基于BIM技術的綠色建筑協(xié)同設計

柴海華

（甘肅林業(yè)職業(yè)技術學院，甘肅·天水 741020）

1 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，傳統(tǒng)建筑能源消耗量與日俱增，對環(huán)境的污染，對人體健康的影響以及拆除后建筑垃圾的處理都增加了對環(huán)境和人的負擔，人們開始關注建筑所帶來的能源問題和環(huán)境問題[1]。因此，努力推廣綠色建材，實現(xiàn)綠色建筑的快速發(fā)展和普及，從根本上改變中國傳統(tǒng)建筑高投入、高污染、低效率的長期格局，推動綠色建筑產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，已成為建筑業(yè)的一個重要發(fā)展方向。

“十三五”期間，綠色建筑得到進一步發(fā)展，但目前建筑節(jié)能的推進還遠未達到發(fā)展的要求。大多數(shù)建筑物都基于現(xiàn)有的生態(tài)建筑設計的案例和技術手法，而沒有對檢驗設計效果是否節(jié)能、是否經(jīng)濟，是否綠色的方案和計算分析方法[2]。建筑設計是綠色建筑設計的第一階段，其中以BIM 技術為核心的各種建筑3DCAD 軟件日益完善和成熟，為綠色建筑設計中能量分析的自動化、智能化提供了基礎和平臺[3-4]。本文將以綠色建筑的協(xié)同設計為主線展開討論和研究，在當前綠色建筑的設計過程中，如何實現(xiàn)BIM 技術和網(wǎng)絡技術的協(xié)同設計，以及各參與者的協(xié)同工作，就存在的主要問題提出相應的解決方法。

2 綠色建筑與BIM 技術

據(jù)有關統(tǒng)計，美國50%以上的綠色建筑使用BIM 技術。通過使用BIM 技術，用戶可以對建筑物的能耗進行準確、系統(tǒng)和全面的分析，有利于綠色建筑的推廣和使用。

2.1 綠色建筑的內(nèi)涵

中國《綠色建筑評價標準》將綠色建筑定義為：“為了在建筑的整個生命周期內(nèi)最大限度地節(jié)約資源（節(jié)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約用水、節(jié)約材料）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和有效的空間利用，實現(xiàn)建筑與自然的和諧相處?！苯裉斓木G色建筑不再是一般意義的三維綠化和屋頂花園，而是代表一個概念或象征，在不破壞環(huán)境基本生態(tài)平衡的條件下，能夠充分利用環(huán)境自然資源來塑造整體建筑文化的環(huán)保生態(tài)哲學[5]。

國際上對綠色建筑沒有統(tǒng)一的定義，不同的國家根據(jù)自身的情況有著不同的定義，但從本質(zhì)上來說，其基本觀點是一致的：綠色建筑必須符合可持續(xù)發(fā)展理念，與自然和諧相處。在建筑整個生命周期中（選址、規(guī)劃、設計、施工、運營維護及拆除），最大限度地節(jié)約資源，保護環(huán)境，為人類生存提供健康舒適的工作和學習環(huán)境。將綠色建筑設計融入生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)建筑與自然的和諧，追求人類社會的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 BIM 技術

計算機技術誕生以來，在建筑設計的各個領域得到了廣泛的應用。由簡單到復雜、由平面圖到三維建筑模型的出現(xiàn)，涵蓋了建筑設計外部空間、立面，造型等。但不能夠?qū)崿F(xiàn)設計完成之后的各個工作上的再應用，BIM 技術的出現(xiàn)彌補了這一空白，保證了數(shù)字化模型設計過程中的信息順暢，明確了各工作階段按順序進行。

中國《建筑對象數(shù)字化定義》把建筑信息模型（BIM）定義為：協(xié)助建筑信息數(shù)據(jù)的完整組織，計算機應用程序可以對其進行添加、修改或訪問。美國《National Building Information Standard，version 1-part 1：Overview.Principles，Methodologies》對建筑模型（BIM）所給的定義是：BIM 是建筑物或設施的物理和功能特征的數(shù)字表示，它是有關建筑物或設施信息的共享知識庫。

根據(jù)建筑模型的定義可知，BIM 涵蓋了建筑生命周期的整個過程。是一種用于管理、建造、設計的數(shù)字化方法，它能夠減少建筑工程在整個進程中的風險，也能大幅度提高整個進程的效率[6]。

BIM 技術有以下主要特點：

2.3 BIM 技術在綠色建筑設計中的應用

BIM 技術可以管理建筑物的整個生命周期。BIM 技術包含了三個方面的信息：拓撲、幾何、物理。

圖1 BIM 的主要特點

表1 BIM 技術所包含的信息

BIM 技術對整個建筑設計過程的影響本身就體現(xiàn)了綠色建筑，包括能源消耗分析，增加了建筑物的環(huán)境性能。BIM 技術的應用，通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及BIM 模型中的虛擬建筑與能耗軟件分析相結合為建筑師帶來了諸多益處，它可以及時準確地反應建筑能耗信息，并分析建筑物整個生命周期內(nèi)的能源消耗情況，為綠色建筑設計提供了一個很好的平臺。

3 BIM 技術與網(wǎng)絡技術的協(xié)同設計

隨著計算機輔助技術的快速發(fā)展，各種能耗分析軟件層出不窮，為綠色建筑的設計提供了一個新的舞臺。只需將軟件工具與基于BIM 技術的虛擬建筑模型相結合即可實現(xiàn)綠色建筑設計。大部分的建筑能耗分析軟件由四個主要模塊組成：負荷（Loads）、系統(tǒng)（Systems）、設備（Plants）、經(jīng)濟（Economics），這四個模塊也可簡寫為LSPE，它們互相聯(lián)系，構成了一個建筑系統(tǒng)模型[7]。常見的能量分析軟件見表2。

4 各參與人員在綠色建筑設計中的協(xié)同

在建筑物施工前，應進行建筑物的設計。事先準備一個全面的計劃，制定解決這些問題的方案、計劃，使用圖紙和文件來表達。由于建筑設計過程中有許多方面，尤其是在綠色建筑設計過程中，設計師與非設計師之間必須有交流。開發(fā)者的、建設者和消費者之間也必須有交流，他們都需要協(xié)作工作。

表2 BIM 技術與常用能量分析軟件

4.1 設計人員與非設計人員交流

在設計師對建筑物主要內(nèi)容的布置有一個粗略的想法之后，即進入了初步設計方案階段。在使用建筑模型進行能耗分析的同時，設計人員應當及時同使用者和規(guī)劃部門充分交換意見，各項設計工作都應當在各技術工種共同商議之下進行的，并得到相應的認可。在進行綠色建筑設計時，應當充分利用當今電子計算機帶來的新技術，用模擬建筑模型和網(wǎng)絡技術結合的設計手段，解決建筑設計中遇到的復雜矛盾和問題，研究其邏輯關系和程序關系。建立模型，實現(xiàn)建筑的綠色設計。

4.2 施工者與開發(fā)商的交流

開發(fā)商作為某個項目的第一承擔人，應當是一個有思想、有責任、有誠信的開發(fā)商，應當對社會公眾做出自己的價值判斷和行動回應，開發(fā)商承擔某個項目之后，授權施工者施工。在綠色建筑設計過程中，施工單位和開發(fā)商應及時交流相關意見。但是在進行建筑設計時，缺少了這種溝通，導致一些本可以規(guī)避的問題出現(xiàn)，給綠色建筑帶來了一定的阻礙。

4.3 開發(fā)商與消費者之間的交流

作為綠色建筑的擁有者，開發(fā)商參與到綠色建筑設計的整個進程中，如何做到有良心、全面利用BIM 技術進行綠色設計，主動權在開發(fā)商手里。而綠色建筑消費者作為綠色建筑產(chǎn)品的最后使用者，有權對開發(fā)商的行為進行監(jiān)督，通過這種相互制約，才能實現(xiàn)建筑全生命周期的綠色設計。

4.4 施工者與消費者之間的交流

一個建筑進行了BIM 技術與網(wǎng)絡技術協(xié)同的綠色設計之后，就需要進行施工建造?？墒且坏┰谑┕ぶ谐霈F(xiàn)偷工減料、不使用綠色建材產(chǎn)品，之前的設計就會功虧一簣。造成最大損失的應該是廣大消費者，對此，要求施工方有業(yè)界良心的同時，廣大消費者也應積極參與到綠色施工中，才能保證綠色設計持續(xù)發(fā)展。

5 結論與建議

1）建筑領域的能源消耗是節(jié)能減排的重要領域，尤其是綠色建筑設計的實施。從建筑整個生命周期的角度進行研究和設計，借助BIM 技術和網(wǎng)絡技術，分析建筑材料生產(chǎn)階段和運行階段的能源消耗情況，有利于綠色建筑設計的大量應用和全面推廣。

2）綠色建筑設計沒有特定的標準，但在追求可持續(xù)發(fā)展共同理念的指導下，最大限度地追求建筑與自然的和諧發(fā)展、和諧統(tǒng)一。政府和有關部門要大力鼓勵和支持推廣綠色建材，普及環(huán)保節(jié)能知識，聯(lián)合開發(fā)商建立綠色建筑示范項目。BIM 技術在建筑整個生命周期中的設計得到充分展現(xiàn)，營造出強調(diào)綠色建筑和綠色設計的氛圍。

3）運用BIM 技術進行綠色建筑設計時，重點是涉及到建筑整個生命周期，綠色建筑設計是一個極為復雜龐大的系統(tǒng)。各參與人員應當及時溝通，相互信任，在任何一個“設計環(huán)”中一旦出現(xiàn)問題，應當多方協(xié)商，及時解決問題，而這種問題只有在建筑模型在綠色建筑設計時，才會得到解決和完善。要實現(xiàn)建筑與自然的和諧發(fā)展、BIM技術在建筑全生命周期中的綠色設計，應當最大限度地實現(xiàn)在綠色建筑設計中人與人的相互信任、和諧統(tǒng)一。

4）中國的綠色建筑設計才剛剛開始。何況市場經(jīng)濟混雜、各種不良競爭頻繁出現(xiàn)，出臺相應的技術標準和法規(guī)來避免這種不良風氣，有利于綠色建筑和綠色設計的可持續(xù)發(fā)展。