BIM绿色设计及分析——基于“杭州之门”项目

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项目概况

杭州新天地商务中心项目位于下城区北部东新街道(原“杭重”地块)，项目东至杭宣铁路、南接规划中的长大屋路、西靠东新东路、北接石祥路。距武林广场约6公里，距西湖约7. 5公里，交通便利。西临东新河、上塘河，北朝半山，周边自然环境优越。

为顺应城市功能和社会发展的需要，杭州市委、市政府提出将重型机械厂搬迁，以“杭州新天地商务中心”为名，把本地块建设成一个集文化娱乐、商业休闲、总部商务等多功能于一体的国际化城市次级商贸商业中心及文化创意园区，建成后将成为杭州体量最大的城市综合体。本次开发的J地块项目为杭州新天地商务中心开发项目，位于新天地项目南区块。

“杭州新天地商务中心”规划建筑总用地面积5493㎡，建筑占地面积1920㎡，地上总建筑面积23619㎡，地下总建筑面积9234㎡，建筑密度35%，容积率4.3。

图1 “杭州之门”效果图

解决方案

中国联合工程公司在为杭州设计该项目时，对这座城市的内涵有着更深刻的理解，不仅仅是她的城市发展和自然环境，也包括她的文化特色和地理位置。杭州是中国最富裕的城市之一，她在地理风貌上传承过去，且具有多样化的建筑风格，更是一个长久以来都与自然生态环境相生相宜的城市。

为了将该项目建立成杭州的一座标志性建筑，中国联合工程公司从五个方面展现了该项目的设计理念。

1、标志性，本次开发的J地块项目作为新天地整体规划的“南大门”，在建筑形体上应该有着标志，以吸引游客及顾客进入新天地项目地块中。

2、引导性，项目不仅需要吸引顾客从长大屋路进入新天地项目核心区内，也需要将进入至新天地D地块(西南区)的游客吸引、过渡到O地块(东南区)及核心区(工业遗存)。如何在场地内处理好引导与过渡的关系是本项目的一个重要设计环节。

图2 连接新天地东、西两个商业地块

3、人文关怀，“杭州之门”项目除了应该具有良好的引导性和标志性外，还应该具有更多的人文关怀，如减少建筑占地面积，为城市及市民创造出更多的公共活动空间等。

4、简洁性，本项目所有建筑设计均从功能的角度出发，从外立面到结构，建筑的任何一个部分都在功能上有着充分的需求与作用。中国联合工程公司认为一个好的建筑是不存在任何不必要的装饰，并且把这个理念贯穿到全部设计之中。

5、自然关怀，随着城市化的加剧，城市居民离自然越来越远。中国联合工程公司为该项目的使用者创建出一个更人性化的工作环境以及更明亮开阔的视野，使得人们能轻易地走近自然，享受阳光、绿色和新鲜空气。

形体布局与BIM模型
1、城门

建筑地上共15层，高度为60米，而底部挖空部分来自于建筑师对中国传统建筑城门的解读。与传统城门不同，本项目的门洞部分呈三维立体结构，有着强烈的引导作用。城门的设计使得大面积地上区域可开放供游客及消费者使用。

“H”型的建筑造型，象征着杭州之门，这样的建筑形体导致建筑没有标准层，结构模型如何搭建？建筑面积如何计算？建筑内部净高如何控制？这样一个个问题摆在了设计师的面前，由此，中国联合工程公司引入了BIM技术，搭建了Autodesk Revit模型，如上的一系列问题逐个得以解决。

2、屋顶

建筑上部移除部分体量，提供了充足的采光及良好的视野。上部楼层还带有独立的屋顶花园或露台，使用者只要推开落地窗即可享受到阳光、新鲜空气和绿色植物。大面积的屋顶花园或露台为人们接近自然提供了捷径，并可以轻松俯瞰新天地核心区(工业遗存)景观。

3、百叶

建筑外立面大量使用石材百叶，通过横向平铺方式安装于玻璃幕墙或玻璃窗外，在夏天避免室内阳光直射的同时，不会阻挡使用者的视线。通过大量使用石材百叶还创建了一致的建筑形式，使得建筑整体简洁大气又不失细节，特别是在底部门洞的弧线处，石材百叶创造了强有力的视觉冲击力。

4、橱窗

建筑一层及二层将作为商业／零售／餐饮服务区使用。其中在南立面、西立面及面向下沉广场的商铺均设置2层高的展示橱窗或玻璃幕墙用以营造统一、连续的商业氛围。

BIM模型与节能技术

1、建筑设计过程中的节能技术应用

该建筑在满足造型的同时，建筑的体型系数为0.16，有利于建筑的节能。建筑上部分开成为双塔，每一层拥有屋顶退台，使用落地窗更加强了采光通风，为使用者带来良好视野。

2、建筑围护结构节能技术
在建筑围护结构方面，采用了高效保温材料保温屋面（聚氨酯），矿(岩)棉或玻璃棉板等新型高效保温绝热材料，以及使用了低辐射玻璃（low-E)玻璃。

图3 建筑围护结构

3、建筑设备节能控制技术

暖通空调：全大楼空调系统为多联式空调机系统；选用的空调通风设备均为节能型产品。部分布置于楼层内凹平台的空调室外机，建议在室外机排风口装导流风管，有效组织气流，避免气流短路，制冷效率降低，并注意通风百叶构造，使其符合设备通风要求。

电气：普通照明系统采用高效荧光灯（光效比不低于85lm/W）或其它节能灯具，选用高效节能的电子镇流器，并选用高效节能光源；采用智能照明控制系统。

给排水：充分利用市政给水压力直接给水，采用节水型设备。

太阳能光热系统：部分生活用水采用太阳能光热系统辅助电加热系统制备。

4、绿化

屋顶与垂直绿化系统，对建筑遮阳和保温有着极大的改善作用。根据风环境与热环境的模拟结果，栽植多种类型植物，有效改善微环境的植物群落。

在整个节能技术分析过程中，“杭州之门”项目涉及到许多的专业计算和分析，都是利用Autodesk Revit系列软件建立好三维BIM模型，设计师通过Autodesk Revit模型可以进行多方面的计算和分析，从而有针对性的进行优化设计。

BIM模型的绿色设计分析

在“杭州之门”项目中，中国联合工程公司采取了一系列环保和可持续的措施来落实其环保、节能和可持续发展这一特点。在项目的设计初期，建筑师利用欧特克的BIM软件对建筑的一些性能进行优化分析，包括气象数据分析、可视化分析、日照分析；在有了造型后，再根据实际的造型进行热辐射分析、风环境分析等。

1、 杭州地区气象数据的收集和分析
在项目初期，中国联合工程公司的建筑师利用Autodesk Ecotect软件对建筑所在地区进行了气象数据的收集和分析。

图4 气象数据分析

2、 BIM模型的可视化分析

利用Autodesk Navisworks对模型进行可视化分析，可以直观、可视的找到不利点，并进行优化处理方案的采取措施。

图5 可视化分析

3、日照分析

基于BIM模型，利用Autodesk Ecotect软件对建筑进行了全年日照模拟，对建筑周边一年的日照数据和一整天的日照数据进行收集，这样更清楚的了解和认识到需要在哪些部位采取采光遮阳系统，哪些部位的日照是不足的，需要用什么样的措施和手段来改善这种不足的日照。

图6 全年日照模拟-1月                  图7全年日照模拟-4月

图8 全年日照模拟-7月                 图9 全年日照模拟-10月

图10 全天日照模拟- 5:15             图11 全天日照模拟- 9:15

图12 全天日照模拟- 14:15            图13 全天日照模拟- 19:15

图14 四季日照模拟- 春分12点           图15 四季日照模拟- 夏至12点

图16 四季日照模拟- 秋至12点         图17 四季日照模拟- 冬至12点

4、热辐射分析

图18 热辐射分析-1                      图19 热辐射分析-2

图20 标准层室内采光                    图21 室外太阳辐射

图22 屋顶全年辐射总量            图23 屋顶全年日照小时数

5、风环境模拟

中国联合工程公司针对建筑特殊的“H”造型进行了冬夏季的风环境模拟分析，并得出分析结论。

冬季工况模拟

距地面1.5m平面压力分布       距地面1.5m平面速度分布

立面压力分布             立面速度分布

图24 冬季工况模拟

分析结论：

流场：冬季风向为NNW，风速为3.8m/s的情况下，建筑周边人行区域通风状况良好。

风速：冬季距地面1.5m处，主要区域风速均小于5m/s。

压差：建筑南北压差8Pa左右，便于大体量建筑的室内通风，但冬季需采取一定的密闭保温措施。

夏季工况模拟

距地面1.5m平面压力分布           距地面1.5m平面速度分布

立面压力分布                  立面速度分布

图25 夏季工况模拟

分析结论：

流场：夏季风向为SSW，风速为2.7m/s的情况下，建筑周边人行区域通风状况良好。

风速：冬季距地面1.5m处，主要区域风速均小于5m/s。

压差：建筑压差大于2Pa左右，便于采用自然通风。

总结

在“杭州之门”项目中，通过欧特克的一系列BIM软件，中国联合工程公司将杭州新天地商务中心打造成了一座绿色环保、可持续发展的杭州地标性建筑。