BIM技術(shù)在綠色建筑全壽命周期內(nèi)的應(yīng)用分析

劉金健 許號(hào)琪

[摘 要]BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決綠色建筑發(fā)展過程中遇到的技術(shù)障礙，推動(dòng)綠色建筑發(fā)展。基于此，本文按照綠色建筑全壽命周期階段依次分析使用BIM技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，主要有提高設(shè)計(jì)效率、提升施工質(zhì)量、縮短施工周期、降低交易成本等。

[關(guān)鍵詞]BIM;綠色建筑;全壽命周期

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.069

[中圖分類號(hào)]TU201.5;TU17[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2019）20-0-02

0 ? ? 引 言

建筑信息模型（Building Information Model，BIM）是利用數(shù)字化技術(shù)建立建筑工程完整的信息資源庫，是可以實(shí)現(xiàn)建筑工程構(gòu)件、建造過程等方面的可視化效果的技術(shù)平臺(tái)。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以促進(jìn)工程項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)間的信息交流，降低項(xiàng)目返工成本，提高建筑質(zhì)量。這些優(yōu)勢(shì)吸引建筑行業(yè)不斷探索與實(shí)踐BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目中的應(yīng)用。目前，BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用在各類建筑工程中。但在綠色建筑領(lǐng)域的應(yīng)用還不成熟，一方面，因?yàn)榫G色建筑在我國還處于初期發(fā)展階段，關(guān)于此方面的研究比較缺乏;另一方面，因?yàn)榫G色建筑的全壽命周期比一般工程項(xiàng)目增加了能耗計(jì)算、綠色認(rèn)證、運(yùn)營管理階段，過程的復(fù)雜性制約了發(fā)展。建筑領(lǐng)域在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促動(dòng)下得到了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)，社會(huì)的發(fā)展以及人們生活水平的提高也給建筑領(lǐng)域的發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)，不僅是建筑的質(zhì)量和水平，更是對(duì)綠色節(jié)能的方面的要求。BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用是一種比較新的嘗試，在綠色環(huán)保方面為建筑領(lǐng)域做出了一定的貢獻(xiàn)。因此，本文試圖通過文獻(xiàn)綜述法對(duì)綠色建筑全壽命周期內(nèi)的BIM技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行綜合分析，旨在為BIM技術(shù)在綠色建筑領(lǐng)域發(fā)展做出理論參考。

1 ? ? BIM技術(shù)在綠色建筑全壽命周期內(nèi)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 ? BIM發(fā)展現(xiàn)狀

通過文獻(xiàn)回顧可以發(fā)現(xiàn)，BIM概念最早可追溯到1975年，Chuck Eastman提出了建筑描述系統(tǒng)（Building Description System，DBS）的思想，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)將圖紙信息電子化，解決了圖紙儲(chǔ)存和及時(shí)修改的問題，同時(shí)推動(dòng)BIM概念出現(xiàn)。隨著在工程實(shí)踐中的不斷應(yīng)用，BIM技術(shù)受到了專業(yè)人士的肯定，美國總務(wù)管理局于2003年首次提出了3D-4D-BIM計(jì)劃。目前，對(duì)BIM定義相對(duì)完整的是“BIM是設(shè)施物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)”。BIM技術(shù)不斷完善更新，在我國建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛，如建筑設(shè)計(jì)，建筑施工方案可視化演示，施工場地布置、成本計(jì)算、安全演示等功能已被各大型建筑企業(yè)納入日常辦公軟件范圍。同時(shí)，BIM技術(shù)作為新的學(xué)科也被引入高校教育體系和專業(yè)課程范圍之內(nèi)。因此，BIM技術(shù)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，但針對(duì)于綠色建筑這一特殊建筑類型缺乏較為精確和可靠的應(yīng)用方案，相對(duì)文獻(xiàn)數(shù)量也較為缺乏。

1.2 ? 綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀

綠色建筑有很多定義。例如，Berardi將綠色建筑定義為利用生態(tài)原則，以節(jié)省資源的方式設(shè)計(jì)和建造的建筑物。我國2014年修訂后的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)綠色建筑的定義是：在建筑的全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護(hù)環(huán)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。筆者通過文獻(xiàn)分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外不同的綠色建筑項(xiàng)目定義持有相同觀念，即盡可能小的破壞周圍環(huán)境體系。值得注意的是，綠色建筑已經(jīng)被用作可持續(xù)建筑和高性能建筑的代名詞。近年來，由于新型城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展，資源短缺和環(huán)境惡化問題制約了建筑行業(yè)的發(fā)展，綠色建筑在我國逐漸受到廣泛關(guān)注，并得到了飛快發(fā)展。截至2016年9月，綠色建筑地圖網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，我國綠色建筑標(biāo)識(shí)項(xiàng)目已多達(dá)4 615項(xiàng)，增長幅度較快。“十三五”規(guī)劃中明確提出2016-2020年，新建綠色建筑總面積應(yīng)占新建建筑總面積50%，這一數(shù)據(jù)相較2015年增長了15%。相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2020年，我國竣工完成的建筑面積將達(dá)到58.54億m2，預(yù)計(jì)將有17.56億m2為綠色建筑（新增），這充分說明我國綠色建筑具有廣闊的發(fā)展前景。

2 ? ? BIM技術(shù)在綠色建筑全壽命周期內(nèi)的應(yīng)用

本文對(duì)綠色建筑全壽命周期劃分為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、綠色認(rèn)證4個(gè)階段，以下按照全壽命周期階段對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用分析作詳細(xì)描述。

2.1 ? 設(shè)計(jì)階段

BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用十分廣泛。趙鵬的研究表明BIM可實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目的正向設(shè)計(jì)。趙偉卓提出BIM軟件的建筑內(nèi)部布置功能方便設(shè)計(jì)師進(jìn)行剖面觀察，保證設(shè)計(jì)位置的準(zhǔn)確性。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師可通過BIM排查鋼筋分布，軟件運(yùn)算可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)階段鋼筋浪費(fèi)率最小。綠色建筑的采光和日照時(shí)間可以通過BIM自帶的門窗族庫實(shí)現(xiàn)。此外，BIM能耗分析板塊可以在設(shè)備設(shè)計(jì)階段幫助設(shè)計(jì)師達(dá)到實(shí)時(shí)修正的效果;可視化效果可以模擬綠色建筑水循環(huán)系統(tǒng)和雨水積蓄效果。綠色建筑設(shè)計(jì)師運(yùn)用BIM軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，在一定程度上提高了設(shè)計(jì)效率，降低了設(shè)計(jì)失誤。

2.2 ? 施工階段

綠色建筑的施工難度較大，如施工設(shè)備較為新穎，但缺乏熟練的技術(shù)工人，缺乏綠色建材等都是需要克服的難題。此外，2014版的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》新增了施工管理評(píng)分項(xiàng)，要求綠色建筑在施工階段還須保證綠色施工，保證盡可能小的影響環(huán)境系統(tǒng)。BIM技術(shù)的應(yīng)用可以大幅提高綠色建筑的施工質(zhì)量和進(jìn)度，有效應(yīng)對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)因素。如，應(yīng)用BIM正向設(shè)計(jì)，施工方可以提前介入設(shè)計(jì)階段。施工方對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性、復(fù)雜設(shè)備的安置方案等可以做出提前預(yù)判，從而最大程度地避免返工或因操作不當(dāng)導(dǎo)致的施工停滯。此外，BIM技術(shù)可以精確計(jì)算施工成本，精確計(jì)算綠色材料的使用量，集中采購，降低因匯率波動(dòng)帶來的綠色材料價(jià)格上漲的成本風(fēng)險(xiǎn)。建立可視化效果有利于施工方提前制訂施工組織設(shè)計(jì)方案，提高施工效率。總而言之，應(yīng)用BIM技術(shù)可以形成建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)施工一體化，對(duì)綠色建筑項(xiàng)目施工周期長、施工方案復(fù)雜等問題給出有效的解決方案。

2.3 ? 運(yùn)營階段

綠色建筑運(yùn)營階段是全壽命周期內(nèi)最重要的階段，需要專業(yè)的運(yùn)營維護(hù)團(tuán)隊(duì)來支持。根據(jù)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)識(shí)網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，僅有5%的綠色建筑在通過設(shè)計(jì)標(biāo)識(shí)認(rèn)證后申請(qǐng)了運(yùn)行標(biāo)識(shí)認(rèn)證。其中，較為重要的原因是業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工方和物業(yè)沒有形成有效的合作機(jī)制。例如，在運(yùn)行期間，保溫層、太陽能設(shè)備、地源熱泵系統(tǒng)等較為專業(yè)的綠色設(shè)備出現(xiàn)故障需要多方參與協(xié)調(diào)。BIM可視化效果的呈現(xiàn)，對(duì)運(yùn)行期間的設(shè)備狀態(tài)做到實(shí)時(shí)監(jiān)控，精確定位設(shè)備的損壞點(diǎn)，做到即時(shí)維修。建立BIM信息平臺(tái)可以有效聯(lián)結(jié)多方參與主體，降低溝通成本，做到運(yùn)行期間的信息暢通。

2.4 ? 綠色認(rèn)證階段

綠色建筑的認(rèn)證階段分為設(shè)計(jì)認(rèn)證和運(yùn)行認(rèn)證兩個(gè)階段。設(shè)計(jì)認(rèn)證主要對(duì)綠色建筑的設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行審查。BIM信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化功能，可以快速整合各類圖紙。運(yùn)行認(rèn)證階段是對(duì)綠色建筑能耗的計(jì)算與驗(yàn)證，BIM技術(shù)具有獨(dú)立的能耗分析平臺(tái)，該平臺(tái)可以對(duì)建筑的物理性能進(jìn)行分析，如不同預(yù)設(shè)的氣象參數(shù)下采光分析、建筑物通風(fēng)分析，設(shè)備能耗分析等，結(jié)果數(shù)據(jù)會(huì)形成圖表的形式供工作人員下載和閱讀。在綠色建筑的認(rèn)證期間，采用BIM技術(shù)可以省卻時(shí)間與人工成本，做到即時(shí)提交審核材料。

3 ? ? 結(jié) 語

目前，中國綠色建筑的發(fā)展與推廣存在較多的阻礙因素，問題存在于全壽命周期內(nèi)的各個(gè)階段。BIM技術(shù)在綠色建筑項(xiàng)目全壽命周期的應(yīng)用可以提高設(shè)計(jì)效率，提高施工質(zhì)量和進(jìn)度，做到設(shè)計(jì)施工一體化。在運(yùn)行和認(rèn)證階段，可以提升溝通效率，形成有效的合作機(jī)制，達(dá)到降低交易成本的效果。因此，BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決技術(shù)難題，推動(dòng)綠色建筑

的發(fā)展。

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