應用BIM模型之法則式綠建築設計輔助系統之研發

Development of a Rule-based Green Building Design Assistant with BIM

陳以文(Yi-Wen Chen)

指導教授 ： 謝尚賢

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2013年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2013.01729

摘要

隨著每年釋放CO2的速度不斷增高，全球暖化的所造成的極端氣候越加劇烈，造成自然災害發生的頻率與程度越加嚴重。而營建相關產業的消耗能量占全球總耗能的40%，對整體環境的影響相當大。因此各國在近十幾年來積極制定綠建築的相關法規，並且由各國政府機關帶頭，在公共建築工程案上明定必須使用綠建築設計，引領綠建築在世界各國公私有建築的潮流。而在臺灣，內政部建築研究所委任財團法人臺灣建築中心於民國八十八年九月一日公告「綠建築標章」，並開始受理申請。標章之評估標準有七大指標，包括了綠化量指標、基地保水指標、水資源指標、日常節能指標、二氧化碳減量指標、廢棄物減量指標與汙水垃圾改善指標等。並且在之後加入了生物多樣性指標與室內環境指標，成為目前的綠建築標章九大指標。
然而綠建築設計與檢核的時間過短，以目前綠建築基準所規定的計算方式與其所提供的計算表單，必須利用人工的方式檢討所有的部分，這樣一來若是要符合綠建築的規範甚至要達到更高的綠建築標章等級，就需要相當多的時間進行反覆的修正。然而在應用綠建築時，常常因為時間有限或者建築複雜的關係，而需要花費大量的時間計算綠建築，造成無法反覆修正設計，提高綠建築的設計品質。
隨著電腦與資訊應用技術的進步，如今營建相關產業正如火如荼地發展Building Information Modeling (BIM)的相關技術。藉由BIM的工具研發，可以利用視覺化的方式幫助設計者，在三維空間的模型中了解設計的盲點。並且BIM模型中所蘊含的建築元件間相互關係與生命週期各階段產生的資訊，也讓BIM模型在幾何空間的自動計算、模型間的碰撞問題以及營運資料的管理等等的應用可以更加精確與快速。而之前研究也指出使用BIM視覺化的工具，可以減少人工操作所造成的錯誤，並提高計算的準確度。
因此本研究之目的即是希望藉由Autodesk Revit API程式開發與NoSQL (Not Only SQL)資料庫Neo4j連結，建立一個名為Green Building Design Assistant(GBDA)輔助設計系統可以即時的進行綠建築規範檢核，並且將結果回饋到建築物上，以此輔助綠建築設計。希望減少設計過程中因為資訊不足或設計錯誤而需要反覆修正設計之時間，達到提高綠建築設計的效率與準確度。而因為臺灣與其他國家相比較注重植栽以及節約能源部分，且在2012年之後公私有的新建建築物都必須進行基地綠化與基地保水的設計，因此本研究就以綠建築基準的基地綠化為例。
為確保GBDA的計算準確性，本研究在驗證上採用示範案例驗證的方式，以規範中所提供的範例案件，依照相同的尺寸、樹木種類與數量建立一相同的BIM模型。接著利用此模型檢核綠建築規範中的第一小節基地綠化的部分，並比較其檢核結果與示範案例差異，驗證系統的準確性。

關鍵字

綠建築規範 ； Building Information Modeling ； NoSQL ； 規範檢核

並列摘要

Since the publication of green building standards from the last decade, the designer of green buildings have often encountered the challenges of limited time but considerable complexity in the process of evaluating their design according to the rules specified in the standards. Also, the design process is usually an iterative one, which includes rule-checking tasks that are tedious and repetitive. With the advancement of technologies in Building Information Modeling (BIM), artificial intelligence, and Virtual Reality (VR), this research investigates and develops a BIM-assisted Rule-based approach for automating checking of green building design. The developed approach utilizes as much information available in a building’s BIM model as possible to automate the design evaluation complied with green building standards. It also provides visual feedbacks through the BIM model to assist the designer in green building design. To evaluate and demonstrate this approach, an Application Programming Interface (API) tool has been developed in this research to extend the capability of BIM software for both automatic rule-checking of green building design and real-time visualization of feedbacks from the rule-checking. A rule base is used to manage the design rules specified in green building standards and facilitate the automation of rule checking. In addition, visualization of the rule-checking results (e.g. highlights of places in the design that do not satisfy the design requirements) is supported in a 3D VR environment of a building’s BIM model.

並列關鍵字

Building Information Modeling ； BIM ； Rule Checking ； Green Building Standards ； Rule-based System

參考文獻

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