

第六、摩擦摆隔震系统。

摩擦摆系统（FPS），由滑块和弧形滑道两部分组合而成，是一种有效的干摩擦滑移隔震系统。其力学模型和构造如图7所示。最早提出这一系统的学者是美国的Dr.Victor Zayas教授，于1985年提出。摩擦材料都具有良好的高耐磨性和低摩擦系数，在滑块和滑道间喷涂有较好的效果。弧形滑道是此系统的特点，所以，当滑块发生位置偏移，结构会因建筑自身重力回到初始最低点，达到复位。该系统耗能性能良好，同时也具备限位和复位能力，曾被很多人看好，但缺点也是工艺较为复杂，成本高且施工难度大，在民用建筑中使用很不现实，所以应用也不是很多。

3 多维可视化在摩擦滑移隔震中的应用

摩擦滑移隔震技术作为日益成熟的减震隔震技术已经广泛的应用于建筑工程中。在此应用过程中，工程设计研究人员也开发出了多款计算程序用于工程计算仿真分析。这些计算程序多数是基于层间剪切模型计算理论编制而成的，建立的模型仅为二维的点式模型，该模型在很大程度上影响了设计人员对摩擦滑移隔震建筑的研究与分析。

基于摩擦滑移隔震的多维可视化分析模型是以摩擦滑移隔震技术为原型，同时引入现代计算机仿真技术中最为先进的多维可视化分析技术，并结合有限元分析计算方法，从而建立具有模型多维显示与多维有限元计算的可视化分析模型，其模型建立过程如图8所示。摩擦滑移隔震的多维可视化分析模型能够有效地解决工程技术人员对摩擦滑移隔震结构的设计问题。通过该分析模型工程设计人员不但可以直观的观测到摩擦滑移隔震结构的每一个部位，还可以得到摩擦滑移隔震结构每一构件的力学信息，从而辅助工程设计人员对摩擦滑移隔震结构进行有效的设计。

4 结论

多维信息及各属性之间的关系信息，我们通过多维可视化技术可清晰地看到，并力图在低维可视空间中展现多维抽象信息的多属性数据特征。在多维信息认知和分析方面，多维可视化技术具有自身独有的优点，在信息化技术时代下，已成为我们分析和驾驭多维信息的主要手段和工具。

本文就立足于于多维可视化技术在多维数据信息方面优良的特性，着重论述了其在摩擦滑移隔震中的应用，研究表明：摩擦滑移隔震的多维可视化分析模型的建立能够很好展现出滑移隔震结构中的每个细节，更好地辅助工程设计人员完成对摩擦滑移隔震的设计。

参考文献：

[1]杨彦波，刘滨，祁明月.信息可视化研究综述[J].河北科技大学学报，2014，35（1）：91-102.

[2]Nahum D Gershon， Stephen G Eick. Information Visualization [J]. IEEE Computer Graphics and Applications， 1997，7 （4）： 29-31.

[3]Card S K， Mackinaly J D， Shneiderman B. Readings in Information Visualization： Using Vision to Thinking [M]. Morgan Kaufmann， 1999.

[4]刘芳.信息可视化技术及应用研究[D].浙江：浙江大学，2013.

[5]Inselberg A， Dimsdale B. Parallel coordinates： a tool for visualizing multi-dimensional geometry[C]. Proceedings of IEEE Visualization 1990. Los Alamitos： IEEE Computer Society Press 1990： 361-378.

篇4

[4]李治洪.WebGIS原理与实践[M].北京：高等教育出版社，2011.

[5]李志秀，张军，陈光，杨丽红.JQuery Ajax 异步处理JSON数据在项目管理系统中的应用[J].云南大学学报（自然科学版），2011（s2）：247-250.

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前言

在建筑工程中，其核心管理技术就是BIM技术，该技术的主要作用就是避免在三维空间中出现阶段性的信息缺失，其中BIM技术的优势主要体现在对建筑设计过程各个专业之间的协调以及对建筑工程的数据管理。BIM将建筑物所有的数据都进行统一管理并提供分析软件的接口，实现数据导入以及建模计算，分析该建筑的整体或是构件的情况。

一、BIM与标准化设计

1.标准化BIM构件库的建立

装配式建筑的典型特征是标准化的预制构件或部品在工厂生产，然后运输到施工现场装配、组装成整体。装配式建筑设计要适应其特点，在传统的设计方法中是通过预制构件加工图来表达预制构件的设计，其平立剖面图纸还是传统的二维表达形式。在装配式建筑BIM应用中，应模拟工厂加工的方式，以“预制构件模型”的方式来进行系统集成和表达，这就需要建立装配式建筑的BIM构件库。通过装配式建筑BIM构件库的建立，可以不断增加BIM虚拟构件的数量、种类和规格，逐步构建标准化预制构件库。

2.可视化设计

与传统建筑方式采用BIM类似，装配式建筑的BIM应用有利于通过可视化的设计实现人机友好协同和更为精细化的设计。

3.BIM构件拆分及优化设计

在装配式建筑中要做好预制构件的“拆分设计”，俗称“构件拆分”。传统方式下大多是在施工图完成以后，再由构件厂进行“构件拆分”。实际上，正确的做法是在前期策划阶段就专业介入，确定好装配式建筑的技术路线和产业化目标，在方案设计阶段根据既定目标依据构件拆分原则进行方案创作，这样才能避免方案性的不合理导致后期技术经济性的不合理，避免由于前后脱节造成的设计失误。BIM信息化有助于建立上述工作机制，单个外墙构件的几何属性经过可视化分析，可以对预制外墙板的类型数量进行优化，减少预制构件的类型和数量。

4.BIM协同设计

BIM模型以三维信息模型作为集成平台，在技术层面上适合各专业的协同工作，各专业可以基于同一模型进行工作。BIM模型还包含了建筑的材料信息、工艺设备信息、成本信息等，这些信息可以用来进行数据分析，从而使各专业的协同达到更高层次。

二、BIM与工厂化生产

1.构件加工图设计

通过BIM模型对建筑构件的信息化表达，构件加工图在BIM模型上直接完成和生成，不仅能清楚地传达传统图纸的二维关系，而且对于复杂的空间剖面关系也可以清楚表达，同时还能够将离散的二维图纸信息集中到一个模型当中，这样的模型能够更加紧密地实现与预制工厂的协同和对接。

2.构件生产指导

BIM建模是对建筑的真实反映，在生产加工过程中，BIM信息化技术可以直观地表达出配筋的空间关系和各种参数情况，能自动生成构件下料单、派工单、模具规格参数等生产表单，并且能通过可视化的直观表达帮助工人更好地理解设计意图，可以形成BIM生产模拟动画、流程图、说明图等辅助培训的材料，有助于提高工人生产的准确性和质量效率。

3.通过CAM实现预制构件的数字化制造

借助工厂化、机械化的生产方式，采用集中、大型的生产设备，只需要将BIM信息数据输入设备，就可以实现机械的自动化生产，这种数字化建造的方式可以大大提高工作效率和生产质量。

三、BIM与装配化施工

1.施工现场组织及工序模拟

将施工进度计划写入BIM信息模型，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D模型中，就可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。提前预知本项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡，总体计划、场地布置是否合理，工序是否正确，并可以进行及时优化。

2.施工安装培训

通过虚拟建造，安装和施工管理人员可以非常清晰地获知装配式建筑的组装构成，避免二维图纸造成的理解偏差，保证项目的如期进行。

3.施工模拟碰撞检测

通过碰撞检测分析，可以对传统二维模式下不易察觉的“错漏碰缺”进行收集更正。如预制构件内部各组成部分的碰撞检测，地暖管与电器管线潜在的交错碰撞问题。

4.复杂节点的施工模拟

通过施工模拟对复杂部位和关键施工节点进行提前预演，增加工人对施工环境和施工措施的熟悉度，提高施工效率。

四、BIM与一体化装修

1.装修部品产品库的建设

土建装修一体化作为工业化的生产方式可以促进全过程的生产效率提高，将装修阶段的标准化设计集成到方案设计阶段可以有效地对生产资源进行合理配置。

2.可视化设计

通过可视化的便利进行室内渲染，可以保证室内的空间品质，帮助设计师进行精细化和优化设计。整体卫浴等统一部品的BIM设计、模拟安装，可以实现设计优化、成本统计、安装指导。

3.信息化集成

产业链中各家具生产厂商的商品信息都集成到BIM模型中，为内装部品的算量统计提供数据支持。对装修需要定制的部品和家具，可以在方案阶段就与生产厂家对接，实现家具的工厂批量化生产，同时预留好土建接口，按照模块化集成的原则确保其模数协调、机电支撑系统协调及整体协调。

五、BIM与信息化管理

1.经济算量分析

经济算量的主要原则是做到“准量、估算”，按照工业化建筑的组成及计价原则分为预制构件部分和现浇构件部分。结合工业化住宅的特点自主开发了装配式设计插件，通过该插件可以将预制构件与现浇构件进行分类统计。通过分类统计可以快速地对设计方案进行工程量分析，从而进行方案比选，再由确定的工程量结合地区的定额计算出本项目的工程量清单，实现在方案策划阶段对成本的初步控制。

2.RFID等实现装配式建筑质量管理可追溯

实现在同一BIM模型上的建筑信息集成，BIM服务贯穿整个工程全生命周期过程。一方面，可以实现住宅产业信息化；另一方面，可以将生产、施工及运维阶段的实际需求及技术整合到设计阶段，在虚拟环境中预演现实，真正实现BIM信息化应用的信息集成优势。通过在预制构件中预埋芯片等数字化标签，在生产、运输、施工、管理的各个重要环节记录相应的质量管理信息，可以实现建筑质量的责任归属，从而提高建筑质量。

3.利用BIM云平台实现适时、全球化、数字化的管理

BIM信息化技术与云技术相结合，可以有效地将信息在云端进行无缝传递，打通各部门之间的横向联系，通过借助移动设备设置客户端，可以实时查看项目所需要的信息，真正实现项目合作的可移动办公，提高项目的完成精度。

结语

综上可知，装配式建筑设计如何在行业BIM信息化的背景下，融入信息化大潮，发挥自身研发、设计和集成的优势，实现产业链拓展和过程阶段延伸，必将成为建筑产业化新时代的创新趋势。围绕这一创新趋势，设计行业将大有可为。

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一、前言

三维可视化技术是计算机可视化技术与水利水电工程系统相结合产生的一种仿真体， 它能有效的显现出数据的精准，其实质是通过图形、图像的方式对仿真计算过程的追踪与结果的处理，使用三维可视化技术的优越性不但可以节省劳动者的劳动强度，缩短周期，更能有效的为水利水电工程人员提供一个快捷的数字化平台，有效的提高工程建设的工作效率。

传统的水利施工工程大多数是依靠设计图纸、二维平面图来进行施工控制、整体规划，这很难让其它非技术的相关人员有一个直观清晰的认识，管理者也不容易实现对全局工程实施正确有效的管理控制。基于上述原因，加之计算机强有力的计算功能和高效的图形处理能力，三维仿真技术在水利工程方面的应用越来越普遍。在水利工程中应用三维仿真技术，将施工建筑、地理环境、人员配置、危险程度等进行真实模拟，可以浏览工程的整体场景，更加直观的、智能的辅助设计人员进行过程设计与分析，根据不同施工方案得到仿真结果，通过对仿真结果的评估和研究，选择最有效、最安全、最有力的方案运用到施工实践当中。

二、水利工程的三维可视化技术的内容

一般包括设计条件可视化，包括地质，地形，枢纽布置及施工条件等的可视化；设计建模可视化；计算分析过程可视化；成果设计可视化，也就是三维真实感图形显示及空间数据的图表，文挡输出等。三维仿真系统的实现可以帮助用户快速优化施工方案，降低成本，节省开销，施工可靠性增强，达到更高的工作效率。

三、可视化技术在水利工程中的应用

3.1 三维空间数据模型

水利水电工程施工场地、建筑物布置、环境是水利水电工程的可视化仿真所要研究的静态信息，并且对一些地形填挖动态的施工逻辑关系也要及时的反映出来。因此，要能够充分反应各工程对象的属性特点以及对以后数据的管理和操作，就必须要研究出可达到实现系统高效显示和快速分析的空间数据结构和有效的建模手段。地物模型和地形模型共同组成了水利水电工程的三维模型。而在设计制作整体工程的虚拟漫游动画时候，可以借助水利水电工程三维模型，通过利用3DSMax来实现。这样以后在对可视化分析和评价，以及了解未来工程的具体形象，如检验设计是否得当、枢纽布置是否合理等等的时候能够有一个比较直观的认识。

3.1.1 地形模型

能够反映整个工程施工场地的地貌、地形的模型被称为数字地形模型。它是所有工程建筑物以及地形动态填挖所布置的场所和受体。可以通过不规则的三角网模型来对地形表面进行描述，英文简称为TIN 。按照不同的地形点规则构成的不相交的三角形被称作 TIN 模型。它比较适用于能够表现地形高程变化的山区。一般来说，为了能够建立水利水电工程较为复杂的地表TDM ，通常都采用TIN模型，同时，利用Delaunay三角形部分算法再结合这地形高等线的数据也可以制作成TIN模型，并且由于高线数据过于密集，应在刚形成TIN 的时候及时的消除细小且狭长的三角形，然后在进行一定程度的内插细化，形成高度的 DTM。

3.1.2 地物模型

主体工程建筑物、相关土建工程建筑物、附属工程建筑物、植被等是大型水利水电工程中地物实体的组成部分。而泄水建筑物、大坝、截流围堰、电站厂房、地下洞室、以及其他附属设施等工程是工程建筑物的组成部分。这些在空间位置等信息都属于静态空间数据模型。因此，在建立三维可视化数字模型的时候，要把不同的建模技术运用到不同的建筑物类型当中。

（1）参数化实体建模方法。 根据一定的几何参数来制定一系列的约束方程是此方法的思想内容。最后在确定图素的形状以及位置间的组合关系时，要根据这些约束方程式来进行求解。如果周围的一些图素发生变化时，由于它与所有的设计对象想关联，因此系统会自动的依据它与其他图素之间的约束条件来更新整个图像。适用于进水塔、围堰、 溢洪道等。

（2）特征建模方法。首先要在系统内部预先形成特征分类是这一方法的前提。然后根据用户所需的特征类型，在设计过程中添加位置约束，以此进行约束模型的建立。如果这种方法运用到水利水电工程中，可以对具有三维数字化的导流洞、放空洞进行建模。适用于导流洞、泄洪洞、放空洞等水利枢纽建筑物。

3. 2 三维人机交互技术

3.2.1 与数据的交互

通过人机交互界面，操作人员可以根据实际需要设置数据的计算方式、范围以及对数据进行片段截取等操作。例如在通过图像对动态数据进行演示的过程中，可根据需要设置演示的时间段，从而防止浪费时间在不需要的动画片段上。

3.2.2 与图形的交互

操作人员可以通过人机交互界面对平面或者立体图形进行平移、旋转、放大等操作以方便从不同的角度、不同的倍率来观察工程细节情况，便于及时发现设计及施工中存在的问题以及提出创造性意见。

3.2.3 与可视化参数的交互

操作人员可根据自己喜好或者现实情况来改变可视化参数， 比如光照强度、 光照方向、 视角、对比度、颜色误差等，从而得到更好的可视化效果。

3.3 施工过程中的三维模拟技术

利用已建的三维模型可以对水利水电工程施工进行模拟。如果想更加直接的表现出施工的工艺和方法，分析其方案的合理性，可以利用三维软件来对施工方案的整体进度进行三维动画模拟。

生动逼真、对硬件的要求不高是三维动画的特点。3DMax想要完成动画关键帧设置也不难，只需记录不同帧所要做的不同操作，然后再把动画记录按钮打开即可。把布尔运算记录为动画以及记录材质贴图的变化达到动画的目的，都是制作施工过程三维动画模拟的方法。

四、水利工程中可视化仿真系统的构建

4. 1 数据管理模块

数据管理模块主要是建立空间数据库并管理其中的数据，通过对空间数据的基础空间信息进行收集、整理，将其集合到数据库中，并根据地面对象随时间的变化及时更新数据库信息，为可视化仿真系统的建立和运行提供基础。

4. 2 图形显示模块

对空间数据库中每种空间对象进行分析，根据其自身的特征自动采取适合的图形绘制和造型技术，将数据通过图形或图像的方式反映出来，其中图形可以是二维，也可以是三维。

4. 3 图形操作模块

对显示出来的图形进行修改和补充，使其在空间上更为合理，在形态上更加符合建筑学思想，另外通过人机交互还可调整各项参数，如水系、境界、植被符号的自定义和填充，光学属性（颜色、透明度）的修改和调整等，并且能够将操作结果保存到数据库中，或者根据不同的选中设备，向不同的输出设备（显示器、绘图仪、打印机和文件等）输出图形。

4. 4 图形分析模块

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关键词：BIM；模拟施工；碰撞检测；信息模型；可视化分析；虚拟管理

中图分类号：TE42 文献标识码：A

建筑信息模型（Building Information Modeling）简称BIM，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型建立。随着市场需求和建筑行业迅速发展，高端业主寻求可持续设计、管理、运营的解决办法，纷纷开始把目光投向BIM平台。目前分析BIM在施工企业应用方向主要有以下几个方面。

BIM技术的出现，真正将项目的全生命周期进行串联，但目前设计、施工、运营在产业上被割裂，各个阶段的数据未能实现有效流通，对BIM的应用发展有着较大的阻碍作用。建筑业软件厂商需要提升上下游合作，加快实现数据接口的打通，实现BIM在项目生命周期全过程的有效利用。

珠海歌剧院钢结构模型 大连恒隆广场建筑施工模型

目前，BIM技术在中国建筑总公司旗下的企业已经开始渗入到项目管理的各项环节中，例如珠海歌剧院、大连恒隆广场等项目已经利用BIM技术解决了施工过程中很多重要的问题。BIM对于工程建设业有着革命性的作用，但作为新生事物，产业环境还不尽成熟，仍需要有所突破，希望BIM技术的推广能得到更多的支持与帮助，对建筑施工企业的发展能起到推波助澜的作用。

参考文献：

1.《中建八局建筑信息模型（BIM）作业指导手册》；

2.《 Revit Structure 基础概念教程》；

3. 《Revit Architecture 基础概念教程》；

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BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling）。它是利用三维数字技术创建的工程数据模型，并利用该模型集成建筑工程项目各种相关信息，来提高工程项目设计、建造、运营的效率。

BIM的技术核心是在计算机中建立虚拟的建筑工程三维模型，同时利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业信息及状态信息，而且还包含了非构件对象（例如空间、运动行为）的状态信息。借助这个富含建筑工程信息的三维模型，可以大大提高建筑工程信息的集成化程度，这就为建筑工程项目的相关利益方都提供了一个工程信息交互和共享的平台。这些信息能够帮助建筑工程项目的相关利益方增加效率、降低成本、提高质量。结合更多的相关数字化技术，BIM模型中包含的工程信息还可以被用于模拟建筑物在真实世界中的状态和变化，使得在建筑物建成之前，项目的相关利益方就能对整个工程项目的成败做出最完整的分析和评估。

BIM的特征三维可视化

可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化三维平面的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，各个构件的信息在图纸上是采用线条绘制表达的，其真正的构造形式就需要建筑业参与人员去自行想象。而当前建筑形式各异，造型复杂，这种平面的图纸呈现出诸多的局限性。所以BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们面前。

当然，目前也有许多设计单位会做各种效果图，这种效果图是分包给专业的效果图制作团队通过识读设计制作出的线条式信息制作出来的，并不是通过构件的信息自动生成的，缺少了同构件之间的互动性和反馈性。而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视，这种可视化的结果不仅可以用于效果图的展示及报表的生成，更重要的是项目的设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

*模拟性

在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验，例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在医院建筑策划和设计中可以利用BIM对医院的物流系统、二级医疗系统流程进行模拟，以求最优化的功能布局。

在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于3D模型的造价控制），从而实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

*信息集中与优化

事实上，整个设计、施工、运营的过程就是一个海量信息集中并不断优化的过程，在BIM的基础上可以做更好的集中、更好的优化。没有准确的信息做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。

建筑全生命周期中BIM的应用

从建筑的全生命周期来看，BIM的应用对于提高建筑行业规划、设计、施工、运营的科学技术水平，促进建筑业全面信息化和现代化，具有巨大的应用价值和广阔的应用前景。随着BIM在中国被逐渐认识与应用，特别在国内工程建造行业高速发展的背景下，BIM已在国内一些大型工程项目中得到积极应用，涌现出很多成功案例，充分展现了BIM在建筑工程行业的应用价值。在国内的部分医院工程已经开始采纳BIM，将其运用于工程建设和日常运营管理。

BIM的信息具有可追溯性、共享性、透明性的特点，贯穿于工程整个生命周期，使之成为智能化（制造）建设和数字化医院管理的平台。

根据项目建设进度建立和维护BIM模型，实质是使用BIM平台汇总项目团队所有的项目信息，消除项目中的信息孤岛，并且将得到的信息结合三维模型进行整理和储存，以备项目全过程中各相关利益方随时共享。

由于BIM的用途决定了BIM模型细节的精度，同时目前仅靠一个BIM工具并不能完成所有的工作，所以目前业内主要采用“分布式”BIM模型的方法，建立符合工程项目现有条件和使用用途的BIM模型。根据需要，这些模型可能包括：设计模型、施工模型、进度模型、成本模型、制造模型、操作模型等。

这种“分布式”模型往往由相关的设计单位、施工单位或者运营单位根据各自工作范围单独建立，最后通过统一的标准合成。这将增加对BIM建模标准、版本管理、数据安全的管理难度，所以有时候业主也会委托独立的BIM服务商，统一规划、维护和管理整个工程项目的BIM应用，以确保BIM模型信息的准确性、时效性和安全性。

BIM在医疗建设项目策划与设计中的运用

*场地与交通组织分析――得出最佳方案

在医院建筑工程中，场地的选择和布置对医院的后期运行起到至关重要的作用。

场地分析是研究影响建筑物定位的主要因素、确定建筑物的空间方位、确定建筑物的外观、建立建筑物与周围景观的联系过程。在规划阶段，场地的地貌、植被、气候条件都是影响设计决策的重要因素，因此需要通过场地分析来对景观规划、环境现状、施工配套及建成后交通流量等各种影响因素进行评价及分析。例如：利用BIM模拟医院交通流线和出入口布置分析以求最佳方案。

传统的场地分析存在诸如定量分析不足、主观因素过重、无法处理大量数据信息等弊端，尤其是一些山坡地、河道低洼地，通过BIM结合地理信息系统（Geographic Information System，简称 GIS），对场地及拟建的建筑物空间数据进行建模，通过BIM及GIS软件的强大功能，迅速得出令人信服的分析结果（如土方平衡量、排水泄洪方案等），帮助项目在规划阶段评估指定场地的使用条件和特点，从而做出新建项目最理想的场地位置、交通流线组织关系、建筑主体布局等关键决策。

*模拟空间发展――做关键性规划

在医院建筑策划时，我们总希望在用地与建筑空间留有发展余地，用于满足日后发展或功能转变之需。

策划是在总体规划目标确定后，根据定量得出设计依据的过程。相对于根据经验确定设计内容及依据（设计任务书）的传统方法，医疗建筑策划利用对建设目标所处社会环境及相关因素，包括对城市化进程、人口图谱、疾病谱和当地医疗资源及分布等进行逻辑数理分析，研究项目任务书对设计的合理导向，制定和论证建筑设计依据，科学地确定设计的内容，并寻找达到这一目标的科学方法。在这一过程中，主要是以实态调查为基础、以数据分析为手段对目标进行研究。

BIM能够帮助项目团队在建筑规划阶段，通过对空间进行分析来理解复杂空间的标准和法规，从而节省时间，为团队提供更多增值活动的可能。特别在客户讨论需求、选择以及分析最佳方案时，借助BIM及相关分析数据，可以做出关键性的决定。

在建筑策划阶段，BIM还会帮助建筑师随时查看初步设计是否符合业主的要求，是否满足建筑策划阶段得到的设计依据，通过BIM连贯的信息传递或追溯，大大减少设计阶段因不合理设计造成修改的巨大浪费。

*评估设计方案――获得较高的互动效应

在方案论证阶段，项目投资方可以使用BIM来评估设计方案的布局、照明、安全、声学、色彩及是否符合相关规范。BIM甚至可以做到利用建筑外观部分的细节来迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。

以某医院某科室门诊区域的设计为例，我们可以利用BIM去模拟测算，以判别门诊设计的合理性。该科室日常常规参数如下：

常规门诊量：150人（最高峰250人）；

峰值门诊时段：9：00―11：00 （平均1人/5分钟）；

平均就诊时间：20分钟；

患者可容忍等候时间：老人45分钟，中青年30分钟。

通过对上述数据进行模拟动态测试，可以对设计方案进行论证，具体内容包括：

人群是否始终或长时间处于聚集状态，从而判断整个科室诊室区域面积是否足够；

什么时间就诊人群开始聚集，聚集在何处，以此判断整个诊室区域面积、诊室数量和候诊空间的比例是否合理；

根据诊量高峰与低谷的比例，调整部分专科门诊的开放时间，如某些慢性专科门诊，高峰时段不开门，而在低谷时段开放；

根据对患者就诊路径、就诊时间、等候时间规律的判别，考虑在诊室区域植入相关医技、治疗功能。

在这个案例中，通过BIM平台的运用，可以优化诊室设计方案，使之更高效、舒适、方便，达到诊室设计效果最佳状态。

方案论证阶段还可以借助BIM方便地、低成本地提供不同的解决方案以供项目投资方进行选择，通过数据对比和模拟分析，找出不同解决方案的优缺点，帮助项目投资方迅速评估建筑投资方案的成本和时间。

对设计师来说，通过BIM来评估所设计的空间，可以获得较高的互动效应，以便从使用者和业主那里获得积极的反馈。设计的实时修改往往基于最终用户的反馈，在BIM平台下，项目各方关注的焦点问题比较容易直观地展现并迅速达成共识，相应地，决策所需的时间会比以往减少。

*可视化设计――真正的三维方式来完成建筑设计

建筑师在与医生沟通的过程中，往往会出现医生无法判别使用面积是否足够的问题，3Dmax、Sketchup这些三维可视化设计手段的出现，有力地弥补了业主对传统建筑图纸识别能力缺乏造成的和设计师之间的交流鸿沟，但由于这些软件设计理念和功能上的局限，使得这样的三维可视化展现不论用于前期方案推敲，还是用于阶段性的效果图展现，与真正的设计方案之间均存在相当大的差距。

对于设计师而言，除了用于前期推敲和阶段展现，大量的设计工作还是要基于传统CAD平台来完成。但由于CAD平台的功能局限，使得设计师不得不放弃三维空间的思考方式，退而求其次地使用平、立、剖三视图的方式表达和展现自己的设计成果。这种由于工具原因造成的信息割裂，在遇到项目复杂、工期紧的情况下，非常容易出错。

BIM的出现，使设计师真正回归到了三维的世界，使用三维的思考方式来完成建筑设计，同时也使业主真正摆脱了技术壁垒的限制，随时了解自己的投资与回报。

*多专业协同设计――从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期

协同设计是一种新兴的建筑设计方式，它可以使分布在不同地理位置的不同专业的设计人员通过网络协同展开设计工作。协同设计是在建筑业环境发生深刻变化、建筑的传统设计方式必须得到改变的背景下出现的，也是数字化建筑设计技术与快速发展的网络技术相结合的产物。

现有的协同设计主要是基于CAD平台。这种基于二维的协同设计并不能充分实现专业间的设计信息交流，这是因为CAD的通用文件格式仅仅是对图形的描述，无法加载附加信息，并且由于平台局限，专业间的数据不具有关联性，导致计算机图形技术和专业设计内容未能很好融合。

BIM的出现，使协同已经不再是简单的文件参照。BIM技术为协同设计提供底层支撑，大幅提升协同设计的技术含量。协同设计不再是单纯意义上的设计交流、组织及管理手段，它与BIM融合，成为设计手段本身的一部分。借助于BIM的技术优势，协同的范畴也从单纯的设计阶段扩展到建筑全生命周期，需要规划、设计、施工、运营等各方的集体参与，因此具备了更广泛的意义，从而带来综合效益的大幅提升。

*建筑性能化分析――可自动完成

利用计算机进行建筑物理性能化分析，国外的研究开始于20世纪60年代，甚至更早，早已形成较为成熟的理论，并已开发出丰富的工具软件。但是在CAD时代，无论什么样的分析软件，都必须通过手工的方式输入相关数据才能开展分析计算。而操作和使用这些软件不仅需要由专业技术人员经过培训才能完成，同时由于设计方案的调整，造成原本就耗时耗力的数据录入工作需要经常性的重复录入或者校核，导致包括建筑能量分析在内的建筑物理性能化分析通常被安排在设计的最终阶段，使得建筑性能化分析趋于象征性。最终导致了建筑师在进行方案设计时，无法非常方便地对设计方案进行定性与定量的性能化计算分析，或者建筑设计与性能化分析计算之间发生严重脱节的现象。

利用BIM技术，建筑师在设计过程中创建的虚拟建筑模型已经包含了大量的设计信息（包括几何信息、材料性能、构件属性等），只要将模型导入相关的性能化分析软件，就可以得到相应的分析结果，原本需要专业人士花费大量时间输入大量专业数据的过程，如今可以自动完成，这大大降低了性能化分析的周期，提高了设计质量，同时也使设计公司能够向业主提供更专业的技能和服务。

BIM在医院工程建设中的运用

*工程量快速统计――可用于成本估算

BIM是一个富含工程信息的数据库，可以真实地提供造价管理需要的工程量信息，借助这些信息，计算机可以快速对各种构件进行统计分析，从而大大减少根据图纸或者CAD文件统计工程量带来的繁琐人工操作和潜在错误，同时能够非常容易地实现工程量信息与设计方案保持完全一致。

BIM在这一领域的成功应用，给工程项目的造价管理带来质的飞跃。通过BIM获得的准确的工程量统计，可以用于前期设计过程中的成本估算；在业主预算范围内，探索不同的设计方案，或者对不同设计方案的建造成本进行比较；进行施工开始前的工程量预算以及施工完成后的工程量决算。

*3D管线综合――及时排除施工中的碰撞冲突

在CAD时代，设计院主要由建筑或者机电专业牵头，将所有图纸打印成硫酸图，然后各专业将图纸叠在一起进行管线综合，由于二维图纸的信息缺失以及缺失直观的交流平台，导致管线综合成为建筑施工前最让业主不放心的“最后一公里”。

利用BIM技术，通过搭建建筑、结构、机电等专业的BIM模型，设计师能够在虚拟的三维环境下方便地发现设计中的碰撞冲突，从而大大提高了管线综合的设计能力和工作效率。这不仅能够及时排除项目施工环节中可能遇到的碰撞冲突，显著减少由此产生的变更申请单，而且大大提高了施工现场的生产效率，降低由于施工协调造成的成本增长和工期延误。

*4D施工模拟――直观、精确地反映整个施工过程

通过BIM与施工进度计划相链接，将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D（3D+Time）模型中，可以直观、精确地反映整个建筑的施工过程。4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制定施工计划、精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置，对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制，以缩短工期、降低成本、提高质量。

此外，BIM可以协助评标专家从4D模型中很快地了解投标单位对投标项目主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、总体计划是否基本合理等，从而对投标单位的施工经验和实力做出有效评估。

*施工组织模拟――按月、日、时进行施工安装方案的分析优化

通过BIM可以对项目的重点或难点部分进行可建性模拟，按月、日、时进行施工安装方案的分析优化。对于一些重要的施工环节或采用新施工工艺的关键部位、施工现场平面布置等施工指导措施进行模拟和分析，以提高计划可行性；也可以利用BIM技术结合施工组织计划进行预演以提高复杂建筑体系的可造性（例如：施工模板、玻璃装配、锚固等）。

借助BIM对施工组织的模拟，项目管理方能够非常直观地了解整个施工安装环节的时间节点和安装工序，并清晰把握在安装过程中的难点和要点，施工方也可以进一步对原有安装方案进行优化和改善，以提高施工效率和施工方案的安全性。

*数字化构件加工――自动完成建筑物构件的预制

将BIM模型与数字化建造系结合，可实现建筑施工流程的自动化。尽管建筑不能像汽车一样在“加工”好整体后发送给业主，但建筑中的许多构件的确可以异地加工，然后运到建筑施工现场，装配到建筑中（例如：门窗、预制混凝土结构和钢结构等构件）。通过数字化建造，可以自动完成建筑物构件的预制，这些通过工厂精密机械技术制造出来的构件，不仅降低了建造误差，并且大幅度提高构件制造的生产率，使得整个建筑建造的工期得以缩短并且容易掌控。

BIM模型直接用于制造环节还可以在制造商与设计人员之间形成一种自然的反馈循环，即在建筑设计流程中提前考虑尽可能多地实现数字化建造。同样与参与竞标的制造商共享构件模型也有助于缩短招标周期，便于制造商根据设计要求的构件用量编制更为统一的投标书。同时标准化构件之间的协调也有助于减少现场发生的问题，降低不断上升的建造、安装成本。

*材料跟踪――与RFID互补

在BIM出现以前，建筑行业往往借助较为成熟的物流行业的管理经验及技术方案（如：RFID无线射频识别电子标签）。通过RFID可以把建筑物内各个设备构件贴上标签，以实现对这些物体的跟踪管理，但RFID本身无法进一步获取物体更详细的信息（如：生产日期、生产厂家、构件尺寸等）。而BIM模型恰好详细记录了建筑物及构件和设备的所有信息。此外BIM模型作为一个建筑物的多维度数据库，并不擅长记录各种构件的状态信息，而基于RFID技术的物流管理信息系统对物体的过程信息都有非常好的数据库记录和管理功能。这样BIM与RFID正好具有了互补性，来解决建筑行业由日益增长的物流跟踪带来的管理压力。

*施工现场3D配合――为各方提供交流的沟通平台

BIM可成为施工现场各方交流的沟通平台，这一平台不仅史无前例地集成了建筑物的完整信息，同时还提供了一个三维的交流环境。这大大提高了传统模式下项目各方人员在现场从图纸堆中找到有效信息进行交流的沟通效率。

通过在施工现场搭建基于BIM模型的交流平台，可以让项目各方人员方便地通过BIM模型协调项目方案，增加项目的可造性，及时排除矛盾，显著地减少由此产生的变更。由于BIM模型直观的表现力，也为机构和专业人员之间的交流减少了语言交流障碍。这些都有助于缩短施工时间，降低由于设计协调造成的成本增长（譬如业主需求变化），提高施工现场生产效率。

*竣工模型交付――为业主提供完整的建筑物全局信息

建筑作为一个系统，当完成建造过程准备投入使用时，首先需要对建筑进行必要的测试和调整，以确保它可以按照当初的设计来运营。在项目完成后的移交环节，物业管理部门需要得到的不只是常规的设计图纸、竣工图纸，还需要正确反映真实的设备、材料安装使用情况，常用件、易损件等与运营维护相关的文档和资料。可实际上这些有用的信息都被淹没在不同种类的纸质文档中了，而纸质的图纸是具有不可延续性和不可追溯性的，这不仅造成项目移交过程中可能出现的问题隐患，更重要的是需要物业管理部门在日后的运营过程中从头开始摸索建筑设备和设施的特性和工况。

BIM模型能将建筑物空间信息和设备参数信息有机地整合起来，从而为业主获取完整的建筑物全局信息提供平台。通过BIM模型与施工过程的记录信息相关联，甚至能够实现包括隐蔽工程图像资料在内的全生命周期建筑信息集成，不仅为后续的物业管理带来便利，并且可以在未来进行翻新、改造、扩建过程中为业主及项目团队提供有效的历史信息，减少交付时间，降低风险。

BIM在医院运行管理中的应用

BIM不是一个简单的医院建筑数字模式，它更是一个数字化的信息平台。

例如，在医院日常运营中，监控系统可以自动发现某个水泵控制阀门出现故障，查阅在库存记录中已无该阀门配件，于是提出采购申请――财务审核――主管领导审批――采购――安装（维修清单）――设备信息重新录入――最后重新进入设备运营监测。

整个过程涵盖了楼宇自动化系统、物业管理系统、财务系统、资源管理系统、ERP系统等等，而这一切都是建立在BIM的基础上的。将原有离散的控制系统、执行系统和决策系统整合在BIM的平台上。

*运营信息集成

在建筑物使用寿命期间，建筑物结构设施（如墙、楼板、屋顶等）和设备设施（如机械、电气、管道等）都需要不断得到维护。一个成功的维护方案将提高建筑物性能，降低能耗和修理费用，进而降低总体维护成本。

BIM模型结合运维管理系统可以充分发挥空间定位和数据记录的优势，合理制定维护计划，分配专人专项维护工作，以降低建筑物使用过程中突发状况的维修风险的次数。对一些重要设备还可以跟踪维护工作的历史记录，以便对设备的适用状态提前做出判断。此外在三维的环境下，维护人员对于设备的位置十分清楚，大大提高了维护效率。

*设施及资产管理

当前企业对资产的管理已经逐步从传统的纸质方式中脱离，一套有序的资产管理系统将有效地提升建筑资产或设施的管理水平。但是由于建筑行业和设施管理行业的割裂，使得这些资产信息需要在运营阶段依赖大量的人工操作来录入资产管理系统，这不仅需要更多的系统数据准备时间，而且很容易出现数据录入错误。

BIM中包含的大量建筑信息能够顺利导入现有的资产管理系统，这对于资产管理而言，大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入。此外由于传统的资产管理系统本身无法准确定位资产位置，通过BIM结合RFID的资产标签芯片还可以使资产在建筑物中的定位及相关参数信息一目了然，实现精确定位，快速查询。

*辅助能源管理

建筑系统分析是对照着设计规定来衡量建筑物性能的过程。其中包括机械系统如何操作，建筑物能耗分析、内外部气流模拟、照明分析、人流分析等涉及建筑物性能的评估。BIM模型结合专业的建筑物系统分析软件避免了重复建立分析模型，不仅可以验证建筑物是否按照特定的设计规定和可持续标准建造，而且可以通过模拟更换整栋建筑所使用的材料设备，创建假设的解决方案，来显示建筑物性能更好或更差的状态。通过这些分析模拟，最终确定、修改系统参数甚至系统改造计划，以提高整个建筑的性能。

*空间管理

空间管理是业主为节省空间成本、有效利用空间、为最终用户提供良好工作、生活环境并促进人员的沟通与协调而对建筑空间所作的管理。空间管理最重要的是进行空间控制，做到经济而有效地利用空间。

BIM不仅可以用于有效管理建筑设施及资产等资源，也可以帮助资产管理团队记录空间的使用情况，处理业主要求空间的变更请求，分析现有空间的使用情况，以及评估设备试用期间空间相关环境参数的变化情况。

通过BIM模型结合空间追踪系统可以合理分配建筑物空间，追踪当前空间的使用情况，确保设施空间资源最大利用率，还能根据统计数据协助日后空间改造时的空间使用需求。

*灾害应急模拟分析

建筑作为人类栖息的场所和进行各类活动的物质条件，安全是第一位的。直接影响安全的因素，除房屋结构外，还包括各类灾害对其造成的破坏以及由此引发的连锁反应。利用BIM模型及相应灾害分析模拟软件，可以在灾害发生前以模型和灾害预警信息为基础，模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，制定避免灾害发生的解决措施，以及发生灾害后人员疏散、救援支持的应急预案。

此外，当灾害发生后，BIM模型可以提供救援人员紧急状况点的完整信息，这将有效提高突发状况应对措施。此外楼宇自动化系统能及时获取建筑物及设备的状态信息，通过BIM和楼宇自动化系统的结合，使得BIM模型能清晰地呈现出建筑物内部紧急状况的位置，甚至到紧急状况点最合适的路线，救援人员可以由此做出正确的现场处置，提高应急行动的成效。

BIM的实施

虽然BIM能为行业带来巨大的价值，但我们也看到，实施BIM方面并不是一帆风顺，原因之一在于用户对BIM的实施方式缺乏足够的认识。

对于运用BIM的设计方来说，在成功实施BIM之前，需要充分考虑BIM的实施策略。不仅要考虑购买软件和安排培训，而且要考虑伴随BIM而至的工作流程和组织变更问题。例如：

――希望BIM解决哪些问题？BIM能做很多事情，但在实施BIM的初期，最好先设定一些具体的目标，然后根据目标来选择合适的软件工具和人员配置。

――是让现有设计团队学习BIM软件并直接用于设计，还是成立平行于现有设计团队的全新BIM团队？相当一部分企业现在倾向于成立新的小型BIM团队，从辅助设计开始做起，例如专门进行碰撞检查或绿色分析，以后再逐步扩展到使用BIM软件完成整个设计流程。

――是否具备合适的硬件和网络环境？BIM软件对硬件的要求可能略高于二维CAD软件，但并不超出大部分设计企业能接受的范围。

BIM代表一种新的建筑设计模式，而不仅仅是采用一种新的支撑技术，因而企业需要考虑这一变革性团队的组织结构。参与试点项目的团队成员应当具备灵活的头脑、进取心和大局观，并且热衷于BIM的宣传普及。

篇9

绿色建筑评价标准大体上是基于我国现行的设计标准，也部分借鉴了国外绿色建筑评价标准的内容，同时结合我国的特征进行了修改补充，如节地部分，要求“建筑物周围人行区风速低于5m/s，不影响室外活动的舒适性和建筑通风”、“室外透水地面面积比大于等于40%”；如节能部分，要求“建筑总平面设计有利于冬季日照并避开冬季主导风向，夏季有利于自然通风”、“新建的公共建筑，冷热源、输配系统和照明等各部分能耗进行独立分项计量”、“建筑设计总能耗低于国家批准或备案的节能标准规定值的80%”；如节水部分，要求“办公楼、商场类建筑非传统水源利用率不低于20％、旅馆类建筑不低于15％”；如节材部分，要求“建筑结构要素要简约，无大量装饰性构件”；如室内环境部分，要求“设置室内空气质量监控系统，保证健康舒适的室内环境”、“办公、宾馆类建筑75％以上的主要功能空间室内采光系数满足现行国家标准《建筑采光设计标准》GB50033的要求”等。标准一方面补充了现有标准在绿色方面的欠缺，另一方面强化了相关设计要求的量化标准。此外，绿色建筑评价标准还强调了设计阶段应关注施工、运营方面的内容，如节材部分，要求“建筑结构材料合理采用高性能混凝土、高强度钢”、“在建筑设计选材时考虑使用材料的可再循环使用性能，在保证安全和不污染环境的情况下，可再循环材料使用重量占所用建筑材料总重量的10％以上”；如运营管理部分，要求“办公、商场类建筑耗电、冷热量等实行计量收费”等。

2绿色建筑体系的完善

伴随着绿色建筑的推进，绿色建筑评价管理单位也不断发展，但绿色建筑评价标准在地方适用性、建筑类型适用性、评价的标准细则上还有不足，需要不断发展。如在建筑类型方面，编制和颁发了“绿色医院”、“绿色办公”、“绿色商店”、“绿色超高层”、“绿色校园”、“绿色生态城”等；在地方适用性方面，上海、北京、天津、深圳、江苏等大部分省市都提出和颁发了适用于地方特点的地方标准。此外，现存的设计标准也进行了相应修订和完善，如《上海市民用建筑太阳能应用技术规程（光伏发电系统分册）》（DG-TJ08-204B-2008）、《地源热泵系统工程技术规范》（2009年版）、《上海市居住建筑节能设计标准》（DG/TJ08-2078-2010）、《民用建筑节水设计标准》（GB50555-2010）、《建筑遮阳工程技术规范》（JGJ237-2011）、《上海市公共建筑用能监测系统工程技术规范》（DG108-2068-2012）、《上海市公共建筑节能设计标准》（DG108-107-2012）、《半导体照明应用节能评价技术要求》（2012年版）、《工商用制冷设备的环境标志产品技术要求》（2012年版）、《民用建筑室内热湿环境评价标准》（GB/T50785-2012）等。

3设计革新的思路

建筑行业在应对绿色建筑评价标准方面，除了需要不断完善设计标准体系之外，还需在以下三个方面进行革新和改变。

3.1设计准则的变革

虽然我们的现存设计标准不断完善了绿色建筑的相关要点，但是建筑设计的宗旨仍然是在保证功能、美观、安全、舒适的前提下，实现初投资的经济性和投资的高回报率，这也与开发商的投资利益最大化的思路相符。但不同的是，“绿色建筑”强调的不是初投资经济性下的建筑性能最佳，而是建筑全寿命周期下的投资回报率最佳。简而言之，更加关注的是“动态回报率”，而非“静态回报率”，即绿色建筑时代，建筑设计的优劣准则应以消耗最经济的资源来满足功能、美观、安全、舒适等固有属性的需求。

3.2设计流程的变革

因为绿色建筑强调全寿命周期，强调性能化设计，所以绿色建筑设计一方面要求设计师需要了解设计的相关知识，了解建筑的建造过程和运行使用的运维要求，另一方面需要使用计算机模拟的方式来计算和分析设计方法的优劣。其实对于社会分析逐步细化的今天，设计师难以全部掌握这些技术，为了适应这两方面的需求，最重要的是改变本身固化的设计流程和设计方式。建筑物理专业必然成为绿色建筑设计新流程中的一员，他们主要承担多种设计方案的性能比较分析，以帮助设计人员在有限的时间内设计出最佳的建筑，当然有些大型企业还会诞生如建筑材料/产品咨询师、建筑需求分析咨询师等分工，他们可以为设计师释放更多的时间去关注设计方案本身在功能、美观、舒适等基本功能方面的优化组合和实现。建筑设计的过程也必须成为全过程化，在施工图完成之后的技术招标、图纸深化和施工、调试、运营阶段，设计师都必须时时跟踪，并担当重要的角色，如图1，在电气系统技术深化阶段，施工图的设计单位仍然需要承担技术审核的角色。

3.3设计方法的改变

与传统的建筑设计方法不同，绿色建筑的设计方法更加注重气候、环境等因素的引导设计、定性设计方法的定量化、定量设计方法的可视化，同时更加注重集成技术的最优化设计。（1）气候、环境等因素的引导设计传统建筑的建造在适应气候、环境等方面有很多的实践并形成了一些值得我们借鉴的经验。在当今的建筑设计中，这些方法都或多或少地消失了。当代建筑设计中建筑师多数把利用或者抵御气候的问题转移给了设备工程师，气候等因素所能体现的内容只是一些技术标准和技术措施。绿色建筑则要求建筑师在设计建筑之前就应该了解当地的气象地理特征，从而指导如何进行体型、窗口设计等。如图2，就是在建筑设计之前，充分了解当地可以利用自然通风满足室内舒适性的月份，从而指导以何时的气候条文作为边界条件指导自然通风设计。（2）定性设计方法的定量化传统的建筑设计方法对于某些技术的效果表达很难用定量方法量化，如自然通风效果等。如图3，通过结合计算机模拟技术的自然通风性能设计，可以定量表达房间开窗设计在自然通风情况下小于0.3m/s区域的面积比，通过定量化的评价可以为开窗开门大小、位置提出改进建议。（3）定量设计方法的可视化传统的建筑设计方法对于某些技术的设计通常使用经验公式或某些简化的图表进行计算，如自然采光、空调风口的设计、噪声、空调处理过程等。但这种定量设计方法缺乏可视性和形象化，对于计算结果的验证也只能通过经验或者计算书的检查来实现，对于某些非专业的业主或者使用者就很难表达清楚。建筑性能设计方法就可以通过一些计算机仿真技术将传统的定量设计方法进行可视化。如图4为某大空间建筑的气流组织分析图，通过经验公式计算初步确定了风口布置方式（10个送风口和5个排风口，送风口风速3m/s，排风口风速为2m/s），可视化的结果表明送风可达到池厅区域，排风口的设计不会形成短路现象，且空气流动均匀性较好，大部分区域满足小于0.2m/s、大于0.05m/s的要求。（4）集成技术的最优化设计自从2005年《公共建筑节能设计标准》以来，我国就非常重视建筑节能的工作，可以说绿色建筑的核心也是建筑节能，在能源方面就体现了与绿色建筑相适应的特点，可以分析不同节能技术集成的综合效果，可以展示建筑的能耗特征，促进建筑节能技术措施的优化。如图5，该项目预测出建筑未来逐月以及主要用能设备的能源消耗情况，通过进一步调整围护结构保温、遮阳、照明节能以及高效制冷机等空调设备节能措施，从而将节能率从50%提高至60%。

3.4设计工具的变革

从绿色建筑工程的实践可以发现设计方法的推进还存在以下问题：1）二维制图设计与三维仿真分析的交替建模的重复矛盾；2）多种性能化分析软件之间的协调配合；3）专业化分析人员与专业化设计人员的协调发展。从发展来看，以BIM建筑信息化模型平台集成众多性能化分析技术的设计程式将是未来发展的趋势，如Autodesk的Revit就尝试集成了Ecotect、IES等软件，Sketchup就尝试集成了EnergyPlus软件；同时加强设计人员的性能化分析技术的培训和专业化分析队伍的设计工程实践也是促进新设计方法发挥更大作用的措施（图6）。

4案例分析—以建筑遮阳设计为例

以上海某交通建筑屋顶遮阳设计为例，阐述绿色建筑设计方法和设计流程的特点。

4.1项目背景

屋顶天窗的设计基于提高室内采光、降低能耗、提高室内视野通透性的原则进行设计，基于以上原则之后，设计的天窗面积为屋顶面积的0.27，基于PKPM节能分析难以满足《公共建筑节能设计标准》（GB50189—2005）的要求。基于以上情况，遮阳设计必须介入。经过多方讨论，形成以下遮阳设计的原则：1）采用固定外遮阳形式，而不采用内遮阳形式；2）以解决夏天阻挡太阳辐射为主，冬季太阳得热为辅；3）可在玻璃上多加处理，解决部分遮阳问题。

4.2遮阳设计的开始

由以上情况可知，此次遮阳设计并不是一开始就介入，而是在项目调整阶段中介入的，所以困难和限制更多。项目组专门成立了屋顶遮阳专项组，专项组的成员包括项目经理、建筑师、建筑物理工程师、建筑材料工程师以及遮阳厂家。接下来的设计过程如下：（1）首先确定遮阳设计优化措施：适当减少天窗面积；提高玻璃遮阳性能（建筑材料工程师（或玻璃厂家）提供）；考虑大梁对天窗的遮阳（考虑自身遮阳）；设置固定百叶外遮阳。（2）在以上基础上，建筑师根据实际情况提出了以下两种固定百叶外遮阳方案：方案1：固定百叶，南北方向布置，三个百叶为一组，组间距为950mm，组内百叶间距为425mm，百叶宽度450mm，百叶中心线距天窗距离为200mm（图7，8）。方案2：固定百叶，东西方向布置，五个百叶为一组，组间距为950mm，组内百叶间距为512mm，百叶宽度450mm，百叶中心线距天窗距离为200mm（图9，10）。（3）由于该项目超出了查询手册的适用范围，软件模拟计算方法（EnergyPlus）进行分析，此时建筑物理工程师介入，进行分析。

4.3遮阳模拟分析

4.3.1分析思路针对固定遮阳，计算夏季外遮阳系数和冬季外遮阳系数，继而得到夏季外遮阳系数和冬季外遮阳系数的比值（以下简称夏冬比），从全年节能角度来讲这个值越小越好，即夏季尽量遮挡阳光，冬季尽量引入阳光。

4.3.2方案1与方案2的比较两种方案的比较结果见表1（其中材料的反射率等参数由建筑材料工程师或厂家提供）。由计算结果可知，方案1相对方案2优势明显，方案2夏冬比的差别不大，方案1的夏冬比最低可以做到0.8以下。此外在方案1中还可以看出，百叶向南开比向北开更有优势，故选择方案1，并且把角度向南开作为后续分析的基础。

4.3.3方案1中参数变化的影响分析在确定方案1后，需要就百叶宽度、百叶角度以及百叶中心线与天窗距离对遮阳效果的影响进行进一步分析，然后确定它们的尺寸。（1）角度的确定由图11可以看出，在百叶宽度和离窗距一定的情况下，百叶向南开，角度与水平面成30°时为最佳。（2）百叶宽度和百叶中心线与天窗距离的确定图12是基于30°情况下，对于离窗距和百叶宽度的分析。由图可知，百叶宽度为450mm时为最佳，离窗距对结果影响不大，距离200mm稍好于400mm。

4.3.4建筑师提出两种布置方式并比较建筑物理工程师结合遮阳、采光、视野、经济性综合评价图13中两种方式优缺点，最终推荐后者。确定了固定外遮阳百叶的开启方向、尺寸、离窗距离以及布置形式之后，还需结构工程师结合风荷载及重量荷载对于遮阳结构提出要求或复核，并且电气工程师还需提出控制、防雷以及变配电等方面的要求。

4.3.5建筑师要与厂家确定遮阳产品的安装预留空间、材料颜色等内容该工程对于屋顶遮阳系统进行了性能化设计的尝试，通过性能化的优化设计，使得屋顶遮阳系统的百叶形式、开启方向、角度和尺寸等参数从定性化设计向定量化设计进行了转变。设计流程中建筑物理专业的介入也为建筑遮阳的方案对比和参数确定提供了重要的分析依据。

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随着国家“一带一路”和工业4.0，以创新驱动的行动计划与经济全球化进一步加快，信息化、数字化发展水平已成为提高企业综合素质和核心竞争力的重要砝码。在“互联网+”盛行的当下，传统行业正受到移动互联的影响，有的说是冲击，也有的说也是机遇，角度不同、观点不同，反应不同罢了。在互联网大势的推动下，能吸引更广泛的用户，才能得到更大的市场。我国正在推行的“以信息化带动工业化”战略，企业也越来越意识到信息技术对于转型升级和管理运作模式的重要性。传统的工程建设领域近些年也在寻求新的发展，特别是电力企业，在借鉴了建筑领域的BIM经验后，也在探索适合自身特点的发展道路。虽然在建筑业应用已久，但BIM在电力工程项目上仍是个新概念，从电力工程建设的过程控制，到造价管理、进度管理、质量管理等三大目标的实现，均有其独树一帜的特点，是一个建设项目物理和功能特性的数字表达，是一个共享的知识资源，是一个分享有关实施过程的信息描述。

1BIM概述

1.1BIM的概念

BIM，译为：建筑信息模型（BuildingInformationModeling）或建筑信息管理（BuildingInformationManagement）是以建筑工程项目的各项相关数据作为基础，建立起的三维建筑模型，并通过数字模型仿真模拟建筑物所具有的真实信息。很多文章中曾提及过BIM技术，其实BIM并不是一种技术或软件，究其源头是一种概念，基于建筑产品模型的概念，类似于制造业的产品数据模型，即以数字形式表现建设过程和实施管理，同时也是以数字形式进行建设过程以及实施管理的信息交流和相互操作。

1.2BIM的特点

BIM具有信息完备性、信息关联性、信息一致性等特性，和可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。（1）可视化：可视化即“所见所得”。BIM提供了可视化手段，通过软件帮助人们将以往图纸上单调的，线条式的表述，转化成为三维立体的实物图形展现出来。尤其是近年来的建筑物形式各异，复杂造型不断推陈出新，原先那种单凭建设者的理解和经验来建造的模式已越来越不能适应新要求。在BIM建筑信息模型中，考虑到了构件间的互动性和反馈性，通过整体可视化过程，不仅可以生成总体的效果图及报表，还可以对项目设计、施工、运营各阶段中存在的问题清晰辨识，做到一目了然。（2）协调性：在项目设计阶段，设计单位通常按照建结水暖电等专业设置部门，同一项目组成员分属不同部门，且设计过程中并沟通较少，各专业设计经常会出现相互碰撞的现象，如给排水专业中的管道在进行布置、施工的过程中，可能发生布置管线时与同一位置暖通等其他类型的管线冲突，这就是施工中常遇到的碰撞问题。一般发生此类情况时，只能靠工程协调部门来解决，既耽误工期，还牵扯变更，影响成本。利用BIM的协调就可以辅助规避这种问题，在建筑物设计阶段对各专业的碰撞问题进行模拟，生成协调方案，避免问题出现后再去解决的被动局面。（3）模拟性：BIM的模拟性除了能够生成建筑物模型之外，还可以模拟出真实世界里不可操作的事物。例如节能模拟、日照模拟、进/通风量模拟、紧急疏散模拟、热能传导模拟等均可在设计阶段进行；4D模拟（三维模型加时间）在施工阶段，可以根据施工组织计划来模拟实际施工，从而确定施工方案的合理性；5D模拟（基于4D模型的造价控制）同样可以在施工阶段进行模拟，帮助建设方控制成本；在建筑的后期运营阶段，可以利用BIM模拟日常紧急情况的处理方式，如火灾发生时人员的疏散模拟、地震发生时的人员逃生模拟，以及其他紧急状态下的应急处置模拟等。（4）优化性：整个项目建设都是一个不断优化的过程，从设计、施工和运营的全过程都需要优化。目前，动辄400米以上的高层建筑随处可见，内部结构、设施纷繁复杂，其复杂程度使得参建人员无法掌握所有信息，必须借助一定的技术手段。BIM模型及其优化工具提供了项目方案的优化和特殊项目的设计优化，通过优化可使工期和造价得到改进。（5）可出图性：结合软件，BIM可以对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化，在完成碰撞检查和设计修改，消除了相应错误后，可输出相关文档，如综合结构留洞图（预埋套管图）、综合管线图、碰撞检查纠错报告和建议改进方案以及一些构件加工的图纸等。

2国内企业对BIM的需求

在国际上，“BIM之父”——乔治亚理工大学的CharlesEastman教授，早在1975年就创建了BIM理念，并开始了为便于实现建筑工程的可视化和量化分析，提高工程建设效率为目标的理论研究和实践探索。但由于当时计算机处理能力和新概念影响力等原因，在我国企业应用较少。虽然很多国内企业对此普遍抱有热情，也想尽快完成本地实用化，但由于技术标准和人才等原因，直到2000年以后才有所突破。BIM之所以受到各大企业的追捧，是因为看到了其在工程造价、设计、施工和运营管理等方面的巨大价值。尤其是在设计和施工上，据美国2009年出版的《商业房地产革命》著作中列举了这样一组数据：现有模式的生产建筑成本差不多是应该花费的两倍；72%的项目超预算；70%的项目超工期；75%不能按时完成的项目，至少超出初始合同价格的50%。做过工程项目的人都知道：“错漏碰缺”（设计上的错误、遗漏、碰撞，缺陷等）听起来很专业，改起来却很花钱；“设计变更”变一次花一次钱。实际施工中，该预留洞口的地方没有留，管线施工中的避让时有发生，经常看到有些刚建好的地方拆了又重来。业主为此投入了巨大的开销、时间和精力，既不利于成本控制，也不利于把控工期。为此，国际上知名主打BIM理念的软件公司，与高校合作建立实验室，并从设计之初就参与国内项目的建设。随着南京青奥会议中心，上海中心大厦、上海迪士尼和“中国尊”等项目的相继投运，可以想见会有越来越多的公司将BIM纳入项目管理的范畴。

3电力企业的BIM探索

电力行业由于自身行业特点，计划性强，而且对安全的要求相对较高，对新技术的应用必须先有一个稳定和成熟的过程。此前鲜有以BIM为核心来整体实施的电力建设项目，只是在电力工程造价，建/构筑物建模、分析等层面有所涉及。此外，出于对电力生产安全和变电站等建筑物结构特点的考虑，BIM理念和实施方法并未完全在电力建设方面发挥出重要作用。随着近几年一批BIM概念下的应用软件问世，完善了如结构分析、碰撞检查、工程量统计、施工模拟、可视化交底和运营管理等，涉及项目管理的全过程。由于技术上的成熟度和在建筑行业的广泛应用，一些电力企业于是也开始着手探索电力工程建设领域的BIM应用，谋求企业增效。将设计人员从繁重的绘图、出图工作中解放出来，降低不同专业间的碰撞问题，降低设计变更率；帮助施工单位快速领会设计意图，把更多精力投入到现场预控和重要节点、关键部位的把握上；监理单位可借助产品模型，对项目过程实施管控；建设单位与运行单位则可从项目策划、设计、施工到运行管理的各阶段做到准确把控。

4BIM与电力工程

4.1过程应用

与建筑业相比，电力工程具有施工现场由于生产环节多、地域分布广，现场环境各异以及工程个体间联系性强等特点，对项目的整体协调性有一定的要求。众所周知，BIM是一个由二维模型到三维模型的转变过程，也是传统施工中从被动“遇到问题，解决问题”到主动“发现问题，解决问题”的一个转变过程。诸多方面都可以和BIM结合起来，以变电站的建设为例，预埋件的安装是变电站土建施工的重点和难点，在设计时要严格把关且根据预埋件的大小和实际情况在图纸验收前做出合理、科学的设计。变电站的土建施工原则是先地下后地上，预埋件的安装是地上工程和设备的基础，其安装质量直接影响到工程美观和设备投产后的使用性能。各种预埋件和预埋管道的施工工艺都是比较复杂的，因此施工单位要对图纸要有深刻的理解，要精确的测量预埋件的中心线、高程和定位轴等数据，并且精准定位，通过BIM软件可视化并协调这些施工；比如构支架基础施工中对于复杂的钢筋节点，在模型建立后进行观察，找到钢筋的碰撞点，对钢筋的布置进行优化，也可以模拟模板支撑体系的受力状况，以确保该体系的施工安全，体现了BIM的模拟性和优化性。综上所述，应用BIM模型，可以为复杂的电力工程项目带来传统作业方式下无法比拟的便利。

4.2应用前景

作为中国第一座，也是当今世界上最先进的全地下筒形变电站——500kV静安（世博）地下变电站，该项目采用国内最深的逆作法施工，过程中面临着大件设备运输吊装风险大、高落差注绝缘油难度大、地下管线敷设复杂、交叉作业频繁、施工环境恶劣、工期紧，质量要求高等难题。但通过结合BIM辅助项目建设多维集成管理的解决方案后，不仅实现了高效的项目合作与沟通，顺利完成工程计划与建造，还很好的进行了风险预测与过程控制。可以说，BIM为设计方解决了“设计内容是如何建造”的问题；为施工方解决了“施工是否组织合理”的问题；为建设方解决了“如何去管理和控制”的问题，为今后电力工程的项目建设提供了良好的借鉴经验。

5结束语

目前，BIM理念及其实施方法在电力工程建设领域愈发受到重视，火电、风电、水电各有涉及，在土建、变电、输电等施工现场作用明显，从项目的可视化、模拟性，过程的协调性，以及贯穿始终的优化性上，都是以往所无法比拟的。相信通过以BIM、大数据、云计算、物联网、智能移动等为代表的先进技术和概念的综合应用，必将在电力工程项目上得到更为广泛的应用。

参考文献：

[1]王雪青,张康照,谢银,等.BIM模型的创建和来源选择.建筑经济.2011,(9).

[2]刘睿,胡骁强,马健,等.电力建设工程BIM建模[M].北京:中国电力出版社,2015.

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0引言

地理信息系统（　Geographic　Information　System，GIS）在测绘、土地、环境等领域发挥着日益重要的作用。传统GIS　软件的2维功能已经不能满足社会发展的需求，对3维　GIS　软件的研究已成为相关领域的热点问题。目前，许多GIS软件都提供了3维功能，如可视化、分析等功能，比较有代表性的软件有　GeoMedia，ArcGIS，MapInfo，MapGIS，SuperMap等。土地和环境管理及监测等领域越来越依赖GIS的3维功能。本文针对GIS　软件的3维功能进行了分析，并结合当前的社会情况对　3　维　GIS　在实际中的应用进行了阐述。

1　GIS　基础软件的3维功能分析

与2维GIS相比，对控件对象进行3维空间分析和操作是3维GIS　特有的功能。3维GIS　包括以下功能。

1）　3　维数据获取

一是利用遥感、测绘等技术直接获取3维数据；　二是利用数据交换接口，从其他数据库将不同格式的数据转到本数据库中。总体来说，3维GIS　具有灵活的数据交换接口，能容纳多源数据，使更多的数据能够被利用。

2）　3　维数据存储、管理

3维空间数据库是3维GIS的核心，存储庞大的3维空间数据需要高效适宜的数据库管理技术，实现快速连接、检索、提取等。

主要实现数据的编辑及图形数据的删除、修改等操作。

4）　3　维建模

3维空间是复杂的，基于3维的应用也有巨大的差异。地质、环境、数字城市等不同领域需要不同的　3　维模型，对3维GIS功能的需求也不一样。因此，3维GIS　针对不同应用领域提供不同的　3　维建模。

5）　3　维空间分析

它是3维GIS　独有的能力，直接在　3　维空间中进行操作与分析，空间分析应该是面向用户的，通过空间分析解决用户特定的问题，为决策者提供决策支持。3　维空间分析除了包括2维GIS的分析功能外，还包括针对3维空间对象的特殊分析功能，如查询、缓冲区分析、网络分析、地形分析、剖面分析和空间统计分析等。

6）　多维转换

即将传统的1维、2维对象转入到3维GIS中，区分出1维、2维对象在垂直方向上的变化，以及将时间维融入实现静态　3　维的动态化。

7）　数据输出、共享

将系统的3维数据以不同格式输出到其他系统中去，实现数据多次利用或利用设备输出2维、3维空间视图等。

2　3　维　GIS　的应用分析

2．1基于GIS的农地整理3维可视化

土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础，为维持耕地数量的动态平衡、改善农业基础设施建设，GIS凭借空间分析功能与数据管理功能已广泛应用于资源环境管理中。目前，GIS　在农地整理中的应用，主要集中在土地整理规划信息系统、土地整理现状地物信息的提取、基于GIS　的土地整理评价问题中。

农地整理是一项复杂的系统工程，除了构建系统，提取信息，加以评价外，新技术逐步与农地整理工程的规划设计相结合。在成果展示方面应突破　2　维平面设计，体现田、水、路、林、村等地理信息的空间特性，实现规划成果的3维立体化，借助　GIS平台构建数字高程模型（　DEM）　，并加载　TM　影像纹理，创建现状3维地表景观，再嵌入　3维地物单元，最终完成农地整理规划的3维地表景观。

借助GIS平成　DEM　的构建与展现，并以此为依托，镶嵌其他　3　维地物符号，不仅可实现规划场景的3维立体效果，也为农地整理规划提供辅助信息。

2、2基于　3　维　GIS　的城市规划信息系统

城市是人类活动最集中的场所，城市信息化已经成为城市发展的主题，GIS　是城市空间信息表达和管理的主要手段。很长一段时间以来，基于GIS　的各种城市空间信息管理系统大多采用　2　维平面管理模式。随着现代城市从地面向地下、空中不断拓展延伸，城市空间多层次、立体模式管理逐渐成为城市管理的发展趋势，实现城市信息管理模式从　2　维到　3　维乃至多维方式的转变已经成为必然。

目前，由于现实世界的复杂性和多样性，真正意义上的3维GIS　还不是很成熟。结合3　维　GIS　发展历史和3维数字城市的建模情况，可以将3　维城市规划信息系统建设划分为三个层次。

1）　将DEM与遥感影像、地物纹理影像或其他专题影像进行叠加，生成3维影像，用以景观规划设计。

2）以DEM作为建筑物对象的承载体叠置　3　维建筑物模型。该方法强调建筑物主体特征，往往对建筑物形状进行简化，如根据楼层层数按一定的比例来推断建筑物高度，建筑物侧面使用模拟纹理或使用规则几何体（　如长方体、三棱体）　来表达等。此方法便于构建大范围的　3维数字模型，但模型仅能表达相对规则的建筑物，难以构建复杂的城市景观实体，主要用于表现细节水平较低的城市景观轮廓特征。

3）　设计真3维数据结构，如用点、线、面和体等要素来表达3维实体，利用摄影测量、激光扫描和其他地面测量手段，采用自动、半自动或交互式方法采集　3　维编码数据，并和近景拍摄的实际影像纹理相结合体现逼真的、和现实保持一致的城市地形和建筑物景观。

2．3　基于3维　GIS　的灾害监测预警系统

我国是世界上地质灾害最严重的国家之一。滑坡、泥石流等是导致人员伤亡的主要地质灾害类型。因此，急需对典型地质灾害及其预警方法进行研究，建立适用的地质灾害监测预警系统。飞速发展的计算机技术及其推广应用，以及20世纪60年代开始兴起的　GIS，为地质灾害的信息化和可视化分析开辟了重要的新思路。地质灾害研究是一项复杂的系统工程，大量的地质、勘察、科学计算信息的快速反馈与动态分析对地质灾害研究的　3维可视化提出了迫切的要求。

基于地质勘察与监测资料，可以利用先进的计算机技术、3　维可视化建模与网络技术，在地质建模基础上结合监测数据进行分析处理，建立地质灾害监测预警系统，为地质灾害的预测预警提供实时的决策支持。

3　结束语

随着现代化社会的发展，传统的　2　维　GIS　已经不能满足人们的需要。由于3维GIS　功能的增多，其应用也越来越广泛，在地质、环境、采矿、城市建设、信息管理等各个领域都有涉及。但是我们并不能停留在目前的基础上，更多的3维　GIS　功能和更广泛的应用领域都期待着我们进一步的开发。

参考文献：

［1］汤国安，杨昕．　ArcGIS　地理信息系统空间分析实验教程［M］．北京：　科学出版社，2006．

［2］吴秀芹．ArcGIS　9　地理信息系统应用与实践［M］．北京：清华大学出版社，2007．

篇12

2 BIM技术的认识

BIM是英文Building Information Modeling (建筑信息模型) 的简称, 它是将真实建筑工程项目中的各项相关数据信息作为模型的基础, 并进行建筑模型的搭建, 通过数字化的信息模拟场景中建筑物所具有的真实信息。该模型涵盖了几何学、空间关系、地理信息系统、各种建筑组件的性质及数量等数据信息, 通过对信息的处理分析之后就可以展示整个建筑的生命周期, 其中包括了设计、建造、营运等模块, 同时它还具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等五大特点。

近年来随着BIM技术的普及, 逐渐开始被人们认识和熟知, 同时人们也逐步把注意力投入其中, 尤其是随着国家会展中心 (上海) 、江苏大剧院、上海中心等运用BIM技术的项目逐渐落地建成并投入运营, 进而取得了良好的认可和评价, 让人们清晰的认识到BIM技术的优势和亮点, 也为今后的行业发展奠定了良好的基础。

此外, 住房和城乡建设部在2016年8月份的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》中明确指出:十三五时期, 要全面提高建筑业信息化水平, 着力增强BIM、大数据、智能化等信息技术集成应用能力, 加快BIM普及应用, 实现技术的升级改造。[1]这也为BIM技术的发展提供了强有力的政策保障。既有行业发展需求的内在驱动, 又有政策支持的外在保障, 让BIM技术越来越多的出现在大众视野之中。

3 BIM技术在展示空间设计中应用的可行性分析

展示空间设计是建筑设计的重要组成部分, 也是建筑空间设计的延伸, 而在更多的时候, 两种设计工作是在交织、融合中同时开展。而对于一些专门性的展示建筑, 更是你中有我, 我中有你, 这就使得建筑设计和展示设计在多方面存在着共性的特征。以米兰世博会中国馆 (如图1所示) 为例, 这是将展示空间设计和建筑设计融为一体的典型案例, 不论是建筑屋顶上的麦浪, 还是场馆中央多媒体上的田野, 亦或者是地面上的茎秆, 都很好的传播了世博会的主题和宗旨。这种建筑设计与展示空间设计所具有的呼应关系源于两者在空间特征、设计流程、服务对象等方面都存在很多共性的问题。

1) 展示空间和建筑空间设计目的的一致性

展示空间设计和建筑设计都是以满足人类需求为目的的空间营造。展示空间设计的目的性较为明确, 通过合理的规划, 有目的、有逻辑的将展示信息传递给观众, 侧重于展示内容的表达。建筑设计主要是以满足基本的功能需求为出发点, 解决建筑的使用功能和使用空间的合理安排等问题。虽然两者在功能需求上存在差异性, 但是在设计目的上是具有一致性的, 即都是满足人类的某种需求。

2) 展示空间和建筑空间的设计体系的雷同性

展示空间设计和建筑空间设计都是一种基于空间营造的设计活动, 都依赖相关系统化的设计才能完成, 两者在设计目标、设计系统和设计流程等方面有着高度的雷同性。

3) 展示空间设计和建筑空间设计的评价体系的相似性

展示空间设计与建筑设计都注重审美性的创造, 追求科技与艺术的完美结合。同时受经济和文化等因素的影响, 两者在设计风格、设计观念等方面也都具有相似性, 尤其是绿色设计、可持续设计等观念的提出对其都产生了深远的影响。因此, 两者在经济、文化、审美等评价因素方面是相似和一致的。

基于上述三方面的比较和分析, 可知展示空间设计与建筑空间设计之间存在着及其相近的共性特征, 因此, 将BIM技术应用当代展示空间设计具有较强的可行性。下面再进一步探讨BIM技术在展示空间设计中应用所具备的优势, 以及它对当代展示空间设计的发展与推动作用。

4 BIM技术在展示空间设计应用中的优势分析

BIM技术在实际应用中通常由三个模块构成, 下面我们从这三个模块逐一探讨其在展示空间应用中的优势。

4.1 设计模块

设计模块是整个展示空间设计中最基础的模块, 同时也是最重要的模块。以往的传统案例中, 因为每个公司的主攻业务是不同的, 设计能力也会参差不齐, 所以有些业主为了保证设计的品质, 通常会选择不同的公司分别进行方案设计和施工图设计, 这样导致的最直接的后果就是方案的效果图和施工图不一致, 甚至同一公司的不同部门之间协作不够深入导致设计方案不够准确, 这种类似的诸多问题的出现都需要经过一系列繁琐的修改来弥补, 极大的影响了工作效率和工程进度, 同时也造成了一些人力和财力资源的浪费。接下来我们就深入的了解一下:如何通过BIM技术的运用, 在前期设计模块就能解决图纸不符、方案不够准确、效率不高等问题。BIM技术的设计模块可以细分为三个阶段, 分别是扩初阶段、施工图阶段和合约阶段, 该模块主要运用的就是参数化设计、可持续设计、可视化设计、多专业协同作业等。

1) 扩初阶段设计模块

在扩初阶段, 按照传统的展示空间设计模式来说, 二维的CAD图纸和效果图是整个空间设计的核心部分, 能让施工方和客户对整个空间有一定的认识, 从而能够对全局有一个整体的把控, 但是实际的设计过程中, 效果图往往表现的都是一些特定的角度或者场景, 可视度非常有限, 无法全方位的表现出整个展示空间的全貌。现如今, 顺应大数据时代的号召, 通过对BIM技术的运用实现了可视化的设计, 达到可见即可得的效果, 不仅如此还可以通过场景漫游等设置, 模拟漫游空间场景, 实现全方位多角度的视觉效果 (如图2所示) 。这种可视化的设计一方面避免传统设计中施工图与效果图不符的情况, 有效地解决展示空间设计中复杂空间和局促部位的设计难题;另一方面也降低了展示空间的理解难度, 方便分析和交流, 提高了信息的交互效率, 为下一步工作的顺利开展做保障。

2) 施工图阶段设计模块

施工图阶段就是在扩初图的基础上进行图纸深化的过程, 并且最终的设计图纸需要达到二维制图规范的要求, 进而指导现场施工, 由于现阶段的BIM模型生成的图纸还无法达到这样的标准, 所以现阶段的主要应用就是将不同专业间的设计进行综合协调、错误检查, 提前发现问题、解决问题, 确保后期能顺利施工。如果有问题就及时对BIM模型进行修改, 最后将修改好的模型 (图3) 导出二维图纸 (图4) 再进行人工处理, 达到施工标准。虽然在使用的过程中还存在一些欠缺和不足, 但是优点也是非常明显的, 既保证了图纸的准确性, 又很大程度上减少了制图工作量, 极大地提高了工作效率。[2]

3) 合约阶段设计模块

项目进入合约阶段之后, BIM技术高效、精确的统计功能表现的尤为突出。因为BIM模型是由数据化的建筑构件搭建而成, 其包含了所有建筑构件的全部信息, 所以只要模型的精度达到相应的要求, 就可以快速、精准的从模型数据库中提取详细的工程量信息。合约签订时便可以以此作为重要的参照标准, 对造价的控制也会更加的准确。与传统的人工计量相比较的话, BIM统计不论是在效率上还是在精确度上都是一个质的提升。

4.2 施工模块

建筑物的建造过程是一个高度动态的过程, 展示空间的建造过程亦是如此。现如今, 随着工程规模的不断扩大, 复杂程度逐渐提高, 导致施工项目的管理难度急剧加大。当前我们常用甘特图来表示工程进度, 但是它的缺点也是非常明显的, 例如说专业性太强, 可视化程度比较低, 建造过程中的施工进度和动态变化都没法清晰的表达等。

相比较而言, BIM的优点也是显而易见的, 因为BIM模型是一个拥有全部信息的数字模型, 它可以将施工过程模拟成为一个真实可见的现实。通过将BIM模型与施工进度计划相链接, 将空间信息与时间信息整合在一个可视的4D (3D+Time) 模型中, 直观精确地反映整个展示空间的施工过程 (如图5、6所示) 。在4D模型中可以对整个工程的施工进度、资源和质量进行统一管理和控制, 以缩短工期、降低成本、提高质量。[3]

此外, BIM技术在展示空间工程施工阶段的应用还体现在可视化控制上, 能够实时的显示工程进度, 方便设计师和施工方相互协调, 尤其是对重点、复杂空间的机电深化和结构深化, 钢结构和幕墙设计、加工、安装上都发挥了重要作用, 保障施工进度的顺利进行。

4.3 运营模块

对于一个展示空间来说, 因为其特有的属性决定了其会具有频繁的使用率, 这也对运营方和BIM平台提出了更高的要求。展示空间的运营模块主要由监控、通讯、照明、通风、电梯等众多子系统组成。传统的运营方式中如果某一子系统中的设备或者线路在使用过程中发生故障而无法得到及时解决就会容易影响整个空间的正常运营, 情况严重的还会引发安全事故。通过运用BIM技术, 就可以实时的发现并解决隐患, 减少不必要的麻烦。我们假设某展厅是一个完整的BIM模型, 在此基础上就可以关联整个展厅的摄像头, 从而建立该空间的监控系统, 当系统检测到某一局部发生火灾等险情时, 系统将会自动报警, 并且及时定位到灾情位置、通知到其他关联子系统, 同时提供合理的疏散路线等信息, 进而对消防性能进行优化分析, 验证疏散设计是否合理, 确保突况出现时将危害降到最低。

一般来说, 展示空间的体量都是比较庞大的, 日常检修和维护环节也是相当繁琐。通过BIM技术的运用, 只需要点击BIM模型, 就可以轻松的查阅空间中相关设备的具体信息, 例如设备的具置、使用期限、维护和检修情况等, 还可以及时提醒更换即将到达使用期限的设备, 起到预警的作用。通过BIM系统还可以对空间中能源的消耗情况进行自动统计分析, 例如某个空间每天或者每月用电信息或者温度信息等, 并对异常情况进行警告或者标记, 确保资源的合理利用。

5 结语

综上所述, BIM技术展示空间设计中的应用, 其自身所具备的优势, 将从两个方面对当代展示设计的发展起到积极的推动作用。一方面, 在设计实践上, 增加了设计的可视性和准确性, 从而满足了更加复杂的展示空间形体塑造, 提高设计质量和效率;另一方面, 在设计意识上, 方便了设计思想的交流, 避免了设计师不负责任的行为发生, 提高了设计师的责任感。这些都决定了BIM技术在展示空间设计中的广泛应用将成为一种无法回避的趋势。

参考文献