基于BIM技術的超低能綠色建筑全生命周期管理

張國佳

摘 ? 要：為解決我國綠色建筑在發展過程中存在的諸如缺乏深度和系統性等問題，以可持續綠色發展為目標，以BIM技術為手段，提出了綠色建筑全生命周期數字化管控的新模式，突破了綠色建筑產業鏈上下游企業融合性差以及標準體系統一性差的發展瓶頸，為綠色建筑的開發建設提供有效的管理模式，充分踐行了綠色建筑“四節一環保”的價值觀，進而推動我國綠色建筑產業的全方位發展。

關鍵詞：綠色建筑 ?BIM技術 ?全生命周期

中圖分類號：TU201.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0135-02

基于近年來中國建筑能耗占社會總能耗比值不斷增大的背景，我國正在積極發展與自然相互和諧的綠色建筑來應對生態與能源危機。然而在綠色建筑的實踐過程中，全產業鏈各階段信息難以集成共享，出現了各階段信息孤島等問題，而BIM+綠色建筑方案的核心價值就是解決綠色建筑從生產到運維全生命周期的工程信息共享問題，形成綠色建筑項目全過程追溯體系，加快綠色建筑的發展和順利實施。

1 ?BIM云平臺協作中心

隨著綠色工程項目的不斷增多，企業將面臨項目難以統一跟蹤管理以及與其他既有信息化系統整合的需求。因此，業主有必要建立統一的一個作為上下游產業鏈融合的BIM云平臺中心，對所有工程項目統一跟蹤、管控，一方面實現超低能綠色建筑開發建設全產業鏈過程中，包括規劃設計、采購施工以及運營維護等各階段信息的集成共享，為各參建方提供一個高效的協同工作平臺，完成粗放式管理向精細化管理的躍升，使工程全生命周期內的各項工作更加集約化、協同化;另一方面為數據沉淀、知識資產積累與大數據科學決策提供基礎支撐，形成板塊化管理系統，從而為綠色建筑的大規模快速開發提供全面的支持。

2 ?BIM+綠色規劃

合理利用BIM融合GIS技術，通過對綠色建筑和場地進行建模分析，輔助建筑在規劃階段進行場地評價和分析，包括場地氣候條件、地貌、建筑的景觀規劃、建筑周邊環境、建筑施工配套以及交通流量，確定該綠色建筑合理的的場地規劃、空間布局、交通組織等方案，解決了傳統方法存在的無法處理大量的數據信息、定量分析不足、定性分析過重等問題，踐行了綠色建筑節地的發展理念。

3 ?BIM+綠色設計

3.1 綠色分析

在綠色建筑設計過程中需把控建筑的節能標準，可以將BIM模型傳遞至綠色分析軟件中進行分析優化，一方面，通過聲光熱風等仿真工具對BIM模型進行能耗、熱工等分析，并根據分析結果有效優化了綠色建筑的形體、朝向、樓距、圍護結構的開窗設置等，提高對自然能源的利用率;另一方面，通過仿真模擬空調、給排水、通風、照明等系統對能耗進行分析，以實現《綠色建筑評價標準》中的熱工環境、室內照明環境、機械節能等方面的要求，并最終為人類提供健康、舒適、低成本的生活場所。

3.2 碰撞檢查

為避免在施工階段發生碰撞沖突而造成的材料浪費，基于BIM全專業模型，在設計階段對建筑結構以及各機電專業進行管線綜合和協調審查，檢測出各專業間以及各專業內的空間沖突，包括軟碰撞和硬碰撞，并及時根據碰撞報告優化方案。利用BIM參數化與幾何特性解決了二維CAD時代難以解決的專業內及專業間的碰撞檢查，不僅提高了協調設計過程中的工作效率和產品質量，而且在后期施工過程中節約人材機成本、縮短建設周期，達到綠色建筑節材、節能的目標。

3.3 成本管控

利用BIM在建設項目全生命周期內一模到底的特征，在設計階段的概預算環節中，將BIM模型傳遞至造價軟件并與清單標準、定額標準掛接形成算量模型，快速準確生成該項目的清單量、定額算價報告以指導限額設計。在變更設計方案并修正BIM模型后，隨著工程量的自動實時更新，其相應的統計報表也可自動更改，最大程度提高工程量統計的進度和準確度[2]，使成本統計邁向精細化管理，對提升綠色建筑實施績效具有重要意義。

3.4 三維交底

由于建設項目各專業構件關系復雜，依靠文字和二維圖紙很難分析出各構件之間的關系，而利用BIM模型的可視化與參數化特征，在設計交底會議上采用三維文檔、模型和動畫的BIM交底形式，輔助各參建方溝通。與傳統交底相比，具有直觀明了、易于理解等優點，提高了會議現場的效率，節省了溝通時間成本，特別是在綠色節能效益評估環節當中明顯提高各單位溝通的時效性。

3.5 綠色材料數據庫

在進行綠色建筑設計過程中，由于設計企業與材料供應商之間存在著市場信息不能及時共享的問題，導致一些性能好和質量優的綠色建材產品沒有及時為設計方所知，或者綠色建筑的材料類型與市場材料不相符。為解決此類問題，建立一個符合中國設計規范的綠色建筑產品BIM數據庫顯得十分必要，一方面充分利用數據庫中儲存完備、準確的材料信息，將模型信息與材料供應商共享，使供應商能充分了解工程材料需求;另一方面通過BIM數據庫平臺直接在網上完成綠色材料的采購，使建筑企業始終與新材料有效的銜接。

4 ?BIM+綠色建造

4.1 施工模擬

利用BIM虛擬建造技術可以預先模擬現場的施工過程，及時發現施工方案中存在的問題和風險[3]，并提前制定優化方案，包括對施工流程、現場空間以及資源分配計劃等的調整，提出最節省時間和資金的方案用來指導實際的項目施工，從而可以縮短工期、節約成本、提高施工效率，為環境友好型綠色建筑的開發建造提供有力的支撐。

4.2 材料管理

基于BIM模型結合物聯網和移動終端，一方面及時準確地讀取BIM數據信息用以指導現場施工;另一方面，借助移動前端通過物聯網對綠色建筑材料展開監管與跟蹤，其作用覆蓋了預制產品全周期，包括生產、運輸、倉儲、安裝、運維等各個環節，從而大幅度提高超低能綠色建筑項目中材料產品的管理水平，其效果包括精細化控制材料訂單的加工生產、降低運輸費用和進場自動登記、提高施工現場倉儲管理精度、提高安裝和驗收的效率及準確性、減少維護成本。這種數字化材料集成管理的方法明顯達到了綠色建筑節材的評價標準。

4.3 工期管理

為實現綠色建筑建造資源和成本的節約，將進度計劃文件掛接于BIM3D模型形成4D模型，在施工之前進行基于時間維度的施工模擬，合理安排施工各階段建設資源和空間的配置，提前控制施工中可能出現的沖突現象和質量漏洞，從而不斷優化施工方案;施工過程中，BIM系統實時追蹤工程施工質量和施工進度，并將現場施工狀況與施工計劃進行實時對比，自動分析存在的風險與控制措施，并及時提醒管理人員調整方案，確保綠色建筑施工順利開展。利用BIM4D的可視化、實時性、智能化特點提高了綠色建筑工期管理的精細度，大大降低了工期的延誤風險。

4.4 造價管理

基于BIM信息化、集約化和精細化的特點，在BIM4D模型上掛接定額算量、人材機、合同等文件可形成基于時間維度的BIM5D模型，不僅可以通過快速精確地計算施工進度的工程量，減少預決算的時間和錯誤，還可以實時自動計算施工進度的材料用量、勞動用量、以及施工機械用量，完成包括資源實時狀態的獲取、成本數據的集成、限額領料控制、不同維度多算比較和施工模擬分析等[2]。相對于傳統的造價控制技術，BIM技術的輔助可以優化成本結構，并實時動態地控制與管理成本數據，最終達到了綠色建筑智慧建造的發展理念。

4.5 質量管理

事前質量管控，通過BIM施工動畫精確預演現場復雜施工部位，避免因施工順序、技術錯誤造成的返工;事中質量管控，將現場視頻監控系統以及環境監測系統集成于BIM云平臺協作系統，實時監控跟蹤施工現場關鍵部位的施工情況以及污染物排放情況;事后質量管控，一方面利用三維掃描儀逆向建模與BIM模型對比，系統自動分析驗收構件的施工誤差率，另一方面基于移動終端錄入質檢和安全數據并通過物聯網連接BIM模型的對應構件。因此，基于BIM的數字化工地技術全方位提高了綠色建筑現場質量管理效率并達到了降噪降排的要求。

4.6 安全管理

事前安全管控，首先基于BIM模型對綠色建筑各樓層自動查找存在安全隱患的洞口、臨邊等，提出安全預警并自動布置安全措施、標明部位和位置，并且將防護施工的地點日期和工程量等信息應用到4D模擬中完成布置任務;事中安全管控，一方面為工人安全帽以及大型施工機械植入RFID識別系統，實現人機實時位置跟蹤和安全提醒，另一方面在BIM模型上根據危險源辨識結果對區域的危險程度進行劃分管理以指導施工，避免由于危險區域不清晰導致的安全事故;事后安全管控，當施工現場出現安全風險時，在BIM模型對應的空間位置填寫相關安全問題并及時上傳管理系統。與傳統安全管理方法相比，BIM技術全方位實時監管綠色建筑施工現場的文明安全，將安全風險降到最低。

5 ?BIM+綠色運維

將BIM竣工模型導入到運營管理系統，滿足了綠色建筑運維階段對信息準確、詳細且全面的需求。首先，基于BIM模型結合設備傳感器等技術進行室內能耗等方面的監控分析，實現綠色建筑低能耗運行;其次，通過BIM可視化特點可以迅速獲得構件的空間位置和相關參數，并通過移動終端反饋工作信息，實現高效維修和巡檢工作;最后還可通過固定資產設施的管理與統計，全方位現場安全監控，應急方案模擬等方面實現數字化智慧運維。在BIM技術的輔助下，超低能綠色建筑可以在為人類提供健康、舒適和智慧生活場所的前提下大幅度地節約運營維護成本。

6 ?結語

以BIM云平臺為協作中心，以BIM技術作為支撐體系，改善了綠色建筑在規劃、設計、采購、施工以及運維全生命周期各階段的協同化和精細化管理水平，實現綠色建筑全壽命周期的節能和質量管理，有效提高綠色建筑設計、施工和維護的效率，降低生產成本，能夠順利實現“四節一環保”的可持續發展目標[4]。

參考文獻

[1] 孫陳俊妍，周根，葛宇佳，等.BIM技術在可持續綠色建筑全壽命周期中的應用研究[J].項目管理技術，2017（2）：65-69.

[2] 杜莉，唐菡.淺析BIM技術在綠色建筑全壽命周期管理中的應用[J].科學技術創新，2016（24）：136-137.

[3] 簡偉通，沈冬兒.建筑工業化背景下我國木結構的發展趨勢[J].重慶建筑，2018，17（8）：12-13.

[4] 趙華，張峰，王嘉惺.發展綠色建筑的環境效益分析[J].施工技術，2017（S2）：1310-1313.