BIM技术在某老旧办公楼绿色建筑改造中的应用

某6层办公楼建于1986年，位于市中心繁华区域，砖混结构，外墙为实心粘土砖，外窗大部分为单层玻璃推拉窗，部分为双层玻璃，窗框为普通铝合金（图1），原建筑总面积为5 015.24 ㎡。该办公楼进行过多次扩建改建，建筑整体设备陈旧，现有建筑配备设施运行能耗高、设备系统老化、运行效率差；全年耗电量巨大，不仅浪费严重，且供电系统线路老化，开关容量不足，存在安全隐患。由于供水管老化，水质差，非节水型卫生器具造成水资源严重浪费；原建筑采用分体式空调系统，外墙挂机，对建筑外观及保温影响极大。针对以上问题，要求应用绿色节能等新技术对该办公楼进行改造，增加对外展示功能，倡导节能减排，产生示范效应，达到绿色建筑和健康建筑三星评分标准，将该建筑改造为绿色建筑三星示范楼，提供健康宜人的办公环境。

图1 办公楼现状

1 办公楼BIM建模

1.1 建模图纸核对、校准

本项目建成多年且经过多次改造，虽仍保留建筑结构图纸，但因当时施工技术不达标，图纸与现状楼体存在偏差，为此建模初期需对图纸与现状进行核对并校正。

1.2 参数化族创建

参数化构件（亦称“族”）是应用Revit建筑结构设计的核心要素。既有建筑存在许多特殊的构件需要尽可能还原，例如大厅的幕墙柜台、四楼的幕墙办公室、玻璃幕墙嵌板门等。在创建参数化构件的同时，可利用函数及绑定关系使构件成为一个参数化自适应构件，其特点是无需使用代码进行编程，可大幅减少重复工作，提升效率。参数化族还可加入多种材质，Revit Structure中含有多种建筑材料，使模型精度更高，展现效果更好。这些材质拥有自身的参数，可导入其他协同软件进行优化。

1.3 项目样板的创建

Revit拥有的项目样板功能可为多项目提供极便利的统一标准设定。合理应用项目样板可减少大量人工，加快建模工作进度，提升工作效率，对全专业协调也有很大的帮助,实现建筑与结构、设备与机电、碰撞检查和绿色建筑分析的协调与互通，因此制作统一的项目样板是工作开展的前提。

1.4 各专业模型的创建

根据已创建的项目样板和相应的图纸，按标高轴网→柱→墙→门窗→楼板→楼梯→屋顶→台阶→遮阳板等附属构件的步骤，创建现有办公楼的建筑模型（图2）。

图2 办公楼改造前的建筑模型（计算机截图）

2 办公楼BIM绿色建筑改造思路

先将改造前的办公楼revit模型进行简化，采用EcotectAnalysis软件和Phoenics软件进行原建筑的日照采光和通风模拟，根据模拟结果确定改造方案，并进行revit模型修改，重新进行采光和通风模拟，若模拟结果满足绿色建筑评分指标要求和造价要求，即可确定改造方案。图3为该办公楼绿色改造流程。

图3 办公楼绿色改造流程

2.1 简化原模型

因原模型复杂且构件繁多，在多软件的导入切换中难以把握关键信息而影响分析结果。为给后期绿建模拟提供便利，通过Revit二次开发对原模型进行简化，通过编程查找不需要的构件进行删除和修改，达到简化模型的目的。

2.2 采光模拟

采用EcotectAnalysis软件进行日照和采光模拟，从办公楼改造前的日照采光模拟结果（图4）发现，室内采光临近窗口位置的照度值较大，而内侧照度值偏小，既有老建筑的采光虽整体满足要求，但也存在部分照度不足的问题，这与窗口大小及内墙设置有很大关系。因此，在改造设计中调整部分亮度不足区域窗户的尺寸，考虑部分位置属封闭区域，加装了人工照明，其他满足区域则无需改变窗户尺寸。

图4 办公楼改造前日照采光模拟结果（计算机截图）

2.3 通风模拟

采用phoenics软件进行通风模拟，通过对既有建筑及周围环境的风模拟，发现在模拟区域未出现旋涡，人行区域内的风速偏小，迎风面风压小，既有建筑的布局合理，故可采用现有建筑布局。通风满足绿色建筑标准，且所有外窗均可开启，室内外风压基本满足风压差大于0.5 Pa的标准要求，不需要进行通风改造。图5为办公楼改造前的风速模拟和迎风面风压模拟结果。

（a）

（b）

图5 办公楼改造前通风模拟结果（计算机截图）

（a）通风模拟；（b）通风面风压模拟

3 改造方案及BIM模型

结合日照采光和通风模拟结果提出办公楼的改造方案，并再次进行采光和通风分析。若新的改造方案根据GB/T 51141—2015《既有建筑改造规划与建筑评分表》满足大于80分的绿色建筑三星和健康建筑三星标准，且总造价低于1000万元，即说明改造方案可行。结合评分表，本项目在规划与建筑、结构与材料、暖通空调、给排水、电气、提高与创新等方面，进行综合评分，结果见表1。

表1 既有建筑改造规划与建筑评分结果

本项目总评分为86.8分，大于80分，满足GB/T51141—2015《既有建筑绿色改造评价标准》中三星级绿色建筑的要求。

结合本项目特点，综合考虑造价和评分指标，本办公楼对既有建筑主体结构不做太多变更。根据预算成本拆除部分墙体，填充部分门洞，改变大门位置，改造室内空间及功能，改造原有园林，增加一部观光电梯，在新大门处做玻璃幕墙大厅并新建节能设备。图6为改造后的办公楼模型。

图6 改造后办公楼模型（计算机截图）

4 结束语

某办公楼改造项目中，应用BIM技术，通过“模型+信息”的形式，实现了一模多用，提高了改造模拟分析时不同专业之间的协同性、交互性及信息流通性，在很大程度上节省了时间，大幅提高了工作效率。实践证明，在既有建筑改造中应用BIM技术也是今后的发展趋势。