BIM技術在綠色筑及裝配式建筑設計中的應用

白靈鯤 師飛 劉璐

摘 要： 建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術作為一種全新的數字化工具，在這一轉型中發揮了關鍵作用，加強對BIM技術的應用研究，對于推進建筑行業的轉型與升級有著重要意義。為落實我國的可持續發展戰略，建筑行業逐漸采用可持續的施工模式，其中綠色建筑和裝配式建筑設計嶄露頭角。結合綠色建筑和裝配式建筑設計，針對BIM技術的應用展開分析，旨在探討BIM技術在綠色建筑和裝配式建筑設計中的應用，推動綠色建筑和裝配式建筑的設計與施工。

關鍵詞： BIM技術 綠色建筑 裝配式 建筑設計

中圖分類號： TU72文獻標識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）03-0051-04

Application of BIM technology in the Design of Green Buildings and Prefabricated Buildings

BAI Lingkun1 SHI Fei2 LIU Lu2

1.Qingjian Group Corporation； 2.Shandong Xinyi Jia Decoration Technology Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266000 China

Abstract： As a new digital tool， BIM technology has played a key role in this transformation， and strengthening research on the application of BIM technology is of great significance to promote the transformation and upgrading of the construction industry. In order to implement the sustainable development strategy in China， the construction industry is gradually adopting sustainable construction models， among which green building and prefabricated building design is emerging. This paper analyzes the application of BIM technology in combination with green building and prefabricated building design， aiming to discuss the application of BIM technology in green building and prefabricated building design， and promote the design and construction of green buildings and prefabricated buildings.

Key Words： BIM technology； Green building； Prefabricated； Building design傳統的建筑設計和施工方法不僅容易浪費建筑資源，也對生態環境造成了不可逆轉的損害。科學技術的發展為建筑信息模型（Building Information Model？ ing，BIM）技術的應用奠定了堅實的技術基礎。BIM技術作為一種強大的工具，推動了建筑行業的技術創新，該技術通過數字化建模和信息共享，促進了建筑設計、施工和維護方式的轉變，加強對該技術的應用研究，有助于建筑行業的長遠健康發展。

1 BIM技術的概述與優勢

BIM是一種數字化的表示和管理建筑工程項目信息的方法，涵蓋了建筑物的幾何形狀、空間關系、數量和屬性信息，以及項目的時間和成本數據[1]。BIM模型不僅包括建筑物的物理特征，也涉及建筑元素之間的內在聯系，是一類綜合性的信息資源庫，為綠色建筑及裝配式建筑的設計提供了全新的工具。

（1）BIM技術的一項顯著特點是信息一體化，BIM模型包含了多方面的信息，從幾何形狀到數量、成本、時間、材料等等，這些信息相互關聯，可在統一的平臺上進行管理和訪問，便于項目團隊更好地協同工作。

（2）BIM技術具有三維建模功能，通過三維建模，BIM模型能夠準確地表示建筑和工程項目的幾何形狀，使項目團隊能夠更好地理解設計意圖，發現潛在的設計問題，并預測項目的施工過程。

（3）BIM技術提供了豐富的可視化工具，如虛擬現實、三維可視化、動畫等，幫助項目團隊更好地理解和交流設計意圖，預測項目的施工過程，以及為項目的決策提供支持。

（4）云計算和在線協同工作平臺支持項目團隊之間的協同工作，團隊成員可實時更新BIM模型，共享信息，進行實時協作，減少溝通問題，提高項目的效率。

（5）BIM模型中的數據還可用于各種分析和模擬，包括結構分析、能源效率分析、成本估算、進度計劃等，為項目的決策和優化提供參考，進而提高項目的質量和效率。

2 在綠色建筑及裝配式建筑中應用BIM技術的意義

2.1 提升資源利用效率

（1）BIM技術可幫助項目團隊更好地規劃、管理和跟蹤材料的使用，實時監控材料需求，避免資源浪費和過度采購，減少材料成本和資源浪費。

（2）BIM技術可以用于規劃和管理水資源的使用，借助BIM模型模擬不同水資源管理方案，包括雨水收集、廢水處理和節水設備的應用，降低施工用水成本。

（3）BIM技術可用于土地的規劃與利用，模擬不同土地利用方案的影響，包括綠地、停車場、建筑布局等。

（4）在裝配式建筑中，BIM技術可用于建筑拆除和再利用的規劃，建立材料清單和拆除計劃，實現資源的最大化再利用[2]。

2.2 減少施工環境污染

（1）在設計階段，BIM技術可模擬不同材料的性能和環保特點，幫助項目團隊選擇環保建筑材料，減少施工環境污染。

（2）BIM技術可幫助項目團隊優化施工過程，減少環境污染，基于大量的信息和數據模擬施工活動，選擇環保的施工材料，減少廢物排放。

（3）BIM技術可用于規劃和管理廢物的處理和再利用，利用完善的廢物管理計劃減少廢物的產生，避免出現環境污染問題。

（4）BIM技術還可在設計階段進行能源模擬和分析，幫助設計師優化建筑的能源效率，進一步降低能源消耗。

3 BIM技術在綠色建筑及裝配式建筑設計中的應用

3.1 構建建筑信息模型

在綠色建筑和裝配式建筑設計中，建立詳細的BIM模型較為關鍵。BIM模型是一個數字化的表示，包含了建筑物的幾何形狀、空間關系、屬性信息，以及項目的時間和成本數據，如圖1所示。借助BIM模型設計團隊可將建筑的各個方面完整呈現，為設計、施工和維護提供支持；BIM技術允許設計團隊整合多方信息到統一的模型中，包括建筑師、結構工程師、機械工程師、電氣工程師等多個專業領域的信息，不同的專業可以實時協作，共享信息，協同解決問題；BIM模型也是一個強大的可視化工具，能夠幫助設計團隊深入理解建筑的特點和設計意圖[3]。通過可視化設計師和業主可以直觀地看到建筑的外觀和內部結構，提前發現問題；BIM技術還允許進行各種模擬和分析，如結構分析、能源效率分析、采光分析等。通過模擬不同設計方案，確定最佳的設計策略，優化建筑的性能，提高綠色建筑的可持續性；BIM技術將設計過程變為數據驅動的過程，設計團隊可以實時獲取數據，分析結果，并作出決策，能夠提高設計的精確度。

3.2 協助構件拆分工作

在裝配式建筑中，構件的拆分工作是一個復雜的過程。以往的拆分工作周期較長，效率較低，BIM技術可用于構件分析，幫助確定哪些構件可以進行預制和裝配，以及如何將它們拆分為合適的尺寸和形狀。BIM技術促進了模塊化設計的實現，團隊可利用BIM模型將建筑分解為模塊，每個模塊可以在工廠中預制，然后在現場裝配，減少了施工時間和資源消耗。BIM技術還可使用自動化工具來協助構件拆分工作，相關工具可根據BIM模型自動生成構件的拆分圖紙，減少手工勞動，提高效率。BIM技術也可用于檢查構件的拆分是否準確、是否滿足設計要求，識別問題并及時糾正，以確保構件的質量。此外，BIM技術可用于制訂施工計劃，包括構件拆分的時間表和順序。

3.3 優化構件埋件布置

在建筑和結構中，埋件的布置對于整個工程的質量有著重要影響。BIM技術可用于埋件分析，幫助技術人員確定埋件的最佳位置和布置，以確保建筑的穩定性和耐久性。借助BIM技術，可檢查埋件位置是否與其他構件或管道存在沖突，并及時解決，避免后期施工問題和成本增加。BIM技術還可用于選擇材料和埋件類型，模擬不同材料和埋件的性能，明確合理的項目材料，提高建筑的質量。BIM模型的可視化功能允許設計師和工程師更好地理解埋件的位置和布置，發揮BIM技術的可視化優勢，可直觀地看到埋件如何影響整體結構，優化設計方案，提高建筑的性能。

在綠色建筑設計中，埋件的位置和布置也會影響建筑的環境性能，如采光、通風、能源效率等，可利用BIM技術分析埋件的環境影響，確定最佳位置和布置方案，提高建筑的可持續性。

4 BIM技術在綠色建筑及裝配式建筑設計中的應用策略

4.1 轉變建筑設計觀念

（1）BIM技術可幫助建筑設計團隊實現綜合設計，將各個專業的信息集成到統一的模型中，有助于提前發現和解決問題，減少后期設計的變更。（2）綠色建筑設計的觀念要求建筑師和設計團隊將可持續性考慮為設計的核心原則，BIM技術可用于模擬和分析不同可持續性策略的效果，如能源效率、材料選擇、廢物管理等，引導建筑設計團隊優化設計方案。（3）BIM技術支持集成項目交付（IPD）的實施，鼓勵項目各方在項目的所有階段協同工作，共享風險和獎勵。通過BIM模型，項目團隊可以實時共享信息，協同解決問題，提高項目的效率和質量。（4）BIM技術的應用也導致了建筑師的角色發生變化，傳統的建筑師更多地關注設計的美學和形式，而BIM技術要求建筑師更多地關注建筑的性能和可持續性，建筑師需要具備多方面知識，以更好地應對綠色建筑設計的挑戰。

4.2 更新建筑設計設備

專業的建筑設計設備能夠為BIM技術的應用奠定物質基礎。為更好地應用BIM技術，建筑設計公司需要更新其設計設備，包括BIM軟件和工具，以支持綠色建筑和裝配式建筑的設計[4]，這些軟件需要與其他設計和分析工具集成，以實現全面的綜合設計。BIM模型在綠色建筑設計中的應用通常需要大量的計算和模擬，包括結構分析、能源模擬、采光分析等。因此，建筑設計公司需要更新其計算設備，包括高性能計算機集群，以支持這些計算需求。BIM模型的創建和維護需要大量的數據，包括建筑測量數據、材料性能數據、能源數據等，要求建筑設計公司更新數據采集設備，包括激光掃描儀、傳感器、數據采集軟件等，以支持BIM模型的數據需求。虛擬現實（VR）和增強現實（AR）設備可以幫助設計團隊更好地可視化建筑設計，實時體驗建筑空間，這類設備可與BIM模型集成，為建筑設計提供更直觀的工具，幫助設計師和業主更好地理解設計方案。在裝配式建筑設計中，3D打印設備可用于制造預制構件，建筑設計公司應更新3D打印設備，以支持預制構件的制造。BIM裝配式鋼結構建筑如圖2所示。

4.3 培養專業設計人才

BIM技術不僅涉及到大量的建筑專業知識，也包括很多的信息技術知識，對技術人員的素質提出了更高的要求。建筑設計公司需要培養專業的技術人才，培訓包括課堂培訓、在線培訓、工作坊等形式，以確保員工具備必要的技能和知識。綠色建筑和裝配式建筑設計要求多學科的團隊協作，包括建筑師、結構工程師、機械工程師、電氣工程師等。建筑設計公司需要培養多學科團隊的協作能力，鼓勵不同專業領域的專家共同工作，共同解決問題。建筑設計人才需要了解綠色建筑認證體系，如LEED、BREEAM等，相關認證體系要求建筑在能源效率、材料選擇、室內環境質量等方面達到一定標準。培訓設計人才了解這些標準和認證要求，以更好地設計符合綠色建筑標準的建筑[5]。

此外，建筑設計人才需要進行持續學習，跟蹤行業的最新發展和技術。綠色建筑和裝配式建筑領域的技術和標準不斷更新，建筑設計人才需要保持敏銳的洞察力，不斷提高自己的專業素養。

5 結語

綠色建筑和裝配式建筑設計是建筑行業的未來發展趨勢，不僅能夠滿足多樣化的建筑設計需求，同時也能推進經濟社會的可持續發展。建筑行業要加大對BIM技術及相關信息技術的重視，針對不同的建筑類型，合理應用BIM技術，通過建立建筑信息模型、協助構件拆分工作、優化構件埋件布置等多項措施推進建筑設計及施工，促進資源的合理利用，以實現更可持續、高效和環保的建筑項目，為建筑行業的創新和進步提供技術支撐，促進行業的長遠健康發展。

參考文獻

[1] YOU Y，ZHENG Y，CHEN X.Civil engineering simula？ tion and safety detection of high-rise buildings based on BIM[J].Mobile Information Systems，2022：7600848.

[2]趙光輝.探究BIM技術在裝配式建筑中的應用[J].四川建材，2021，47（2）：119-120，122.

[3]郭楚楓，陳俊.BIM技術在綠色建筑設計中的應用[J].建材發展導向，2023，21（15）：94-97.

[4]陳宗元，呂良宇，李俊.BIM技術在新型裝配式綠色建筑中的應用[J].建筑機械化，2021，42（6）：50-54.

[5] LIU H，DUAN Y.Production and construction quality management system of prefabricated buildings based on BIM technology[J].International Journal of Indus？ trial and Systems Engineering，2023，43（1）：103-114.