陈小琴 郑海彬
义乌工商职业技术学院，浙江 义乌 322000
义乌城市规划设计研究院有限公司，浙江 义乌 322000
摘要：建筑信息模型是建筑学、工程学、土木工程及机电工程的新工具。建筑信息模型BIM一词由 Autodesk 所创。BIM 系列软件可以将传统的线性 cad 图纸转化为可视化、参数化的三维模型，利用三维模型在项目方案规划阶段对楼宇的采光日照进行分析，优化采光日照时长问题，从而可以对建筑的户型、单体建筑的方位角进行不断优化。本文以 BIM 技术为基础结合雄安某工程项目，系统阐述了建筑信息模型在城镇规划日照采光中的应用。采光权是建筑市场发展不可避免的问题，结合众智日照分析软件建立三维参数化虚拟建筑群，模拟实时日照，以此进行项目方案优化，并进行分析。
关键词：建筑；BIM ；采光日照
参数化与 BIM 这两个词越来越多地被建筑师们挂在嘴上，在中国从鲜有人知到谁都能说点，也就是过去三、五年的事情。时至今日，参数化已经成为复杂形体的代词，对于 BIM 的理解也是众说纷纭，有人甚至把参数化和 BIM 等“时髦”的词语罗列在一起，暴露了对于这些数字化技术应用背后本质和动机的错位。要想真正领悟什么是参数化，什么是 BIM，以及二者之间的关系，就需要把参数化和 BIM 放到实践的语境下讨论。利用 BIM 参数化信息模型进行地块前期的规划管理是提高土地合理利用有效性的重要举措，也是落实国家建筑日照规范相关条文的一种具体措施。社会的进步、科学技术水平的发展，使得人们对舒适性居住的要求越来越高，日照采光的维权意识和法律观念逐渐增强，因此建筑前期日照分析是否达标，成为政府相关部门行政审批、项目是否通过的硬性指标。只有从宏观上对筹建建筑及其周围已建建筑进行日照准确分析，确保建筑间的有效距离符合规范要求，这样才能有效保障业主和开发商的权益。
一、参数化的定义
现在一提到参数化，很多人都会想到两件事：参数化软件和参数化风格。这两个都是对于参数化片面、局限的理解。先说软件，其实所有软件都是参数化编写的，即程序的执行建立在各种参数和变量的输入信息与输出信息之间的运算基础上。我们常说的“参数化软件”和“非参数化软件”的区别就在于该软件是否为终端用户提供了直接自定义参数化关联的界面和相应的建模方式，建模的过程是不是可以被记录并回访，从而实现对组合体模型的动态可逆的参数化控制。再说参数化风格，这已经成为了“参数化设计”的潜台词，这种理解是狭义的参数化设计，即通过某些特定软件的关联建模，处理仅凭人力无法快速、有效实现的，相对复杂的形体本身或者大量物件组织的设计方式。本文立足的是广义参数化设计，即把设计的限制条件，通过相关数字化设计建模软件，与设计的形式输出之间建立参数关联，生成或者形成可以灵活调控、有限变化的虚拟建筑模型 [1]。广义参数化，就是指一个人造组合体中，内部个体之间的以及内部与外部之间的，可以用量化的参数描述的关系，并主动地明晰这种关系，使之成为设计秩序的依据。
二、建筑参数化的信息模型
现阶段日照分析的精细化计算涉及建筑户型、楼宇的地域位置、日照时间要求等多种客观因素，综合考虑这些因素，运用先前的人工算法是非常困难的，其结果也不精确。应运而生的 BIM 日照分析软件颇多，本文选用众智日照软件进行研究，编程人员在大量主动与被动采光研究的基础上，与多家建筑设计研究院和规划局通力合作，经过相关参数数据不断的修订而研发出来的一套可以解决任何地点日照问题的软件，可对地块进行相应的分析，从而对建筑方案进行不断的优化，直到满足规范的要求。在一些特定情况下还应满足要求：日照时数不应该低于冬至日日照 2h 的标准；新建项目的采光日照时间可应外环境酌情降低，但总的时间不能低于日照 1h 的标准要求。
BIM 虚拟信息模型建立之前，需根据项目具体地点的气象参数赋予其实际的采光时长参数：依据项目功能的需要设定日照分析标准时间参数及相应的计算精度。
三、建筑多点及方案优化
1．多点分析。在保证了建模外轮廓线是闭合的多段线时，选择设定每一栋楼层的建筑高度、时间参数等，然后框选整个模型进行多点分析。
2．方案户型优化调整
（1）在进行楼宇、户型相关优化调整前，先介绍以下常见的术语。 1）日照中建筑相对高度是指遮挡建筑物女儿墙顶相对于被遮挡楼宇室内地坪或者底层窗台面的高度。在被遮挡楼宇的地下几层，如果是用来进行储藏等非居住功能的用途时，可以减少日照间距。2）日照间距是为保证后排楼宇在规定的时间内可以获得应有的日照时长，在楼宇间需要一定的距离间隔。具体的计算规则如：下定义房屋面向正南、长边向阳，以正午时分太阳照到后排房屋最底层窗台为依据进行间距计算。
（2）板式、塔式建筑的定义 ：这建筑一般从外在表现形式上可以加以区分。板式住宅一般在北方需要强调朝向的地区居多。从外观看像是平立的板子，套内房间周正，易于布置，通风采光良好 ；但是建筑外形缺乏变化，出房率较低，规划布局不灵活，一个单元可以布置的户数较少。塔式住宅楼体外观像宝塔的住宅，其特点是在规划布局中灵活多变，建筑外观变化多样，出房率也较高；缺点是朝向较差，有个别套的朝向、通风、采光质量较差。
3．优化分析。该地段楼层排布较为错综复杂，要进行日照分析的楼层、户型较多，现选取其中某一户型进行日照逐时计算，该区域附近有部分未达到日照 2h 的要求，需进行方案的重新优化，常用的优化方法如下。1）修改剖面法解决日照时长问题。通过修改遮挡建筑的相对高度来解决被遮挡区域的光线时间不足的问题，降低遮挡楼宇的层数再进行计算或者对遮挡建筑物背面的部位进行相应的退台处理。这样可以通过入射角的变化来解决日照采光不足的问题，可以既减少建筑入射时的高度，而且还可以避免降层带来的建筑面积损失严重的问题，达到尽可能多地利用城市的有限容积目的。为了达到外观美化的要求，还可以把退台的女儿墙做成透明的玻璃幕墙或者直接做成栏杆形式的柱状结构，便于阳光的穿射。 2）为集中的高层楼宇选择合适的建筑框架解决问题。尽量避免选择板式高层建筑，因为板式建筑的遮挡范围较大，不能给后面的建筑提供需要的照射空间。可以将板式与塔式进行混搭采用，让阳光通过凹凸处进来增加照射采光的有限时间，并且还可以增加一些转弯窗及材质不同的幕墙进行调配运用。日照方案调整分析要反复地进行、不断地调整，日照分析是一项很烦躁、耗费精力的事，需要从业人员具备较大的耐力和一种追求完美的从业心态。3）改变楼宇的日照间距及总图中。建筑的布局分布，经常做日照节能分析的就会感受到 ：在复杂地块，楼盘比较拥挤的地段，仅靠前面两种方法是不能解决问题的，要根据参数化 BIM 虚拟模型计算的结果进行修改，修改间距与高度的比例、屋顶的形式、屋顶及底层的架空层的设置、建筑具体的形式、房屋的朝向及转向角的大小，为不同的建筑提供一个空隙，方便阳光的穿插照射。
BIM 三维建筑信息化模型在建筑项目全生命周期前期的规划中发挥着巨大的作用，它的协同可以使得拟建建筑的日照时长不仅达到地方规范的要求，而且不会对已建建筑构成影响。伴随着我国城镇化建设脚步的加快，小高层及超高层的建筑不断涌现出来。因此，时常出现日照采光纠纷问题，这就需要专业人士按照国家规范性条文，利用 BIM 信息化模拟技术进行设计规划，确保拟建的与建好的建筑物之间具有良好的采光效果。
参考文献：
[1] 尹 航 . 基于 BIM 的建筑工程设计初步管理研究 [D]. 重庆 : 重庆大学 ,2019.
[2] 田永明 , 王 鸿 , 吴志强 , 李德华. 建筑工程设计城市规划管理[M]. 北京 : 中国建筑工业出版社 ,2018.
[3] 徐嵩 , 建筑参数化建筑容积率约束下居住区规划设计研究 [D]. 青岛 : 青岛理工大学 ,2019.