運(yùn)籌帷幄!BIM模型可以用來模擬與分析哪些問題?

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環(huán)境影響模擬

此部分的模擬工具通常需要LOD 200的BIM幾何模型，而目標(biāo)建筑物周遭環(huán)境之建筑物則可用LOD 200 的BIM幾何模型或只需LOD100 之量體模型即可，再搭配數(shù)字地形圖與地圖，來進(jìn)行一年四季的日照與建筑物陰影相互影響等之分析，甚至再搭配能進(jìn)行流體動(dòng)力分析之工具來進(jìn)行建筑物周圍風(fēng)場(chǎng)之模擬。

節(jié)能減碳設(shè)計(jì)分析

此部分之應(yīng)用工具隨著近年來對(duì)節(jié)能減碳的要求，及綠建筑規(guī)范之發(fā)展而越來越受到重視，工具軟件的功能也越來越細(xì)致。通常這類工具必須要能讓用戶輸入氣象單位提供的當(dāng)?shù)厝隁夂驍?shù)據(jù)，然后根據(jù)對(duì)日照熱輻射及室內(nèi)采光、通風(fēng)與空調(diào)之模擬，來考慮符合人體舒適度及室內(nèi)照明需求的節(jié)能減碳設(shè)計(jì)，例如外殼隔熱、遮陽、自然通風(fēng)等，減少照明及空調(diào)之使用，達(dá)到節(jié)能減碳目的。在室內(nèi)通風(fēng)與熱流之分析中，通常需要LOD 200 甚或LOD 300 之BIM模型。開口、玻璃、隔間等與其材質(zhì)、透光度、導(dǎo)熱性等信息，也牽涉到照度模擬、流體動(dòng)力計(jì)算與熱傳導(dǎo)分析，詳細(xì)的分析多需要大量之計(jì)算，而目前大部分的應(yīng)用工具多采用較簡易快速的分析方法，畢竟在初步設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，只要能滿足設(shè)計(jì)方案的比較與節(jié)能減碳效益粗估上的精確度要求即可。

此類分析模擬工具的發(fā)展空間還很大，一方面是在分析的精確度與可視化呈現(xiàn)及模擬效能的提升方面，另一方面則是現(xiàn)代建筑與設(shè)施日漸智能化，利用許多自動(dòng)的感測(cè)裝置及半自動(dòng)或自動(dòng)的控制裝置來達(dá)成節(jié)能減碳目標(biāo)，但如何將這些控制機(jī)構(gòu)及情境(例如，隨室內(nèi)溫度變化與需求而自動(dòng)開關(guān)的窗戶)納入分析模擬當(dāng)中，則仍是需要繼續(xù)努力的研究與應(yīng)用議題。

音場(chǎng)模擬

此部分的應(yīng)用多是在設(shè)計(jì)對(duì)聲音的質(zhì)量要求較高的場(chǎng)所時(shí)，例如，音樂廳、劇場(chǎng)、電影院等，也可能是需要對(duì)音響或噪音的影響進(jìn)行評(píng)估時(shí)，例如戶外表演場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、火車、高速道路等對(duì)周遭環(huán)境之影響。通常需要LOD 200甚或LOD 300 的BIM模型。把隔間、室內(nèi)裝修及主要擺設(shè)等之幾何與其材質(zhì)吸音能力等信息，再配合專業(yè)軟件來完成分析。

此部分的分析工具已發(fā)展多年且也相當(dāng)成熟，只是過去通常都是由結(jié)構(gòu)工程師根據(jù)2D 建筑圖說自行建構(gòu)分析所需之三維模型，現(xiàn)在則可以由LOD 300的BIM 模型中自動(dòng)導(dǎo)出所需之幾何及材料屬性信息，除了較簡單方便外，也可避免因人工解讀及建模時(shí)可能造成之錯(cuò)誤，尤其對(duì)于不規(guī)則造型之構(gòu)造物而言，效益最為顯著。目前此部分應(yīng)用最大的困境還是在BIM 塑模工具與結(jié)構(gòu)分析軟件間之信息拋轉(zhuǎn)還不是很標(biāo)準(zhǔn)及完善，尤其是將分析完成后之信息回饋到BIM模型中以利后續(xù)應(yīng)用方面。

傳統(tǒng)上，機(jī)電管線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以平面圖為主，且在設(shè)計(jì)時(shí)間所完成之設(shè)計(jì)還留有很多以示意為主的表達(dá)，必須等到施工階段才由施工者自行判斷決定。應(yīng)用BIM技術(shù)之后，設(shè)計(jì)成果在幾何與空間位置上必須夠明確清楚才有辦法據(jù)以建構(gòu)BIM模型，因此一些設(shè)計(jì)及施工上的決策必須提前。然而每個(gè)系統(tǒng)在BIM模型中都被更清楚地展示出來，除了可以提前檢討協(xié)調(diào)系統(tǒng)間的沖突問題，也有利于進(jìn)行個(gè)別系統(tǒng)之相關(guān)設(shè)計(jì)仿真分析，例如：管流之分析、電力負(fù)載分析、水循環(huán)分析等。此部分之分析功能多需與BIM建模及設(shè)計(jì)工具密切結(jié)合，所需要BIM 模型多為LOD 300程度。

不管是在設(shè)計(jì)時(shí)間、施工前或施工中，由于建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電管線系統(tǒng)都由不同專業(yè)分工協(xié)同設(shè)計(jì)與施作，難免會(huì)在設(shè)計(jì)與施工上發(fā)生空間碰撞的問題，因此必須透過BIM 模型整合來檢測(cè)，并加以協(xié)調(diào)來改善整體的設(shè)計(jì)成果。此部分之應(yīng)用需求與效益目前已十分顯著，因此也已有不少的軟件包工具可以運(yùn)用。而在BIM模型的需求上則為LOD 300或LOD 400。在空間沖突的檢討上，一般分為硬碰撞與軟碰撞兩類，硬碰撞指的是兩物體在空間中有所重迭而發(fā)生碰撞，而軟碰撞則是指兩物體在空間中雖未重迭而發(fā)生碰撞，但因維修需求或其他設(shè)計(jì)與施工上之考慮，必須要保持一定之空間距離卻無法滿足。這兩項(xiàng)功能都很重要，大多數(shù)的應(yīng)用軟件也都有不同程度之支持。較具挑戰(zhàn)的部分反而是在發(fā)現(xiàn)有空間沖突后，該如何依情節(jié)輕重來篩選及呈現(xiàn)，以協(xié)助工程師能快速準(zhǔn)確且有效率地解決問題。此部分之功能則還有不小的進(jìn)步空間。

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