BIM技術對綠色建筑發展應用探討

楊 柳 郭普詳

1. 鄭州鐵路職業技術學院，河南鄭州 450052； 2. 中牟縣天宇規劃測繪隊，河南鄭州 450000

傳統的建設實施過程從工程設計、建設準備、施工安裝到竣工驗收的全過程中，生產周期長，人工、材料、機械臺班的耗費量大；揚塵、建筑垃圾的產生會對周圍的環境產生惡劣的影響。而《2013-2018年中國綠色建筑產業全景調研及投資戰略研究報告》中指出，隨著我國綠色建筑政策的不斷出臺、標準體系的不斷完善、綠色建筑實施的不斷深入及國家對綠色建筑財政支持力度的不斷增加，我國綠色建筑在未來將繼續保持迅猛發展的態勢。兩者之間的矛盾，急需一種新技術能夠促進建筑的綠色、低碳發展。

BIM是英文Building Information Modeling 的縮寫，中文最常見的叫法是“建筑信息模型”。它的出現改原來的二維圖紙為現在的三維模型，使項目的設計更直觀、立體。同時，它更側重于知識、信息共享，有利于各個相關利益方的協同作業，在綠色建筑的發展方向起到很大推進作用。

在我國，上海中心項目是第一個由業主主導，在項目全生命周期中應用BIM的標桿，它對項目設計、施工和運營階段進行了全過程BIM應用。它的實施體現了綠色環保、耗能減少、節省工期、節約成本、提高質量的特點。隨著BIM技術應用的優越性的體現及它逐步在建筑工程領域的普及推廣，各地方政府也先后推出了相關BIM政策，旨在保證能夠促進建筑的更綠色、低碳發展，減少對環境的破壞。

1 BIM技術在設計階段節能應用

1.1 建筑設計應用

國內大多數設計院都是依據經驗先完成基本設計，然后再通過相關的計算分析，研究設計出的圖紙能否滿足住宅節能設計標準，整個設計流程都是圍繞著滿足設計規范為目的。如果滿足不了，又需要大量修改前期設計而造成浪費。隨著BIM技術的引入，可以將三維模型與專業的建設性能軟件相結合進行分析，這樣在早期就可以對建筑的日照、陽光、通風狀況進行模擬分析，并結合建筑設計的基本要求隨時進行調整。

目前，我國城市的發展日新月異，城市里的建筑物越來越高、越來越密集，建筑物之間的間距也越來越小，必須在設計階段就解決建筑物的朝向、日照時間長短、通風等問題，才能提高整個工程的建設效率。通過REVIT等設計軟件的應用，可以將建筑物立體顯示，模擬分析不同時間段，日照對建筑物的影響；同時將BIM與CFD軟件結合進行計算分析，又可以詳細描述風的流向、風速、空氣齡等數值，提前在設計階段解決高層建筑的日照不足、通風不好的問題。

利用BIM建設的三維模型，可以非常直觀地對比不同朝向方案的初步耗能；對影響影響建筑形體的各種氣候因素分析；對建筑物所用不同材料的性能進行對比；進而能幫助建筑人員確定建筑朝向；幫助設計人員確定建筑形體；幫助施工人員選擇最合適、最節能的建筑圍護結構材料。不斷優化建筑設計，真正實現建筑生態節能設計，保證建筑的綠色發展。

1.2 綜合管線設計與布置

建筑物的給排水、暖通、電線等這些綜合管線都屬于隱蔽工程，管線設計的質量和效率直接影響著整個建設項目。隨著BIM技術的引入，先分別搭建給排水、暖通、電線、建筑主體結構的模型，再通過專業設計師完成特定區域的所有管線綜合深化任務，統一考慮各專業系統 （建筑、結構、風、水、電氣、消防等專業）的合理排布及優化，同時遵循設計、施工規范及施工要求。這樣設計師能夠方便地發現管線與建筑物高度之間的沖突、預留孔洞是否精確、不同的管線之間的布置是否有沖突等等。通過提前發現并解決這些問題，大大提高了綜合管網設計效率。既能提前在設計階段發現管線之間的沖突，并能提前在設計中就預留孔洞，更改管線的布置位置，大大提高了施工現場的生產效率，減少返工現象的發生。

2 BIM技術在建筑施工階段節能作用

2.1 裝配式建筑的應用

根據斯坦福大學集成設施工程中心的研究數據，建筑施工行業的生產效率正在持續下滑。我國傳統的建筑業所面臨的生產效率低，環境污染嚴重等問題也急需解決。而裝配式建筑是住建領域推進綠色發展和新舊動能轉換的一種途徑。

BIM技術能夠支持所有建筑專業中從設計到制造的整個工作流程，包括使用結構建筑信息模型完成鋼結構的數字化制造。將建筑信息模型用于鋼結構詳圖設計和制造，重復利用建成的“族”，進行預制構件的生產，就能提高工作效率。

裝配式建筑通過BIM軟件，將所有的預制構件包括墻板、陽臺、凸窗、空調板及樓梯進行組合，并對預制構件之間的細部連接進行分析。混凝土板則實現了工業化生產，在施工現場進行吊裝，施工環境大大改善、建設過程中所產生的噪音和揚塵污染較少。相較于傳統的建筑施工方式，裝配式建筑能同時降低施工材料消耗，減少用水量，減少一定施工垃圾和二次建筑裝修垃級，從而減少了能源的消耗。

2.2 節能環保

裝配式建筑在選用材料時遵循的基本原則是環保，所用材料都盡量減少對環境的污染，因此，建筑物的室內空氣得到凈化。同時由于在施工現場主要是預制構件的吊裝和構件之間的細部連接，每一個部件都按著要求在流水線上生產，降低材料的損耗率；施工現場對水電的需求也大大降低，生產效率高，節能環保，保證了建筑工程的安全文明施工。

2.3 節省材料

裝配式建筑能選用的建筑材料周轉率高，主要材料是鋼材，這些建筑材料替代了以往的石、砂、石灰等，有利于保護不可再生資源。同時，使用周轉率比較高的建筑材料，也減少了建筑拆除垃圾，減少了對環境的污染。

2.4 提高抗震強度，增加使用壽命

裝配式集成建筑的抗震等級高，適用于地震多發國家和地區。并且在建造過程中使用了經過防火技術處理的材料，極大地提高了建筑物的阻燃耐火性能。在鋼結構模式中，大量使用鋼材這種具有彈性、可變形的材料，大大提高了住宅的安全可靠性。

3 BIM技術在施工進度與施工組織中應用

將BIM三維模型與實際施工進度計劃相結合，并通過Navisworks等軟件以動畫的形式進行施工進度模擬。在多任務同時進行的施工組織中，這種施工進度展現方式更直觀、和施工進度計劃的對比效果好，表達出來的信息量更大。無論是進度滯后還是計劃趕工時，都可以利用BIM技術信息集成的優勢，通過施工模擬來查找原因，分析施工進度滯后對后續工作的影響；同時也可以通過對工程項目資源、成本、進度三者之間關系的分析，確定能否對現有工程采取趕工措施。

另外，在施工平面圖布置中，利用BIM技術可以模擬施工場地施工區、生活區的位置分布，模擬布置材料堆場、臨建設施，對施工場地布置方案中難以量化的潛在空間沖突進行量化分析減少施工用地，提高建設用地利用率；結合專業軟件進行場地照度和陰影分析，通過分析出來的數據，合理的布置施工場地照明燈具的安裝位置，既能保證白天、夜間作業的安全性，也能滿足節能的要求；建立三維場地布置模型，合理安排降塵水頭，提前模擬出既達到了降塵效果，又節約用水的最佳場地布置。從而在節約用水的前提下，強化降塵效果，保障施工現場揚塵指標符合要求。

4 BIM技術在建筑運營維護階段節能作用

運營維護階段在整個建設項目的全過程中的時間和費用消耗都最高。以往設計階段的資料、施工階段的變更、索賠等資料，由于都是紙質圖紙、變更單、索賠單，導致相關的數據很難完整的保留到運營階段。即使都保存的很好，運營階段真正需要相關數據時，又要花費大量的時間、經歷重新提取數據，工作效率很低。而BIM三維模型的建立，可以直觀地通過軟件清晰的讀取整個項目的任意一個構件的尺寸、型號以及它和主體結構之間的關系；同時通過施工模擬的回顧，能準確地讀取出曾經發生的變更及索賠。在運營階段，這些數據都能快速的提取出來，并有效的運用在設備的維護和管理上，運營維護的效率很高。

5 結語

隨著建筑信息模型BIM技術應用日趨成熟，其在城市的綠色建設持續發展中將發揮著更加重要的作用。它通過深化綠色建筑內涵保證工程品質提升，最大限度地在全壽命期內節約土地、節約能源、用水、材料、減少污染，更好地保護環境，為人類提供舒適、安全、健康的生活條件，從而實現人、自然、建筑和諧共處。

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