關(guān)于BIM技術(shù)對(duì)綠色建筑產(chǎn)生的積極意義的探討

劉芳

摘要：日前，住建部公布了《“十二五”綠色建筑和綠色生態(tài)城區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，其規(guī)劃內(nèi)容把綠色建筑在國(guó)內(nèi)的發(fā)展推到了個(gè)新高度，綠色建筑的發(fā)展也標(biāo)志了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)從最開始的空間利用、形式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，逐漸走向了生態(tài)建筑、有機(jī)建筑，成為了生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分。本文以此為背景，以BIM技術(shù)為切入點(diǎn)，重點(diǎn)探討B(tài)IM技術(shù)在綠色建筑的發(fā)展中產(chǎn)生的積極意義。

關(guān)鍵詞：BIM；綠色建筑；中國(guó)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號(hào)：TU17

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0422（2013）06-0060-02

自1992年里約熱內(nèi)盧的“聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)”上第一次提出了“綠色建筑”起，綠色建筑在二十多年的時(shí)間里，在越來越多的國(guó)家實(shí)踐并推廣，它兼顧了對(duì)環(huán)境的關(guān)注和對(duì)人類更舒適更健康的生活方式的研究?jī)蓚€(gè)方面，體現(xiàn)了“以人為本”和“人、建筑、自然”的和諧統(tǒng)一，成為當(dāng)今世界建筑發(fā)展的主流方向。

綠色建筑，并不只是對(duì)建筑進(jìn)行簡(jiǎn)單的立體綠化，它是一種象征，其真正涵義是指建筑在建造和使用過程中必須節(jié)約資源，減少對(duì)環(huán)境的污染；要求人們?cè)诶米匀粭l件和技術(shù)手段創(chuàng)造良好、健康居住環(huán)境的同時(shí)，應(yīng)盡可能地控制和減少對(duì)自然環(huán)境的過度使用和破壞，維持生態(tài)環(huán)境和人類向大自然的索取和回報(bào)之間的動(dòng)態(tài)平衡。

我國(guó)真正意義上的綠色建筑發(fā)展，始于2006年頒布的《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，該評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)綠色建筑的定義為：在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約水資源、節(jié)約材料），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，與自然和諧共生的建筑。

在當(dāng)今世界綠色建筑的發(fā)展和推廣之路上，BIM技術(shù)逐漸顯現(xiàn)出其不可估量的作用和影響。BIM技術(shù)降低了成本、提高了建筑工程的質(zhì)量和效率，大大提高了建筑工程的集成化程度，引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向了新的高度，為綠色建筑的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)。

BIM的全稱是Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項(xiàng)目中各相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)，包含了建筑全部的綜合電子數(shù)據(jù)信息，是對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的數(shù)字化表達(dá)。

BIM技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)模式、工程造價(jià)模式和施工模式。它的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)提供完整的與實(shí)際情況一致的工程信息庫。BIM應(yīng)用于項(xiàng)目全壽命周期的不同領(lǐng)域，可以稱其為建筑領(lǐng)域的一次革命。（圖1）

BIM的技術(shù)建立在核心建模軟件、方案設(shè)計(jì)軟件、幾何造型接口軟件、結(jié)構(gòu)分析軟件、可視化軟件、模型檢查軟件、深化設(shè)計(jì)軟件、模型綜合碰撞檢查軟件、造價(jià)管理軟件、運(yùn)營(yíng)管理軟件這十類軟件上。這些軟件的研發(fā)以綠色建筑的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)體系為背景和依據(jù)，具體應(yīng)用在綠色建筑分析、MEP三維設(shè)計(jì)、精細(xì)化模塊設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、內(nèi)外部管線綜合設(shè)計(jì)、內(nèi)外部管線綜合碰撞設(shè)計(jì)、成本控制、項(xiàng)目管理、建筑工程可視化等方面，滿足了綠色建筑對(duì)節(jié)能方面的技術(shù)性要求，BIM技術(shù)與綠色建筑的密切聯(lián)系也由此可見一斑。下文中筆者將把綠色建筑評(píng)估體系的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)逐條拆分，再與BIM技術(shù)的各項(xiàng)作用相結(jié)合，以此論證BIM技術(shù)在推動(dòng)綠色建筑發(fā)展的過程中所起到的積極作用：

1 綠色建筑的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地這四大要求是綠色建筑評(píng)估體系中最為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，針對(duì)我國(guó)目前正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展的歷史時(shí)期，人口、資源、環(huán)境的壓力日益凸顯。在建筑能耗占國(guó)民總能耗30%的時(shí)代背景下，如何實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能減排、環(huán)保使用，讓生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，成為當(dāng)下建筑從業(yè)者首當(dāng)其沖要解決的問題。BIM技術(shù)的核心技術(shù)——建筑信息模型，則在很大程度上解決了這一問題：在建筑設(shè)計(jì)的方案階段，能充分利用建筑信息模型和能量分析工具，簡(jiǎn)化能量分析的操作過程，BIM技術(shù)在建筑節(jié)能方面有著積極的作用和意義，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 運(yùn)用BIM技術(shù)的核心建模軟件可以從建筑工程初期就建立三維立體模型，它涵蓋了工程的所有信息（建筑圖紙、結(jié)構(gòu)圖紙、給排水圖紙、暖通設(shè)備圖紙、機(jī)電圖紙和精裝修圖紙等），以這些BIM建筑信息模型為數(shù)據(jù)載體，對(duì)建筑在規(guī)劃設(shè)計(jì)、材料使用、能源消耗等方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、管理與分析。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果，對(duì)建筑規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及施工方案進(jìn)行優(yōu)化與指導(dǎo)，以達(dá)到高效地利用能源和資源，最低限度地影響環(huán)境，可以說是建筑業(yè)的第二次信息革命。

1.2 運(yùn)用BIM技術(shù)的幾何造型接口軟件可以把建筑方案設(shè)計(jì)中復(fù)雜的建筑造型、建筑形體和體量研究直接輸入到核心建模軟件，直觀、效率地檢視設(shè)計(jì)方案的合理性。省去了傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)通過制作模型未再現(xiàn)建筑體量的過程，減少了建筑異型造型可能造成的結(jié)構(gòu)上的錯(cuò)誤。

1.3 運(yùn)用BIM技術(shù)的可視化軟件，可以減少建筑建模的工作量，而且建筑模型的精度與建筑實(shí)物的吻合度提高了，很大程度上保證了方案設(shè)計(jì)的效果；另外可視化軟件可以在項(xiàng)目的不同階段以及各種變化的情況下迅速產(chǎn)生可視化效果。與傳統(tǒng)的使用平、立、剖等三視圖的方式表達(dá)和展現(xiàn)設(shè)計(jì)成果的cad平臺(tái)相比，BIM做為設(shè)計(jì)工具，所見即所得，使設(shè)計(jì)師用三維的思考方式來完成建筑設(shè)計(jì)，時(shí)效性高，節(jié)省項(xiàng)目時(shí)間。

1.4 運(yùn)用BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析軟件，可以和核心建模軟件高度集成，實(shí)現(xiàn)建筑信息的雙向交換，即結(jié)構(gòu)分析軟件可以使用BIM核心建模軟件的信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析結(jié)果對(duì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整又可以反饋回到BIM核心建模軟件中去，自動(dòng)更新BIM模型。結(jié)構(gòu)分析軟件還可以在BIM技術(shù)的三維可視化模型基礎(chǔ)上，生成建筑結(jié)構(gòu)的能耗分析數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)過程中實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能的預(yù)期控制。

1.5 運(yùn)用BIM技術(shù)的深化設(shè)計(jì)軟件，可以對(duì)建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的加工和安裝進(jìn)行詳細(xì)的深化設(shè)計(jì)，生成鋼結(jié)構(gòu)施工圖（加工圖、深化圖、節(jié)點(diǎn)詳圖）、材料表、數(shù)控機(jī)床打工代碼等。這在建筑材料品種愈加豐富，施工工藝愈加復(fù)雜的情況下，最大限度地保證施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)節(jié)約建筑材料的要求。

1.6 運(yùn)用BIM技術(shù)的模型檢查軟件，可以檢查核心建模軟件中建筑模型的質(zhì)量和完整性，如建筑內(nèi)部空間有無重疊、建筑空間是否有適當(dāng)?shù)臉?gòu)件圍閉、結(jié)構(gòu)之間有無功能上的；中突，建筑設(shè)計(jì)是否滿足業(yè)主要求、是否符合規(guī)范的要求。

1.7 運(yùn)用BIM技術(shù)的模型綜合碰撞檢查軟件，可以把不同專業(yè)人員用各自的BIM核心建模軟件所建立的BIM模型，進(jìn)行3D協(xié)調(diào)、4D計(jì)劃、可視化、動(dòng)態(tài)模擬，可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估和審核，避免建筑結(jié)構(gòu)在實(shí)際施工中的反復(fù)修改，浪費(fèi)建筑材料、延誤工期。

1.8 運(yùn)用BIM技術(shù)的造價(jià)管理軟件，可以利用建筑模型提供的詳細(xì)信息（施工圖平、立、剖、詳圖中使用材料、門窗表），根據(jù)工程施工計(jì)劃動(dòng)態(tài)（預(yù)算報(bào)表、施工進(jìn)度）提供造價(jià)管理需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行工程量統(tǒng)計(jì)和造價(jià)分析，也就是所謂BIM技術(shù)的5D應(yīng)用。

以上這些軟件構(gòu)成了BIM的核心技術(shù)：協(xié)同設(shè)計(jì)，即同一構(gòu)件元素，只要輸入一次即可在其他各工種的數(shù)據(jù)中進(jìn)行共享。BIM的協(xié)同技術(shù)實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)計(jì)的信息數(shù)據(jù)從二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變、實(shí)現(xiàn)了從幾何平面的表現(xiàn)向各工種信息模型集成的轉(zhuǎn)變、實(shí)現(xiàn)了從建筑工程中各工種單獨(dú)完成向各工種協(xié)同完成的轉(zhuǎn)變，大大提高了建筑設(shè)計(jì)的質(zhì)量、縮短了施工時(shí)間、節(jié)約了成本。

2 綠色建筑評(píng)估體系第二個(gè)因素就是環(huán)保性，要求建筑工程應(yīng)減少環(huán)境污染，減少二氧化碳排放。在BIM技術(shù)中，可以進(jìn)一步將非幾何信息集成到模型構(gòu)件中，如材料特征、物理特征、力學(xué)參數(shù)、設(shè)計(jì)屬性、價(jià)格參數(shù)、廠商信息等，使得建筑構(gòu)件成為智能實(shí)體，普通的3D模型升級(jí)為BIM模型。這些BIM模型可以通過圖形運(yùn)算并考慮專業(yè)出圖規(guī)則自動(dòng)獲得2D圖紙，并可以提取出其它的文檔，如工程量統(tǒng)計(jì)表等，還可以將模型用于建筑能耗分析、日照分析、結(jié)構(gòu)分析、照明分析、聲學(xué)分析、客流物流分析等諸多方面，實(shí)現(xiàn)建筑綠色環(huán)保方面的技術(shù)性要求。

3 根據(jù)美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的資料顯示：一個(gè)建筑物生命周期75%的成本發(fā)生在運(yùn)營(yíng)階段（使用階段），而建設(shè)階段（設(shè)計(jì)、施工）的成本只占項(xiàng)目生命周期成本的25%，所以“健康”、“適用”、“高效”作為綠色建筑評(píng)估體系的最后也是最有現(xiàn)實(shí)意義的一環(huán)。因此，創(chuàng)建宜居、環(huán)保、生態(tài)的建筑也成為了建筑從業(yè)者的終極目標(biāo)。在建筑方案的前期調(diào)研到項(xiàng)目施工結(jié)束的這段時(shí)間中，BIM技術(shù)一直以節(jié)能環(huán)保為宗旨貫穿始終（圖2），在項(xiàng)目竣工的交付和資產(chǎn)管理中，BIM的運(yùn)營(yíng)管理軟件也在發(fā)揮著最后的積極作用：當(dāng)建筑完成建造過程，準(zhǔn)備投入使用時(shí)，首先要進(jìn)行必要的測(cè)試與調(diào)整。項(xiàng)目完成后的移交環(huán)節(jié)，設(shè)施管理部門除了需要常規(guī)的設(shè)計(jì)圖紙、竣工圖紙外，還需要能正確反映真實(shí)的設(shè)備狀態(tài)、安裝使用情況等與運(yùn)營(yíng)維護(hù)相關(guān)的文檔和資料。這套有序的資產(chǎn)管理系統(tǒng)可以有效提升資產(chǎn)管理水平，但是因?yàn)榻ㄖ┕ず瓦\(yùn)營(yíng)的信息割裂，使得這些資產(chǎn)信息需要在運(yùn)營(yíng)初期就需要大量的人工操作來錄入，這樣就很容易出現(xiàn)錄入錯(cuò)誤，減低人們?cè)诮ㄖ氖褂眠^程中的健康和舒適性。BIM技術(shù)中包含的大量建筑信息則可以順利地導(dǎo)入到資產(chǎn)管理系統(tǒng)中，從而減少了系統(tǒng)初始化在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方面的時(shí)間和人力投入，有助于形成高效的綠色建筑設(shè)備管理體系。

BIM技術(shù)已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)，它為綠色建筑設(shè)計(jì)過程中的建筑材料、建筑能耗、建筑環(huán)境等的計(jì)算和評(píng)估提供了分析依據(jù)，有效實(shí)現(xiàn)合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪聲、光能、風(fēng)能等對(duì)環(huán)境的污染程度，同時(shí)還可以通過對(duì)生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的分析與評(píng)估，提出一套完整的降低能耗與合理有效利用自然能源的方案，為實(shí)現(xiàn)“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地”，環(huán)保，實(shí)用性這三項(xiàng)綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。隨著BIM研究和應(yīng)用的不斷深入，其對(duì)綠色建筑的發(fā)展和完善也必將產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響，對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，同樣也有著重大而深遠(yuǎn)的意義。