本文是一篇建筑学论文，本研究以西安地区住宅建筑为研究对象，通过对国内外相关文献、研究现状和绿色住宅相关标准与政策的梳理总结以及西安地区既有住宅建筑的实地走访调研、数据测试和软件模拟。
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.1.1 世界绿色建筑发展背景
20 世纪中叶，美籍意大利建筑师保罗·索勒瑞（Paolo Soleri）将生态学和建筑学两词合并为“生态建筑”的新理念，这是绿色建筑概念的萌芽。70 年代石油危机的爆发使人们深刻认识到，不可以牺牲生态环境为代价换取经济发展，此时节能建筑受到了人们的广泛关注，多种建筑节能技术和能源利用技术应运而生，80 年代，节能建筑在英、美、法、德等发达国家大力发展和应用，此时欧洲国家开始提出“可持续建筑”和“环境共生建筑”等概念，同时由于节能需要提升了建筑围护结构密闭性，导致室内空气不流通，人员工作效率低下，发达国家开始重视建筑室内环境舒适性。直到 1992 年，与会者在联合国环境与发展大会上首次提出了“绿色建筑”的概念。在此后的 30 多年中，绿色建筑由理论到实践，在发达国家得到了应用和推广，法国、德国、瑞典和日本相继推出了可持续发展的住宅和住区政策，在住宅建筑与生态环境之间寻求平衡发展。目前，许多欧美发达国家已经在低能耗、自然通风、可再生资源利用、环保建材、室内舒适度控制等方面取得了大量成果，并形成了适应地域的绿色建筑技术体系，同时建设了一批绿色建筑示范工程，充分展示了绿色建筑的优势和广阔的发展前景。
从 20 世纪 90 年代至今，各国绿色建筑发展方式各有不同，但具有以下特征：（1）从民间自发到政府主导。许多国家的绿色建筑发展起源于建筑师个人或一些社会组织，但随着人们对绿色建筑的深入认识，各国政府开始出台相应的政策与法规，促进绿色建筑的发展。（2）从典型示范到大规模推进。在绿色建筑发展之初，各国相继建成了一批典型示范案例进行绿色建筑发展的探索，随着绿色建筑发展理念得到广泛的共识，各国开始大规模推进绿色建筑建设。（3）从单一领域到多领域协同发展。绿色建筑发展需要多领域的相互配合，从最初的建筑领域到现在的建筑、材料、生态、人文、产品研发等多学科多领域融合。绿色建筑评价指标也由最初的建筑能耗扩展到环境设计、心理感受、交通设计等多个方面。
1.3 论文研究的目的和意义
1.3.1 研究目的
本研究以西安地区住宅建筑为研究对象，通过对包括普通住宅和既有绿色住宅在内的典型住宅建筑的现场调研、测试和 BIM 建模模拟，对西安地区当前住宅设计中的光环境、风环境、热环境等重要因素进行分析，结合最新版《绿色建筑评价标准》GB/T50378-2019[6]中的相关要求，提出基于西安地区气候特征的绿色住宅建筑设计策略，并通过对具体住宅建筑的优化改造进行理论及技术验证。本研究的成果有助于形成系统全面的绿色住宅建筑设计体系与技术体系，为今后西安地区绿色住宅设计和改造项目提供参考和借鉴。
1.3.2 研究意义
（1）研究理论意义
党的十九大报告指出，倡导绿色生活方式，开展创建绿色家庭、绿色社区等行动。目前我国建筑设计行业基本还是以传统的设计方法为主，这种方式需要建筑设计、结构、设备专业等多学科人员密切配合，过程繁琐且效率低下。而 BIM 技术则集成了多专业数据，实现了建筑全生命周期内的专业信息交互，大大提高了设计效率和准确度。我国绿色建筑起步较晚且呈现明显的地域差异，西安地区绿色建筑发展缓慢，绿色住宅设计研究也相对较少，缺乏相关的设计理论和实践，将 BIM 技术与绿色住宅设计相结合的案例更是凤毛麟角。本研究以西安地区绿色住宅为研究对象，结合 BIM 软件的建模与模拟分析，构建西安地区绿色住宅设计策略，补充和完善相关设计理论，为今后绿色住宅设计和改造项目提供理论依据，推进我国绿色住宅设计体系不断完善。
（2）实际应用价值
本研究以西安地区绿色住宅建筑为例，通过对典型案例的实地数据测试和 BIM 技术模拟，分析总结其中的优缺点和值得借鉴的设计方法，提出适宜的设计策略，并通过对典型既有住宅项目的改造进行对比验证，以期对该地区绿色住宅设计和改造项目提供思路和方法借鉴，同时推广将 BIM 技术与绿色住宅建筑设计相结合的全新设计思路，促进西安地区绿色建筑的快速发展。
第二章 BIM 技术与绿色住宅建筑的基础性研究
2.1BIM 技术概述
2.1.1BIM 技术的概念与特点
随着科技的进步，计算机技术的发展，数字化技术在建筑设计领域的应用也越来越广泛。在传统的设计流程中，建筑信息的断续、误差以及丢失导致了工作效率的低下。相较于传统建筑设计方法而言，数字化技术具有信息量大、综合性强、交互性好、准确度高等特点，尤其在建筑全生命周期智能化、建筑形式复杂化、建筑功能综合化的大背景下，使用数字化技术进行建筑设计已经是势在必行。
BIM 技术是数字化技术在建筑领域应用最多的技术之一，BIM 技术是一系列的数字化技术的集合。BIM 技术通过集成建筑全生命周期中各项数据信息，建立综合信息模型，在建筑全生命周期内可对建筑内部信息进行调取、共享、修改与计算，极大地方便了建筑师处理各种复杂信息，为设计团队间的协同、建筑设计团队与后期运营维护部门的对接提供了便利，各方在同一平台进行数据处理，提高了效率降低了风险。
在项目中引入 BIM 技术，相对于传统的设计手段具有更大的应用优势，主要有以下几点：①工程信息与构件模型高度集成。BIM 软件内包含了多种建筑构件与数据，并且支持自定义与修改，大大简化了建筑构件的制作；②方案修改智能同步更新。在 BIM 文件中，所有的数据都是参数化并且相互关联的，任何对象的修改都会通过参数化引擎在整个设计中反映出来，最大程度地减少出错；③支持电子工程文档的创建、管理与共享。与传统建筑设计软件不同，BIM 模型一旦被创建，其包含的信息量非常大，支持 2D、3D 以及矢量格式输出，促进了电子工程文档的发展应用；④高度集成的平台支持多专业协同工作。BIM 平台集成了多专业的应用，并且不同专业设计人员在不同应用内创建的文件均可完整准确识别；⑤支持在 BIM 模型上进行建筑性能分析。BIM 模型为不同专业提供了一致的数据接口，可直接在 BIM 模型中进行声环境、光环境、热环境等分析模拟[42]。
2.2 绿色住宅建筑的基础性研究
2.2.1 绿色住宅的含义与理论
目前学者多是结合自身的研究领域提出自己的见解，关于绿色住宅的统一定义还未形成。马静等[43]（2014）认为绿色住宅的基本特征就是节约资源，根据资源情况合理设计规划建筑内外空间，从而获得一种低能耗、无污染的新型住宅模式。柳召德[44]（2017）指出，绿色住宅是对环境无害，尊重自然，不破坏生态平衡，实现资源最大化利用的建筑。李佳利等[45]（2019）认为绿色住宅是以绿色建筑理念为指导，在建设过程中利用先进的科学技术，合理利用周边因素，实现住宅绿色可持续发展的居住空间。陆恩旋等[46]（2020）认为绿色住宅是以可持续发展为目标，实现人、建筑与自然相互依存、和谐统一的住宅。
结合不同学者的观点和自身见解，本研究认为绿色住宅以可持续发展为战略指导，在住宅的全生命周期中合理有效利用自然资源和科学技术成果，最大程度降低建筑物的资源消耗和环境污染，为住户提供方便、健康、舒适、宜居的居住空间[47]。它既适应地方生态又不破坏地方生态，促进人、建筑与自然环境之间的和谐共生。
2.2.2 绿色住宅的意义
（1）自然意义
自 21 世纪新的发展时期后，我国所面临的生态环境恶化问题日益严峻，而住宅建筑作为建筑产业的重要支撑，耗能巨大。根据《中国建筑能耗研究报告（2019）》中的数据，2017 年我国各类建筑总面积达 642.47 亿 m2，其中住宅建筑总面积 522.88 亿 m2，约占我国建筑总面积的 4/5[48]。由此可见，整个城市的物质循环和能量流动很大一部分受到住宅建筑的影响，推广绿色住宅对节约能源和保护环境具有重大意义。
（2）经济意义
《中国 21 世纪议程》中提出，要贯彻落实“低消耗、低污染和适度消费”的可持续发展模式，并将可持续发展定为国家战略[49]，发展绿色住宅完全符合这一战略，现阶段人们不仅要重视经济增长的数量，更要注重质量，绿色住宅不仅要做到融入环境、节约资源，也要注重经济效益，绿色住宅的资源利用率非常高，节省了寿命周期费用，以最小的投入换取最大的经济效益，起到了推动经济发展的重要作用。
第三章 西安地区住宅建筑现状调研及分析....................29
3.1 西安地区的自然特征..................................29
3.1.1 气候特征....................................29
3.1.2 地形地貌特征.................................29
第四章 西安地区住宅建筑典型案例现状调研与热工测试...................... 49
4.1 西安地区住宅建筑典型案例现状调研及分析......................49
4.1.1 典型案例小区选取依据与概况.............................49
4.1.2 实地调研分析...........................................50
第五章 西安地区典型案例住宅绿色性能数字化模拟分析............................ 93
5.1BIM 模型建立..............................93
5.1.1 建模对象的选取依据.......................93
5.1.2 建模软件介
