BIM技术应用的关键点也是其优势之一,即在项目实际进行之前,需要通过仿真来辅助各种决策和运筹帷幄,从而减少甚至避免项目中可能出现的误解、冲突、失误、浪费和风险。
01
环境影响模拟
部分模拟工具通常需要LOD 200的BIM几何模型,而目标建筑物周围的建筑物可以使用LOD 200的BIM几何模型或只是LOD100的体积模型,然后它可以与数字地形图和地图相结合,分析所有季节的阳光和建筑物阴影的相互作用,甚至可以使用能够进行水动力分析的工具来模拟建筑物周围的风场。
02
节能减碳设计分析
随着近年来节能减排的要求和绿色建筑规范的发展,这部分应用工具越来越受到重视,工具软件的功能也越来越细化。通常这类工具必须允许用户输入气象单位提供的当地全年气候数据,然后根据对日照热辐射和室内采光、通风、空调的模拟,考虑符合人体舒适度和室内采光要求的节能减碳设计,如外壳保温、遮阳、自然通风等。从而减少照明和空调的使用,达到节能减碳的目的。在室内通风热流分析中,通常需要LOD 200甚至LOD 300的BIM模型。开口、玻璃、隔间及其材料、透光率、热导率等信息。还涉及光照模拟、流体力学计算和热传导分析。详细的分析需要大量的计算,但目前大部分应用工具大多采用简单快捷的分析方法。毕竟在初步设计规划阶段,只要能满足设计方案比较和节能减碳效益粗略估算的精度要求即可。这类分析仿真工具还有很大的发展空间。一方面,提高了分析的准确性、可视化呈现和仿真效率;另一方面,现代建筑和设施变得越来越智能化。许多自动传感装置和半自动或自动控制装置被用来达到节能减碳的目的。然而,如何将这些控制机制和情况(例如,随着室内温度和需求的变化而自动打开和关闭的窗户)纳入分析和模拟中,仍然是需要不断努力的研究和应用问题。
03
结构分析
这部分分析工具已经发展多年,相当成熟。然而,在过去,结构工程师习惯于根据2D建筑图纸自己构建分析所需的三维模型。现在,可以从LOD 300的BIM模型中自动导出所需的几何和材料属性信息。除了简单方便之外,它还可以避免人工解释和建模带来的错误,特别是对于不规则形状的结构,好处最为显著。目前这部分应用最大的困境是BIM建模工具和结构分析软件之间的信息传递还不是很规范和完善,尤其是在将分析后的信息反馈到BIM模型进行后续应用方面。
04
机电管道系统分析
传统上,机电管线系统的设计主要以平面图为主,设计时完成的设计中还有很多示意图,必须等到施工阶段由施工方自己决定。BIM技术应用后,设计结果必须在几何和空间上足够清晰,才能建立BIM模型,因此必须提前做出一些设计和施工决策。而各个系统在BIM模型中的展示更加清晰,不仅可以提前回顾协调系统之间的冲突,还可以方便单个系统的设计模拟分析,如管流分析、电力负荷分析、水循环分析等。该部分的分析功能需要与BIM建模和设计工具紧密结合,所需的BIM模型多为LOD 300。
05
空间碰撞分析
无论是在设计时间,还是在施工前或施工过程中,由于建筑、结构、机电管线系统由不同专业设计实施,设计与施工之间难免会有空间上的碰撞。因此,必须使用BIM模型集成进行测试和协调,以改善整体设计结果。这部分的应用需求和好处目前已经非常显著,所以可以使用很多软件包工具。
建筑模型案例分析题及答案
从类型学的角度来看,交通建筑和会展建筑的空间有着天然的共性。火车站高大的候车室和站台空间适合改造成展览空间。将废弃的火车站改造成其他功能,早已是国际先例。巴黎的奥赛博物馆是最成功的例子。
《世界遗产名录》黄海(渤海)候鸟栖息地正式挂牌后,盐城急需一个向外界展示湿地文化的窗口。火车站毗邻新建的湿地公园。改造成湿地博物馆后,将成为展示盐城湿地文化的新地标。
原火车站采用网架结构,局部楼层高低,难以满足展览要求。设计保留了较低的混凝土结构,去掉了现有的网格,并增加了钢屋顶,以满足用户的需求。采用大跨度桁架加固网壳结构,不移动原有结构和基础即可实现屋顶造型。
在空间关系上,设计延续了原火车站的建筑规模和空间关系,提炼了原有的建筑语言,塑造了新颖现代的建筑形象。博物馆的公共大厅利用现有的建筑结构,创造了一个开放透明的城市公共客厅。
为了最大化建筑立面的通透性,幕墙设计采用上下承重的钢架体系。高精度钢型材只在顶部和地面与主体结构连接,中间不需要其他结构支点。24m高的外露钢柱统一表达了幕墙的视觉效果和结构。
屋顶的建模从原建筑的拐角处开始,以圆弧的切线为方向生成等高线,通过渐变技术形成有节奏的、均匀的屋顶形状。银色的线性元素也呼应了盐城湿地保护丹顶鹤羽毛的意图。
在方案设计阶段,结构工程师提前介入,配合建筑师的造型设计。从最初的折板平面到网格平面,最终采用六边形桁架接触桁架方案。各专业密切配合,确保屋顶形状和结构的一致性。
火车站建筑改建的同时,原有的站前广场和候车站台也被保留利用。站前广场和进站匝道改造为城市广场,候车站台改造为室外展区。同时,原有的铁路轨道作为城市的轴线,连接着博物馆区和新建的高铁区,成为整个城市设计中最重要的部分。
随着高铁时代的到来,城市的老火车站逐渐失去了原有的交通功能。如何改造火车站,使其发挥新的作用,是很多城市面临的问题。盐城火车站的案例为既有建筑的改造提供了新的模式。
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