基于BIM技術的大型交通建筑綠色設計運用探討

周智超 范征宇

摘要：為提高城市綜合交通效率并減少能源消耗，我國正大力發展高速鐵路和城際軌道交通。作為城市交通的核心，以鐵路客運站房為代表的大型交通建筑的建設需求攀升。與此同時，我國“十三五”與“十四五”規劃均提出要進一步加大對公共建筑的節能減排力度。BIM技術作為一種現代數字化工具，在大型建筑綠色設計中具有顯著優勢，可以高效設計復雜的空間布局與結構形式，同時通過參數化建模和自動化分析，提高設計質量與節能性能。此外，BIM技術支持仿真分析大型高鐵站建筑內部人流、貨流、空氣流等動態過程，為優化出行體驗、提高通行效率與舒適度提供依據。在綠色節能設計方面，BIM技術可以精確評估與預測建筑全生命周期能耗，有助于在設計階段明確節能目標和實施策略。文章首先概述大型交通建筑和BIM技術的基本概念，其次分析BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的優勢，接著探討基于BIM技術的大型交通建筑綠色設計工作流程，并深入研究BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的創新應用，以期為未來研究提供新思路。

關鍵詞：大型交通建筑；綠色建筑；BIM技術

中圖分類號：TU248.1 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2023）13-00-03

基金項目：本論文為2017—2021年度科學技術部重點研發計劃課題“地域氣候適應型綠色公共建筑設計技術體系”成果，項目編號：2017YFC0702303

0 引言

隨著城市化進程的加速和經濟的快速發展，大型交通建筑作為現代城市和區域交通網絡的重要組成部分，對于提升出行便捷程度、促進經濟增長具有重要意義［1］。然而，這類建筑在帶來諸多好處的同時，也面臨資源消耗、環境污染和生態破壞等挑戰，因此，綠色設計理念和技術的應用成為大型交通建筑發展的關鍵。

BIM（建筑信息模型）技術作為一種現代數字化工具，已在建筑行業得到了廣泛應用，為設計、施工、運營與維護等各個階段的工作提供了強大的支持。本文將重點探討BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的運用，以期為大型交通建筑的可持續發展提供借鑒［2］。

1 大型交通建筑和BIM技術概述

1.1 大型交通建筑的定義與特點

大型交通建筑是指在城市和區域交通網絡中承擔重要高速鐵路交通功能的，具有較大規模和復雜功能以及高技術要求的交通設施建筑［3］。這類建筑規模龐大，通常占地面積廣闊且建筑體量巨大，承載著大量的旅客流量和高速列車班次；功能復雜，需要滿足旅客出行、列車調度、設施維護、商業服務等多種功能需求，功能布局復雜且要求高效；此外，還有較高的技術要求，涉及多種專業技術，如交通工程、結構工程、設備工程等，必須具備高度的技術整合能力；而且運營管理要求嚴格，需要實現高效、安全、便捷運營與維護。同時，在規劃、設計、建設和運營過程中，要充分考慮大型交通建筑對社會和環境的影響，并采取相應的綠色設計理念和策略，以實現建筑的可持續發展［4］。

1.2 BIM技術的應用現狀

BIM技術在當今的建筑行業已得到了越來越廣泛的應用。作為一種數字化工具，BIM技術在各個階段的建筑項目中發揮著重要作用，包括設計、施工、運營與維護［5］。通過創建一個集成的三維模型，BIM技術能夠幫助建筑師、工程師和施工團隊實現更精確的設計和更高效的資源分配。

同時，BIM技術還有助于實現綠色建筑和可持續發展目標，如采用節能減排設計、材料優化以及評估生命周期成本和環境影響。盡管BIM技術在全球范圍內得到了廣泛應用，但不同地區、不同企業的應用程度和深度仍存在差異，部分地區和企業仍面臨技術應用、人員培訓和管理變革等方面的挑戰。總體來說，BIM技術在建筑業的應用現狀表明了其對提高項目效率、降低成本、減少風險和促進可持續發展的巨大潛力。

2 將BIM技術運用到大型交通建筑設計中的優勢

BIM技術在大型高鐵站建筑綠色設計中有多方面的優勢，為打造節能、環保、高效的交通建筑提供了有力支持。高鐵站作為交通樞紐，承擔著運輸大量客流與貨流的任務，因此在設計中要充分考慮人流、貨流的組織管理，以及出行體驗、通行效率與舒適度的提升。

針對大型高鐵站建筑的特點，BIM技術能夠實現復雜空間布局與結構形式的高效設計［6］。通過創建集成的三維模型，實現了設計、施工與運營各階段信息的高效共享與協同，有助于提高設計質量、降低成本和縮短工期。同時，BIM技術通過參數化建模和自動化分析，提高了設計質量與節能性能。

此外，BIM技術支持對大型高鐵站建筑內部人流、貨流、空氣流等動態過程的仿真分析。這對于優化出行體驗、提高通行效率與舒適度具有重要意義。通過研究人流，可以合理設置出入口、通道、扶梯等設施，避免擁擠與混亂。

在大型交通建筑的綠色節能設計方面，BIM技術可以精確評估與預測建筑全生命周期能耗，有助于在設計階段明確節能目標和實施策略［7］。同時，BIM技術支持集成設計與優化建筑系統，如在供暖、通風、空調、照明等方面實現節能措施的協同應用。

此外，BIM技術還可利用大數據和人工智能技術，分析與挖掘歷史設計、施工、運營數據，為綠色設計提供豐富的參考依據和智能決策支持。因此，BIM技術在大型高鐵站建筑綠色設計中的運用，為建設節能、環保、高效的交通建筑提供了有力支持［8］。

3 基于BIM技術的大型交通建筑綠色設計工作流程

3.1 項目啟動階段

在項目啟動階段，首先要明確項目的綠色設計目標和策略，包括項目的節能、環保、可持續性等方面的需求。同時，項目團隊要詳細研究和分析涉及的法規、標準和要求，以確保項目符合相關規定。

在此階段，還要對項目團隊成員進行BIM技術培訓，使他們熟悉BIM工具的使用方法和設計流程。為了確保項目順利進行，應建立一個高效的協同工作機制，促進團隊間的溝通與合作。

3.2 概念設計階段

在概念設計階段，設計團隊應根據項目的綠色目標，初步確定建筑的功能、空間布局、建筑形式等基本要素。運用BIM技術進行參數化建模，設計團隊可以快速探索和評估不同的設計方案。在這個階段，可以初步分析建筑的能耗、材料利用、生態環境影響等，為后續進行詳細的性能分析奠定基礎。

3.3 方案設計階段

在方案設計階段，設計團隊要深入研究建筑的能耗、材料利用、生態環境影響等，以實現綠色設計目標。運用BIM技術，可以進行多維度的性能分析和優化。例如，可以模擬分析建筑的外皮性能、空調通風系統以及照明系統，從而優化設計方案。同時，關注建筑內部的人流、貨流、空氣流等動態過程，以提高通行效率和舒適度。

3.4 設計深化階段

在設計深化階段，設計團隊要詳細設計建筑的結構、設備、材料等。利用BIM技術，實現建筑系統的集成設計與優化，確保各系統協同工作并實現綠色目標。此外，BIM技術可以輔助設計團隊進行沖突監測，避免在施工階段出現問題，從而提高施工質量和效率。

3.5 施工階段

在施工階段，BIM技術發揮著至關重要的作用。通過BIM模型，施工團隊能夠獲得詳盡的施工圖紙和精確的構件信息，從而確保施工順利進行。利用BIM技術還可以實時監控施工過程，包括施工進度、成本和資源管理等。通過這些功能，施工團隊可以更好地控制項目的時間、質量和預算。此外，施工團隊能夠依托BIM技術輔助監測沖突，提高施工效率。

3.6 運營與維護階段

在運營與維護階段，BIM技術同樣具有重要價值。BIM模型包含豐富的建筑設備信息和維護手冊，有助于運營團隊更高效地管理和維護設備。此外，收集和分析建筑運行數據，可以實時監測和優化建筑的能耗、設備性能等，確保建筑持續滿足綠色目標。BIM技術還可以輔助運營團隊進行設施改造和升級規劃，促進團隊可持續發展。

4 BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的創新應用

4.1 虛擬仿真與優化

在大型交通建筑綠色設計中，BIM技術的虛擬仿真功能發揮著關鍵作用。通過BIM技術模擬和分析建筑能耗、環境影響以及人流動態，設計團隊可以在早期預測建筑性能。在這個基礎上，可以有針對性地調整設計方案，以實現綠色設計目標。同時，虛擬仿真還能幫助設計團隊避免不必要的返工，提高設計效率。

4.2 集成設計與協同工作

BIM技術在大型交通建筑綠色設計中支持多學科、多領域的集成設計，促進各專業團隊之間的協同工作。通過BIM技術，設計團隊可以利用統一平臺共享信息，解決跨專業的問題。這有助于確保建筑的整體性能滿足綠色目標，同時提高設計質量和效率。

4.3 智能控制與節能管理

BIM技術與建筑智能控制系統相結合，實現實時監控和優化大型交通建筑能耗。例如，聯動控制空調、照明等系統，可以降低建筑能耗，實現綠色運營。此外，智能控制系統還可以根據建筑內部的實際使用情況，自動調整設備運行參數，進一步提高能源利用效率。

4.4 數字孿生與運維管理

在大型交通建筑的運營與維護階段，BIM技術可用于創建數字孿生模型，為運營團隊提供有力支持。通過數字孿生，運營團隊可以實時監測建筑設備的運行狀態，預測設備故障，并采取相應的維護策略。這有助于降低運維成本，達到建設綠色建筑的目標。

4.5 可持續材料與資源循環利用

在大型交通建筑綠色設計中，BIM技術能夠幫助設計團隊全生命周期管理建筑材料，從而選擇更具可持續性的材料。利用BIM技術，團隊可以分析各種材料的環境影響和耐久性，從而作出更環保的選擇。此外，BIM技術還可以支持建筑施工過程中的資源循環利用，減少建筑垃圾和浪費，減少對環境的影響。通過這些方式，實現對建筑材料的綠色管理和使用。

4.6 信息透明與利益相關者參與

BIM技術在大型交通建筑綠色設計中實現了信息的透明化和共享，使利益相關者能更好地參與到建筑項目的各個階段。設計團隊、施工團隊、運營團隊等可以在統一平臺共享信息，共同解決問題，確保實現項目的綠色目標。

此外，BIM技術還可以向公眾開放項目信息，讓公眾了解建筑的綠色理念和實踐，從而增強項目的社會責任感和可持續性。由此可知，BIM技術有助于實現大型交通建筑綠色設計的全過程參與和管理。

5 結語

通過研究相關理論和實踐可以看出，BIM技術在大型交通建筑綠色設計中具有顯著優勢，能夠有效提高設計質量，降低建筑能耗，并實現綠色建筑目標。基于BIM技術的大型交通建筑綠色設計工作流程為設計團隊提供了一種全新的設計方法，有助于實現建筑項目的全生命周期管理。同時，BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的創新應用也為實現建筑的節能、環保和可持續發展目標提供了有力支持。

然而，BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的運用仍然面臨一些挑戰。例如，BIM技術在實際運用中可能會遇到技術、管理和協同方面的問題。為了充分發揮BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的作用，未來的研究和實踐應當進一步加強跨學科和跨領域的合作與協同，提高設計團隊的BIM技術運用能力，推動BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的廣泛應用。

總而言之，BIM技術為大型交通建筑綠色設計開辟了一條創新之路，有望成為綠色建筑領域的重要發展方向。在未來的研究和實踐中，應不斷探索BIM技術在大型交通建筑綠色設計中的可能性，以期為實現交通建筑事業的可持續發展作出更大的貢獻。

參考文獻：

［1］ 翁凱，孫紅峰，魏英洪. BIM在鐵路站房中的應用及發展前景［C］//天津大學，天津市鋼結構學會.第十五屆全國現代結構工程學術研討會論文集. 2015：1478-1483.

［2］ 李金龍，王欣南，劉東升，等. BIM技術在城市軌道交通工程設計中的研發與應用［J］.低溫建筑技術，2019，41（7）：126-129.

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［4］ 楊瑞. BIM技術在建筑設計中的應用探析［J］.建筑工程技術與設計，2016（23）：85-87.

［5］ 夏海山，張燦，金路.綠色交通建筑設計創新與BIM技術應用［J］.華中建筑，2016，34（3）：128-131.

［6］ 常方祎.基于BIM技術下的軌道交通建筑（高架車站）設計應用探究［D］.西安：西安建筑科技大學，2021.

［7］ 張向前.試析交通建筑設計創新與BIM技術應用［J］.城市建筑，2020，17（26）：105-106.

［8］ 趙銘. BIM在軌道交通建筑設計中的運用探討［J］.綠色環保建材，2018（4）：90.

作者簡介：周智超（1997—），男，河南駐馬店人，碩士在讀，系本文通訊作者，研究方向：綠色建筑設計與節能。

范征宇（1985—），男，江蘇蘇州人，博士，副教授，研究方向：綠色建筑技術。