BIM技術在綠色建筑全壽命周期內(nèi)的應用分析

劉金健 許號琪

[摘 要]BIM技術的應用可以有效解決綠色建筑發(fā)展過程中遇到的技術障礙，推動綠色建筑發(fā)展。基于此，本文按照綠色建筑全壽命周期階段依次分析使用BIM技術的優(yōu)點，主要有提高設計效率、提升施工質(zhì)量、縮短施工周期、降低交易成本等。

[關鍵詞]BIM;綠色建筑;全壽命周期

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.069

[中圖分類號]TU201.5;TU17[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2019）20-0-02

0 ? ? 引 言

建筑信息模型（Building Information Model，BIM）是利用數(shù)字化技術建立建筑工程完整的信息資源庫，是可以實現(xiàn)建筑工程構件、建造過程等方面的可視化效果的技術平臺。BIM技術的應用可以促進工程項目團隊間的信息交流，降低項目返工成本，提高建筑質(zhì)量。這些優(yōu)勢吸引建筑行業(yè)不斷探索與實踐BIM技術在工程項目中的應用。目前，BIM技術已廣泛應用在各類建筑工程中。但在綠色建筑領域的應用還不成熟，一方面，因為綠色建筑在我國還處于初期發(fā)展階段，關于此方面的研究比較缺乏;另一方面，因為綠色建筑的全壽命周期比一般工程項目增加了能耗計算、綠色認證、運營管理階段，過程的復雜性制約了發(fā)展。建筑領域在社會經(jīng)濟發(fā)展的促動下得到了前所未有的發(fā)展機遇，同時，社會的發(fā)展以及人們生活水平的提高也給建筑領域的發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)，不僅是建筑的質(zhì)量和水平，更是對綠色節(jié)能的方面的要求。BIM技術在建筑設計中的應用是一種比較新的嘗試，在綠色環(huán)保方面為建筑領域做出了一定的貢獻。因此，本文試圖通過文獻綜述法對綠色建筑全壽命周期內(nèi)的BIM技術應用進行綜合分析，旨在為BIM技術在綠色建筑領域發(fā)展做出理論參考。

1 ? ? BIM技術在綠色建筑全壽命周期內(nèi)應用的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 ? BIM發(fā)展現(xiàn)狀

通過文獻回顧可以發(fā)現(xiàn)，BIM概念最早可追溯到1975年，Chuck Eastman提出了建筑描述系統(tǒng)（Building Description System，DBS）的思想，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫技術將圖紙信息電子化，解決了圖紙儲存和及時修改的問題，同時推動BIM概念出現(xiàn)。隨著在工程實踐中的不斷應用，BIM技術受到了專業(yè)人士的肯定，美國總務管理局于2003年首次提出了3D-4D-BIM計劃。目前，對BIM定義相對完整的是“BIM是設施物理和功能特性的數(shù)字表達”。BIM技術不斷完善更新，在我國建筑工程領域的應用十分廣泛，如建筑設計，建筑施工方案可視化演示，施工場地布置、成本計算、安全演示等功能已被各大型建筑企業(yè)納入日常辦公軟件范圍。同時，BIM技術作為新的學科也被引入高校教育體系和專業(yè)課程范圍之內(nèi)。因此，BIM技術在工程領域的應用已經(jīng)十分成熟，但針對于綠色建筑這一特殊建筑類型缺乏較為精確和可靠的應用方案，相對文獻數(shù)量也較為缺乏。

1.2 ? 綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀

綠色建筑有很多定義。例如，Berardi將綠色建筑定義為利用生態(tài)原則，以節(jié)省資源的方式設計和建造的建筑物。我國2014年修訂后的《綠色建筑評價標準》對綠色建筑的定義是：在建筑的全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材）、保護環(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。筆者通過文獻分析發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外不同的綠色建筑項目定義持有相同觀念，即盡可能小的破壞周圍環(huán)境體系。值得注意的是，綠色建筑已經(jīng)被用作可持續(xù)建筑和高性能建筑的代名詞。近年來，由于新型城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展，資源短缺和環(huán)境惡化問題制約了建筑行業(yè)的發(fā)展，綠色建筑在我國逐漸受到廣泛關注，并得到了飛快發(fā)展。截至2016年9月，綠色建筑地圖網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，我國綠色建筑標識項目已多達4 615項，增長幅度較快?！笆濉币?guī)劃中明確提出2016-2020年，新建綠色建筑總面積應占新建建筑總面積50%，這一數(shù)據(jù)相較2015年增長了15%。相關機構預計，2020年，我國竣工完成的建筑面積將達到58.54億m2，預計將有17.56億m2為綠色建筑（新增），這充分說明我國綠色建筑具有廣闊的發(fā)展前景。

2 ? ? BIM技術在綠色建筑全壽命周期內(nèi)的應用

本文對綠色建筑全壽命周期劃分為設計、施工、運行、綠色認證4個階段，以下按照全壽命周期階段對BIM技術的應用分析作詳細描述。

2.1 ? 設計階段

BIM技術在綠色建筑設計階段的應用十分廣泛。趙鵬的研究表明BIM可實現(xiàn)建筑項目的正向設計。趙偉卓提出BIM軟件的建筑內(nèi)部布置功能方便設計師進行剖面觀察，保證設計位置的準確性。結構設計師可通過BIM排查鋼筋分布，軟件運算可實現(xiàn)設計階段鋼筋浪費率最小。綠色建筑的采光和日照時間可以通過BIM自帶的門窗族庫實現(xiàn)。此外，BIM能耗分析板塊可以在設備設計階段幫助設計師達到實時修正的效果;可視化效果可以模擬綠色建筑水循環(huán)系統(tǒng)和雨水積蓄效果。綠色建筑設計師運用BIM軟件進行工程設計，在一定程度上提高了設計效率，降低了設計失誤。

2.2 ? 施工階段

綠色建筑的施工難度較大，如施工設備較為新穎，但缺乏熟練的技術工人，缺乏綠色建材等都是需要克服的難題。此外，2014版的《綠色建筑評價標準》新增了施工管理評分項，要求綠色建筑在施工階段還須保證綠色施工，保證盡可能小的影響環(huán)境系統(tǒng)。BIM技術的應用可以大幅提高綠色建筑的施工質(zhì)量和進度，有效應對施工風險因素。如，應用BIM正向設計，施工方可以提前介入設計階段。施工方對設計方案的可行性、復雜設備的安置方案等可以做出提前預判，從而最大程度地避免返工或因操作不當導致的施工停滯。此外，BIM技術可以精確計算施工成本，精確計算綠色材料的使用量，集中采購，降低因匯率波動帶來的綠色材料價格上漲的成本風險。建立可視化效果有利于施工方提前制訂施工組織設計方案，提高施工效率。總而言之，應用BIM技術可以形成建筑項目設計施工一體化，對綠色建筑項目施工周期長、施工方案復雜等問題給出有效的解決方案。

2.3 ? 運營階段

綠色建筑運營階段是全壽命周期內(nèi)最重要的階段，需要專業(yè)的運營維護團隊來支持。根據(jù)綠色建筑評價標識網(wǎng)的數(shù)據(jù)顯示，僅有5%的綠色建筑在通過設計標識認證后申請了運行標識認證。其中，較為重要的原因是業(yè)主、設計方、施工方和物業(yè)沒有形成有效的合作機制。例如，在運行期間，保溫層、太陽能設備、地源熱泵系統(tǒng)等較為專業(yè)的綠色設備出現(xiàn)故障需要多方參與協(xié)調(diào)。BIM可視化效果的呈現(xiàn)，對運行期間的設備狀態(tài)做到實時監(jiān)控，精確定位設備的損壞點，做到即時維修。建立BIM信息平臺可以有效聯(lián)結多方參與主體，降低溝通成本，做到運行期間的信息暢通。

2.4 ? 綠色認證階段

綠色建筑的認證階段分為設計認證和運行認證兩個階段。設計認證主要對綠色建筑的設計圖紙進行審查。BIM信息平臺實現(xiàn)設計施工一體化功能，可以快速整合各類圖紙。運行認證階段是對綠色建筑能耗的計算與驗證，BIM技術具有獨立的能耗分析平臺，該平臺可以對建筑的物理性能進行分析，如不同預設的氣象參數(shù)下采光分析、建筑物通風分析，設備能耗分析等，結果數(shù)據(jù)會形成圖表的形式供工作人員下載和閱讀。在綠色建筑的認證期間，采用BIM技術可以省卻時間與人工成本，做到即時提交審核材料。

3 ? ? 結 語

目前，中國綠色建筑的發(fā)展與推廣存在較多的阻礙因素，問題存在于全壽命周期內(nèi)的各個階段。BIM技術在綠色建筑項目全壽命周期的應用可以提高設計效率，提高施工質(zhì)量和進度，做到設計施工一體化。在運行和認證階段，可以提升溝通效率，形成有效的合作機制，達到降低交易成本的效果。因此，BIM技術的應用可以有效解決技術難題，推動綠色建筑

的發(fā)展。

主要參考文獻

[1]徐雨晴，徐照，王廣斌，等.BIM成熟度模型研究綜述[J].建筑經(jīng)濟，2018（12）.

[2]高崧，李衛(wèi)東.建筑信息模型的發(fā)展路線及一體化項目交付[J].工業(yè)建筑，2018（2）.

[3]曾思穎.基于BIM的建筑設施管理信息需求與應用研究[D].重慶：重慶大學，2017.

[4]何清華，錢麗麗，段運峰，等.BIM在國內(nèi)外應用的現(xiàn)狀及障礙研究[J].工程管理學報，2012（1）.

[5]Berardi U.Sustainable Construction：Green Building Design and Delivery[J].Intelligent Buildings International，2013，（1）.

[6]趙鵬，陳浩，章明友.EPC模式下BIM技術在裝配式建筑中的設計應用和實踐[J].建筑結構，2019（1）.

[7]趙偉卓.建筑信息模型技術與低碳綠色建筑評價指標體系的動態(tài)融合機制[J].科學技術與工程，2019（3）.

[8]秦中伏，魏巍，劉亞冰.綠色施工監(jiān)管演化博弈與仿真研究[J].工程研究，2018（4）.

[9]張淇.BIM正向設計過程研究——以廣州空港高層辦公建筑為例[J].低碳世界，2019（5）.

[10]陳小龍，劉小兵.交易成本對開發(fā)商綠色建筑開發(fā)決策的影

響[J].同濟大學學報：自然科學版，2015（1）.