從最新綠建標準看BIM 的應用與發展

張 迪 郝之鵬

(內蒙古科技大學 內蒙古 包頭 014010)

引言

綠色建筑與建筑信息模型有先天的共通和交匯之處，那就是它們關注的焦點都是項目全生命周期的效能最大化，資源利用率最大化以及可持續發展。如何把BIM 技術更好的與綠色建筑結合是我們迫切需要解決的問題。本文就基于BIM 技術在綠色建筑中的應用及發展方向進行一些初淺探討。

1 BIM 技術與《綠色建筑評價標準》

綠色建筑是在建筑的全壽命周期內，最大限度地節約資源(節能、節地、節水、節材)、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑，即:“四節一環?！钡慕ㄖ?。［1］。新版《綠色建筑評價標準》已于2015 年1月1 日正式實施，新《標準》中保持原有“控制項”不變，取消“一般項”和“優選項”，二者合并成為“評分項”;新標準的判定級別形態借鑒了美國綠色建筑評價標準(LEED)，對各項指標實行量化打分制并新增了“施工管理”和“提高創新”兩項指標。新標準改變了以前綠色建筑評價標準只注重綠色建筑性能評價，缺少對施工過程“綠色”評價的不足。另外，值得關注的是新的《標準》中增設了提高與創新項作為加分項，并且明確提出應用建筑信息模型(BIM)技術可以作為加分的內容?？梢?，BIM 技術在綠色建筑建造過程中應用已經上升為國家層面的政策導向。

《綠色建筑評價標準》作為綠色建筑發展的風向標，為了更好的研究BIM 技術在綠色建筑中的應用，我們有必要結合新版綠建評價標準對BIM 在綠色建筑中的應用點做一個系統梳理。

筆者一共梳理出38 項較為常用的應用點。其中對建筑性能分析的應用點最多一共有26 項占到總數近70%，這樣的結果其實一點都不意外，《標準》的制定對象是綠色建筑，它側重的是綠色建筑建成后各項性能指標的綠色程度，關注的是建筑建成后的狀態，所以《標準》的評分點大都集中在對綠色建筑性能改善方面的考量。此外，從圖表分析來看，BIM 在綠色建筑中的應用點還有信息管理、施工模擬、碰撞檢查、質量、安全管理、構件預制加工等。

下面結合新版《綠色建筑評價標準》以及實際的建造過程重點選取綠色優化設計、物資精細化管理、虛擬建造、裝配式建筑四個方面對BIM 在綠色建筑建造過程中的應用點進行詳細分析。

2 BIM 技術與綠色優化設計

《評價》條文溯源:4.2.6 場地內風環境有利于冬季室外行走舒適及過渡季、夏季的自然通風。(綠色建筑性能分析條文不一一列出共26 項)

圖1 《綠色建筑評價標準》與BIM 實現途徑一覽表

9.2.3 制定并實施施工廢棄物減量化、資源化計劃

9.2.10 嚴格控制設計文件變更，避免出現降低建筑綠色性能的重大變更

對建筑物的綠色設計要綜合考慮人、建筑以及經濟與環境三方面因素，其中人的需求是最基本的，它包括視覺舒適、社會交往、心情和氛圍、健康、安全和愉悅等方面的內容;建筑的要求包括形式、構圖風格標準和法規等方面的內容;經濟與環境的要求則包括設備、維護、運行、能量和環境等方面的內容也包括了很多復雜的心理和生理方面的主客觀評價內容。與傳統建筑設計相比，基于BIM 的綠色建筑設計最直觀的不同之處在于其設計過程應用了各種性能模擬軟件，設計人員使用這些軟件對建筑的熱環境、光環境、聲環境、日照、流體、造價、人員疏散、施工方案以及設備運行方案的等方面進行精確模擬和分析，為綠色建筑決策提供可靠的數據依據和技術支持。［2］首先，由Revit 構建各專業3D 模型。然后，對于結構模型以IFC 數據格式傳遞給SAP2000，進行相應的結構應力計算，根據計算結果對結構模型進行修正。對于建筑模型以gbXML 數據格式傳遞給Ecotect 進行建筑日照、可視度、光環境及熱環境性能分析，以及傳遞PHOENICS 軟件進行CFD 風環境模擬，為室內外空間人員舒適度評價提供基礎依據。最后各專業模型以DWF 數據格式整合到Navisworks 中進行碰撞分析、漫游、管線綜合布線優化。

圖2 BIM 在《綠色建筑評價標準》中的應用點分布圖

圖3 綠色建筑設計流程圖

圖4 分區域導出物資量［4］

圖5 基于BIM 的物資管理流程圖

圖6 施工進度模擬

3 BIM 技術與精細化物資管理

《標準》條文溯源:9.2.7 采取措施降低鋼筋損耗

眾所周知，建筑工程施工成本構成中，建筑材料成本所占比重最大，約占工程總成本的60%～70%。因此，對建筑材料的精細化管理是綠色施工的迫切要求。以控制鋼筋用量為例，基于BIM 技術的鋼筋翻樣軟件使下料工作變得準確高效。通過鋼筋翻樣軟件建立鋼筋結構模型，也可以通過結構設計軟件或者算量模型進行導入。鋼筋翻樣軟件內置鋼筋平法通過設置模數、可以提供多套原材料長度自動優化方案，最終達到降低廢料余料，從而節省鋼筋的目的。另外，通過BIM 模型與進度計劃計價文件關聯形成BIM5D 模型，使項目管理人員能夠準確的按照時間、樓層、流水段統計所需的資源量，實現三個維度的8 算對比［3］。而且，利用BIM5D 管理平臺快速形成項目總控物資計劃、月備料計劃和日提量計劃，從而實現精確備料，避免現場材料積壓或是因材料未及時進場產生窩工，提高了資源利用率，優化了物資管理流程，對節省工期和成本有很大的促進作用。

基于BIM 技術的物資管理流程如下:

4 BIM 技術與虛擬建造

《標準》條文溯源:8.2.9 進行綠色建筑重點內容的專項交底

9.1.4 施工前應進行設計文件中綠色建筑重點內容的專業會審

建造的過程是一個非常復雜的過程。綠色建筑基于建筑性能的考慮，在建筑形體、以及建筑結構的選型方面考慮會更加的細致和多元化，出現了越來越多的大型建筑及異形結構建筑，建筑難度越來越大，因此，順暢的進行施工交底，使施工人員深刻的理解施工工藝變得非常重要。利用BIM 模型對關鍵的的施工節點進行技術交底，把復雜的施工過程直觀的呈現在大家面前。提高了專項交底的效率和準確性。另外，傳統施工方案基于二維圖紙以及以往的施工經驗編制，其施工性缺少針對性的模擬，都是邊施工邊優化的模式，這種模式往往帶有事后處置特點。若施工方案存在重大問題，對項目施工造成的損害是不可估量的?；贐IM 技術的施工模擬的核心理念是先優化后施工，即基于Synchro 或者Navisworks 施工模擬軟件，在工程實際開工前，進行項目全過程的施工模擬，方案論證，直至獲得最佳的施工方案，從而指導真實的施工。這一理念的實施，將大大降低返工成本和管理成本，成為建筑施工提質增效的重要保證。

基于BIM 技術的施工模擬流程:

5 BIM 技術與裝配式建筑

《標準》條文溯源:7.2.5 采用工廠化生產的預制結構構件

裝配式建筑是指將建筑的構件、部品、材料在工廠中預制，再運輸到施工現場進行安裝，最后通過漿錨或后澆混凝土的方式連接形成的建筑產品。與傳統現澆施工方式相比，裝配式建筑施工方式具有縮短工期、減少現場勞動力、提高建筑質量等優點，是綠色建筑的發展方向［5-7］?，F階段比較成熟的裝配式建造技術主要有以下兩種:①PC(precast concrete)技術，該技術主要用于全預制混凝土構件，如陽臺、樓梯、空調板、部分內隔墻板等;②PCF(precast concrete form)技術，即預制混凝土模板技術，該技術主要用于預制混凝土剪力墻外墻模以及疊合樓板的預制板等。其PC 構件及現場PCF 墻板安裝如圖所示［8］。

圖7 基于BIM 技術的施工進度模擬流程圖

圖8 預制構件

由于裝配式建筑信息模型包括了預制裝配構件的所有相關數據，因此可以把模型直接提交給加工廠進行加工制作。裝配式建筑的設計過程，是建筑構件設計人員、構件生產人員、構件裝配人員、后期的構件維護人員共同協調優化的過程。裝配式構件的設計流程如下［9］:

圖9 裝配式構件的設計流程

預制構件生產后，通過RFID 芯片植入，實現BIM 模型與相應構件進行關聯。構件出廠時，通過RFID 手持設備掃描構件獲取構件信息，然后直接輸入構件的出廠時間、運輸車次等信息，通過網絡傳遞至預制構件信息管理系統同BIM 模型中構件信息進行比對，確保運輸正確工序的構件。待構件系統到達施工場地后，利用RFID 手持設備掃描構件信息，并輸入構件進場信息，確保構件在規定時間到達制定的堆放地點，確保裝配施工的供給。BIM與RFID 技術的完美結合，優化了構件場外加工、場內安裝的流程，加快了構件流轉速度，節省了施工場地，提高了施工精度。［10］

另外，在構件安裝階段，利用Navisworks 施工模擬軟件進行吊裝模擬，優化吊裝方案，對降低吊裝施工的難度，提高吊裝施工的效率是很有必要的。

圖10 基于BIM 技術的裝配式建筑建造流程圖

圖11 綠色建筑為核心的新型工業化、信息化建造體系

6 綠色建筑的發展暢想

如果說建筑工業化是我國建筑業未來的發展方向，那么綠色建筑就是建筑工業化的核心內容。國家發展改革委與住房和城鄉建設部在2013 年發布的《綠色建筑行動方案》文件中已經明確將推動建筑工業化作為一項重要的工作內容。把綠色建筑理念與建筑工業化、信息化(BIM)的深度融合，構建新型建造模式是我國未來建筑業發展的必然趨勢。在此筆者結合建筑工業化的特點，以及前文對BIM 技術在綠色建筑中的應用分析，構建了以綠色建筑為核心的新型工業化、信息化建造體系模型，希望對以后我國綠色建筑的發展提供參考。

7 總結

本文從《綠色建筑的評價標準》中分析提煉出了一系列BIM 在綠色建筑上的應用點，重點梳理了BIM 技術在綠色設計、物資管理、虛擬建造、裝配式建筑方面的綠色應用，并對BIM 技術與綠色建筑的結合進行了合理展望。從國家的政策、法律條文來解讀新技術應用點，能夠更好的把握建筑業的發展方向，對我們以后開展BIM 實施是有啟發作用的。

［1］楊明宇，喻偉，劉猛，李百戰，綠色建筑信息模型的信息流建模及仿真技術［D］.第八屆國際綠色建筑與節能大會論文集，2012:40.

［2］劉芳，關于BIM 技術對綠色建筑產生的積極意義的探討［J］.中外建筑，2013(6):60.

［3］楊寶明，實現三個維度的八算對比.http://www.biminfo.cn/BIM -opinion/yangbaoming/2010 -11 -07/515—3 .html

［4］天津永利大廈項目BIM 應用http://bim.fwxgx.com/portal.php mod=view＆aid=173

［5］賈曉英.建筑工業化與工業化建筑［J］.科技信息，2012，22(8):435.

［6］張傳生，張凱.工業化預制裝配式住宅建設研究與應用［J］.住宅產業，2012(6):24-28.

［7］劉東衛，蔣洪彪，于磊.中國住宅工業化發展及其技術演進［J］.建筑報，2012(4):10-18.

［8］郭正興，房屋建筑裝配式混凝土結構建造技術新進展［J］.施工技術，2011，(4):27.

［9］丁勇，關于裝配式建筑發展的幾點思考［J］.土木建筑工程信息技術，2014，6(3):104-106.

［10］齊寶庫，王明振;我國PC 建筑發展存在的問題及對策研究［J］.建筑經濟，2014，(7):19.