綠色智能建筑綜合評價體系的構建與應用

摘 要：本文將BIM技術及綠色智能建筑理論應用于建筑全生命周期，從規劃設計、施工管理、運營維護及拆除回收4個維度綜合考慮綠色智能建筑綜合評價指標，在此基礎上識別16個影響指標，構建一個全面、合理、準確的綠色智能建筑綜合評價體系。采用最優傳遞矩陣改進AHP法確定指標權重，利用模糊綜合評價法進行綜合評價，得到最終評價結果，并通過案例分析，驗證了本文所構建評價體系的實用性和有效性。

關鍵詞：BIM技術；綠色建筑；智能建筑；評價體系

中圖分類號：TU 17 " 文獻標志碼：A

建筑業作為城市建設的主要推動力，起到優化城市空間、改善居民生活質量、增強生產力水平的作用[1]。隨著社會各界環境保護意識和可持續發展理念深入人心，環保已成為社會發展的大趨勢，而建筑行業作為能源消耗與環境污染的主要來源，在節能減排方面面臨著巨大的壓力。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一種創新的建筑設計、施工和管理工具，在綠色智能建造領域具有廣泛的應用前景[2-3]。將BIM技術與智能建造技術相結合，可以利用數字化手段提高綠色智能建筑全生命周期內的管控水平，并節約資源，同時利用BIM技術可視化、模擬化及協調性的優點，提高綠色智能建筑設計、施工、維護及管理水平[4]。當前我國已形成較為完善的綠色建筑評價標準，但在綠色智能建筑方面的研究仍處于起步階段，評價體系尚未形成。本文基于BIM技術，結合綠色智能建筑評價的特點，構建一套科學合理的綠色智能建筑評價體系，以期將建筑行業推向更加綠色、智能和可持續的發展方向。

1 BIM技術與綠色智能建筑

1.1 BIM技術

BIM技術通過構建虛擬的三維模型，在建筑與工程項目設計、施工和運營法方面具備廣闊的應用空間。采用BIM技術不僅可以獲得建筑物構建的幾何信息，而且還可以獲得建筑專業屬性及狀態信息，為建筑工程相關利益方提供信息共享與交換的平臺。BIM技術涵蓋了建筑工程的全生命周期，從建筑方案規劃、施工圖設計到建筑施工建造、項目工程管理，直至建筑運營維護、拆除重建，推動建筑行業的數字化轉型及智能化管理[5]。

1.2 綠色智能建筑

綠色智能建筑是指在建筑規劃設計、施工及運營過程中，充分考慮環境保護、資源節約、高效能源利用及健康舒適等因素，應用先進的技術對建筑全生命周期內進行智能化管理。將BIM技術與綠色智能建筑相結合，為建筑全生命周期內的綠色智能管理提供強有力的技術支撐。在規劃設計階段，BIM技術通過三維模型提供可視化的設計手段（例如建筑節能、日照、通風分析）減少建筑能耗。在施工管理階段，通過建立統一的信息模型，實現信息集成與共享，減少對環境的影響，在運營及維護階段，采用BIM技術有助于實現建筑智能化管理，提高建筑的運行效率，延長使用壽命。

2 基于BIM技術的綠色智能建筑評價體系

2.1 評價指標識別

基于BIM技術的綠色智能建筑的評價體系應涵蓋智能建筑全生命周期，并應遵循科學合理、簡潔方便及可量化比較的原則。對評價指標設定相應的評價等級及評價標準，便于對綠色智能建筑評價指標量化賦分，并采用合適的數學模型，將其量化處理后，對指標進行綜合評價，從而提高評價體系的實用性。

2.2 評價體系構建

本文基于《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019），并突出BIM技術在智能建筑全生命周期內的應用，建立基于BIM技術的綠色智能建筑評價體系，如圖1所示。

2.3 基于OTM-IAHP的指標權重計算

在傳統的層次分析法（AHP法）中，由于判斷矩陣形成具有主觀性，因此為保證判斷矩陣的一致性，需要對其進行一致性檢驗，保證評價的合理性[6]。最優傳遞矩陣改進AHP法（Optimal transfer matrix-improved AHP，簡稱OTM-IAHP）通過使用最優傳遞矩陣，優化了傳統AHP法的計算過程，使判斷矩陣的轉化過程自然滿足一致性要求，免去一致性檢驗的過程。OTM-IAHP法權重計算過程如下。

構建原始判斷矩陣：根據評價目標的特點，按1～5標度法對同一層次內的指標進行重要性比較，構造原始判斷矩陣。1～5標度法取值見表1。

表1 1～5標度法

標度值 重要性比較 含義

1 不重要 指標ai與aj相比不重要

2 稍微不重要 指標ai與aj相比稍微不重要

3 同等重要 指標ai與aj相比同等重要

4 稍微重要 指標ai與aj相比稍微重要

5 明顯重要 指標ai與aj相比明顯重要

計算原始判斷矩陣An×n如公式（1）所示。

（1）

根據原始判斷矩陣An×n，計算判斷矩陣中各元素之和得到重要性排序指標ri，如公式（2）所示。

（2）

式中：ri為重要性排序指標。

采用公式（3）～公式（5）構建重要性排序指標ri的判斷矩陣B。

B=[bij] " " " " " " " " " " " " " " " " （3）

（4）

（5）

式中：bij為判斷矩陣B中的因素；rmax為重要性排序指標ri的最大值，rmax=max{ri}；rmin為重要性排序指標ri的最小值，rmin=min{ri}，km=rmax/rmin。

用公式（6）計算傳遞矩陣C，用公式（7）計算最優傳遞矩陣D。

C=[cij]，其中cij=lgbij（i，j=1，2，…，n） " " " " " " " " "（6）

（7）

式中：n為評價指標數量；C為判斷矩陣B的傳遞矩陣，D為矩陣B的最優傳遞矩陣。

計算特征向量w（權重值）：根據判斷矩陣B，用公式（8）構建擬優一致性矩陣H，一致性矩陣H的特征向量即為各指標權重值，計算過程如公式（9）～公式（10）所示。

H=[hij]，其中hij=10dij " " " " " " " " " " " " "（8）

（9）

（10）

式中：H為判斷矩陣B的擬最優一致性矩陣；hij為矩陣H中的元素，由最優傳遞矩陣計算得到；為矩陣H中各元素的標準化。

2.4 模糊綜合評價方法

模糊綜合評價是一種基于模糊數學理論的評價方法，通過模糊邏輯來處理評價過程中的不確定性和模糊性，對評價標準不明確或評價因素模糊的問題具有較強的適用性[7]。假定評價對象存在k個指標，利用OTM-IAHP法確定各指標的權重后，構建評價指標的權重集合U，如公式（11）所示。

U=[u1，u2，…，uk] " " " " " " " " " " " " " " （11）

式中：uk為各指標的權重；k為評價指標數量。

將綠色智能建筑綜合評價分為p個等級，構建評價集合V，如公式（12）所示。

V=[v1，v2，…，vp] " " " " " " " " " " " " " " "（12）

式中：vp為評價等級的量化值，可采用Likert評分法賦值。

邀請數位行業專家對綠色智能建筑項目各指標按評價集合V進行賦值，得到評價矩陣R。將指標權重集合w與評價矩陣R相乘即可得到各個指標的綜合評價模糊向量E，如公式（13）所示。

E=w·R " " " " " " " " " " " " " " "（13）

根據各級指標的計算結果，確定綠色智能建筑項目評價結果。根據綠色智能建筑項目特點，采用Likert5級評分法將評價結果劃分為5級，分別為I級（80～100分）、II級（60～80分）、III級（40～60分）、IV級（20～40分）、V級（0～20分）。

3 案例分析

3.1 項目概況

未來生態城市中心項目位于華東某市，項目總建筑面積約為120000m2，主樓建筑高度為182.20m，共45層，裙樓高度為28.8m，共5層。項目涉及理念以綠色生態、智能系統及健康生活為主，強調建筑與自然環境和諧共生，集成最新智能技術，提高能效及用戶體驗，為居住及工作提供舒適健康的環境。在建筑設計、施工及維護階段，集成BIM技術，開發統一平臺，整合不同專業級系統的模型，通過智能化設計、管理及維護措施，降低建造及運營成本，設計預計可減少30%的能源消耗及50%的水資源浪費。

3.2 綠色智能建筑評價研究

根據OTM-IAHP法基本原理，邀請未來生態城市中心項目主要參建方及行業專家組成50人綠色智能建筑評價小組，基于BIM技術在項目過程中的應用效果以及規劃、設計、施工、維護以及未來拆除回收階段的綠色建造技術運用，采用Likert5級評分法對圖1中各評價指標進行重要性比較及量化賦分。根據公式（1）～公式（10）確定各指標權重，同時統計各指標每個等級所對應的評價人數，結果見表2。

用公式（13）計算規劃設計U1、施工管理U2、運營維護U3及拆除回收U4等指標的模糊綜合評價向量EU1、EU2、EU3、EU4，Likert5級評分法各等級的均值組成評價集合H=[90，70，50，30，10]，計算得到各準則層指標的模糊綜合評價得分，并根據各指標權重確定未來生態城市中心項目綠色智能建筑評價結果，評價結果見表3。

根據綜合評價結果可知，未來生態城市中心項目的綠色智能建筑綜合評價得分為70.28分，評價等級為II級。

3.3 結果分析及優化

通過評價結果可知，未來生態城市中心項目的綠色智能建筑綜合評價等級為II級，對準則層指標來說，規劃設計、施工管理、運營維護及拆除回收等4個指標的評價等級均為II級，得分在70分左右，基本符合綠色智能建筑要求。綜合權重計算結果，對該項目綠色智能評價影響較大的指標分別為施工方案優化、成本質量控制、施工進度管理、節能計算分析及整體規劃設計，指標綜合權重值均大于0.07，屬于主要影響因素，對最終評價結果起到主要影響作用，因此在綠色智能建筑全周期內應得到重點關注。

從準則層權重計算結果來看，BIM在施工管理及規劃設計方面的權重較大，而在運營維護及拆除回收方面的權重較小，這與目前BIM技術的應用特點相符，在施工及規劃設計方面應用更為廣泛，而運營期及拆除期應用尚在探索階段。在施工管理階段，采用BIM技術對施工過程進行三維模擬，可以協助施工單位提高施工效率，同時利用BIM技術優化資源配置，例如材料分配、設備維護及人力資源分配，可以提高資源利用效率。在規劃設計階段，利用BIM技術完成場地數據交互，綜合考慮建筑場地交通環境、排水、消防疏散等因素，并注重環境補償措施，分析坡度、朝向、日照、風向等對建筑規劃的影響。在建筑造型及建筑布局方面，利用BIM技術模擬區域內的自然環境，確定建筑造型，調整建筑窗墻比、降低建筑能耗等。在綠色建筑布局設計方面，構建室內模型，模擬室內使用功能，進一步提高室內空間利用率。

4 結論

BIM技術作為一種創新的建筑設計、施工和管理工具，對推動建筑行業的數字化轉型和綠色智能建造具有重要作用。本文構建基于BIM技術的綠色智能建筑綜合評價體系，對建筑全生命周期中的規劃設計、施工管理、運營維護及拆除回收4個維度進行全面考量，建立一個全面、合理、準確的評價體系，并采用OTM-IAHP確定指標權重，結合模糊綜合評價法得出最終評價結果。案例分析表明，構建的評價體系具備較好的實用性和有效性。

參考文獻

[1]夏璐，魏應樂.淺議BIM技術、智能監測、綠色節能在建設工程項目管理中的應用[J].智能建筑與智慧城市，2024（4）：72-74.

[2]任亞華.BIM技術在綠色智能建筑建設中的應用分析[J].工程建設與設計，2024（6）：99-101.

[3]劉善良.BIM技術在綠色智能建筑設計中的應用研究[J].綠色建造與智能建筑，2023（7）：28-30，34.

[4]黃長賀，孫雙全，杜云宵，等.基于BIM技術的土木工程料量智能分析[J].中國新技術新產品，2024（9）：111-113.

[5]申秋敏.基于BIM的全過程工程咨詢集成管理研究[J].中國新技術新產品，2024（7）：131-133.

[6]焦紅，于瑩瑩，王松巖，等.基于IAHP–FUZZY的裝配式建筑施工質量風險評價[J].建筑技術，2023，54（11）：1381-1386.

[7]慕光波.基于模糊綜合評價的老舊小區適老化等級及改造策略[J].現代商貿工業，2024，45（13）：243-245.