基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)施工一體化應(yīng)用分析

張小濤

(甘肅機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741000)

0 前 言

現(xiàn)在的基本情況是，國(guó)內(nèi)能源問(wèn)題日益凸顯出來(lái)，城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)持續(xù)強(qiáng)化的今天，未來(lái)城鎮(zhèn)新建建筑面積會(huì)不斷增加，會(huì)占全國(guó)城鎮(zhèn)已有面積的90%份額。建筑物消耗量度連年提升，此時(shí)對(duì)我們賴(lài)以生存的環(huán)境造成諸多消極影響，所以有必要實(shí)施可持續(xù)發(fā)展操作模式。需知，建筑本身就是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，建筑設(shè)計(jì)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜，建筑師進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候務(wù)必要考慮相應(yīng)矛盾影響要素及問(wèn)題，老舊式建筑設(shè)計(jì)階段，對(duì)功能和形式以及空間的分析會(huì)很多，而像氣候和設(shè)備系統(tǒng)等問(wèn)題的分析卻甚少，綠色建筑理念日漸深入的今天，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法逐漸被淘汰，基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)施工一體化模式應(yīng)運(yùn)而生。

1 BIM介紹

BIM實(shí)際上源自建筑業(yè)。BIM主要是在建筑工程項(xiàng)目開(kāi)始之前的階段，是以數(shù)字化模式分析關(guān)鍵物理特性與功能核心特性的綜合過(guò)程。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，使得項(xiàng)目竣工效率和質(zhì)量得到雙向提升，從根本上減少了對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，不僅如此，也會(huì)為廣大人民群眾提供優(yōu)質(zhì)生活空間。整個(gè)操作過(guò)程中，BIM技術(shù)憑借著協(xié)調(diào)統(tǒng)一的信息使用，之后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建筑施工設(shè)計(jì)創(chuàng)新，隨之便會(huì)擁有可視化特點(diǎn)，對(duì)真實(shí)情況進(jìn)行模擬操作，這樣一來(lái)，圖紙也會(huì)變得愈加準(zhǔn)確。盡管現(xiàn)有BIM應(yīng)用仍舊處在初級(jí)發(fā)展階段，但是我們?nèi)ゲ粩嗟厣疃日J(rèn)識(shí)BIM和發(fā)展BIM，顯得十分關(guān)鍵和重要。

其主要特點(diǎn)就是可在模型中進(jìn)行信息操作，不僅如此，也可以在信息中進(jìn)行模型操作，BIM實(shí)際上便是模型和信息的共同體樣態(tài)。BIM的使用目的便是借助項(xiàng)目生命周期之中的參建方個(gè)體數(shù)據(jù)共享，提供參建單位之間的溝通協(xié)作力度，基于此，不斷提升工作效率和質(zhì)量，但歸結(jié)來(lái)講，最終的決定要素還是人。關(guān)于BIM方式方法方面，數(shù)據(jù)生產(chǎn)初期進(jìn)行數(shù)據(jù)信息收集，旨在防止數(shù)據(jù)滋生惡性變異情況，還有就是在之后操作階段高效使用之前數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，防止失誤情況出現(xiàn)，如此方可減少重復(fù)勞動(dòng)的概率。

從實(shí)際角度而言，建筑事業(yè)其實(shí)就是一項(xiàng)集體實(shí)踐活動(dòng)，建筑信息模型出現(xiàn)，使得各個(gè)參與主體之間的合作模式發(fā)生優(yōu)良變更，工作成員個(gè)體均可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升且從中獲益，這是一場(chǎng)建筑工程行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)革命。BIM建筑信息化模型之中，I是重點(diǎn)，M是載體。其實(shí)，三維僅為一類(lèi)表現(xiàn)形式，BIM真正的核心內(nèi)容便是信息，全信息量涵蓋其中，除此之外，還囊括了信息輸入方式和信息獲取方式以及信息交替方式等。BIM是一種新技術(shù)和新理念、新方法，模型以載體形式出現(xiàn)，BIM的內(nèi)涵和外延尤為之廣。與此同時(shí)，BIM還是一種項(xiàng)目公共信息平臺(tái)，疏通產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)，打通渠道的同時(shí)，數(shù)據(jù)兼容優(yōu)勢(shì)也十分明顯。關(guān)于其優(yōu)點(diǎn)，以下做出兩方面的概述。

1)達(dá)成了計(jì)算機(jī)對(duì)建筑從單一視角到現(xiàn)在多維視角的優(yōu)質(zhì)表達(dá)，因?yàn)榧夹g(shù)條件限制因素存在，傳統(tǒng)技術(shù)操作中，不能借助計(jì)算機(jī)技術(shù)達(dá)成此類(lèi)目標(biāo)，但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)功能愈加完善，工作人員借助計(jì)算機(jī)便可完成表達(dá)真實(shí)三維情景。之前人們所觀(guān)察到的僅為三維幾何形狀，建筑構(gòu)件個(gè)體都有一定成本存在，建造過(guò)程中的進(jìn)度信息龐雜。成本信息和進(jìn)度信息，二者和模型關(guān)聯(lián)之后便可塑造成嶄新5D形態(tài)，更多信息集成匯總之后便會(huì)形成nD。

2)合理且科學(xué)的虛擬真實(shí)情景。假設(shè)建筑物在沒(méi)有進(jìn)行建設(shè)的時(shí)候，建筑設(shè)計(jì)人員怎么來(lái)實(shí)施建筑模擬呢，怎樣研究建筑建設(shè)的合理性與否，最為常見(jiàn)的就是建筑物光照設(shè)計(jì)和燈光排列布局以及空調(diào)安裝擺放等，諸如此類(lèi)，均可通過(guò)BIM技術(shù)來(lái)完成，通過(guò)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的模擬，施工開(kāi)始之前，通過(guò)使用BIM技術(shù)便可對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)要點(diǎn)加以分析，以塔吊設(shè)置和人工安排最為典型，還可以研究出未來(lái)建筑運(yùn)行維護(hù)使用方面的便民性和科學(xué)性。按照對(duì)不同類(lèi)型模式的研究對(duì)比，使用者一方可借助模擬方案進(jìn)行最優(yōu)方案選擇。

2 綠色建筑要點(diǎn)分析

綠色建筑概念提出在1973年，中東石油危機(jī)事件是“導(dǎo)火索”，起初是將節(jié)能和建筑設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)，隨之將鄉(xiāng)土建筑環(huán)境理念和生態(tài)建筑環(huán)境思想等加以融合，這樣就形成了嶄新的地球環(huán)保評(píng)估、生命周期評(píng)估概念，慢慢衍生為新型的建筑科學(xué)結(jié)構(gòu)體系。當(dāng)前綠色建筑不再是廣義之上的立體綠化模式了，屋頂花園不再是唯一代表，它是一種概念以及具備象征意義的新生事物，立足于不破壞自然環(huán)境、維護(hù)生態(tài)平衡，最大限度上借助自然環(huán)境進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)和建設(shè)，它是一個(gè)真正的環(huán)保生活哲學(xué)。

國(guó)際層面上的綠色建筑尚無(wú)準(zhǔn)確定義，每個(gè)國(guó)家和地區(qū)都會(huì)按照本體特點(diǎn)和現(xiàn)存問(wèn)題提出與本國(guó)、地區(qū)發(fā)展需求相契合的綠色建筑發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)基本國(guó)情便是資源總量多，但是人均資源占有量卻很少。所謂綠色建筑便是要滿(mǎn)足可持續(xù)發(fā)展理念，和自然之間達(dá)成和諧共生，是這樣一種建筑形態(tài)。建筑工程建設(shè)階段，需要借助自然資源進(jìn)行施工，適應(yīng)當(dāng)前自然環(huán)境，竭盡所能地保護(hù)生態(tài)環(huán)境，和環(huán)境協(xié)調(diào)一致。應(yīng)該了解到，綠色建筑可以讓人身心愉悅，主要是在建筑全生命周期內(nèi)，高效地進(jìn)行資源節(jié)約和材料利用，保護(hù)環(huán)境的同時(shí)持續(xù)減少污染率，為民眾提供健康且舒適的建筑空間，形成與自然和諧共生的優(yōu)良建筑，按照當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境，合理應(yīng)用生態(tài)學(xué)理論和建筑學(xué)知識(shí)等，篩選最節(jié)約能源的方法和最優(yōu)資源利用率的方法進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)，將環(huán)境負(fù)荷比率最大限度上降低，和環(huán)境相互融合起來(lái)，形成安全性達(dá)標(biāo)和健康性達(dá)標(biāo)以及舒適性達(dá)標(biāo)的建筑?；谏鲜鏊?，建筑被當(dāng)成了自然生態(tài)循環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的重要組成部分，而當(dāng)前綠色建筑的重中之重便是基于現(xiàn)有技術(shù)和水平，最大限度上降低能源消耗、資源使用量，減少對(duì)環(huán)境所造成的損傷，大幅度提高居住質(zhì)量，以新技術(shù)和新材料便利于民。綠色建筑最終目標(biāo)便是推動(dòng)建筑工程項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。

3 當(dāng)前BIM技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

2016年9月期間，住建部發(fā)布了《建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，期間明令指出了建筑信息化提升的重要性，要增強(qiáng)BIM和大數(shù)據(jù)等技術(shù)研發(fā)使用力度，建設(shè)一體化行業(yè)監(jiān)管服務(wù)目標(biāo)。此時(shí)，全國(guó)范圍內(nèi)的各大建筑企業(yè)陸續(xù)投入到BIM技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用創(chuàng)新工作中，旨在強(qiáng)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

建筑工程設(shè)計(jì)單位進(jìn)行方案設(shè)計(jì)和擴(kuò)建設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要合理使用BIM技術(shù)實(shí)施造型操作和體量操作以及空間分析操作等，與此同時(shí)，要對(duì)建筑能耗要素和建筑結(jié)構(gòu)要素以及建筑日照要素等實(shí)施碰撞檢查以及優(yōu)化的成本研究。施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，借助管線(xiàn)綜合模式來(lái)實(shí)施深度的優(yōu)化設(shè)計(jì)整改操作，之后在此基礎(chǔ)上憑借BIM模型設(shè)立，隨之生成正規(guī)化建筑物平面圖和建筑立面圖以及建筑物剖面圖等，對(duì)基礎(chǔ)性工程量予以初步統(tǒng)計(jì)操作。

施工單位BIM技術(shù)使用，集中點(diǎn)在于前期的建筑施工模擬工作上和碰撞檢查工作上以及資料信息內(nèi)容管理工作上。借助設(shè)計(jì)院提供的圖紙信息，進(jìn)行準(zhǔn)確的三維信息模型建立，實(shí)施管線(xiàn)整體調(diào)整凈空操作以及管線(xiàn)布局方案制定操作。持續(xù)減少建筑工程項(xiàng)目施工環(huán)節(jié)中極易產(chǎn)生的錯(cuò)誤以及返工現(xiàn)象。針對(duì)工序相對(duì)復(fù)雜的項(xiàng)目進(jìn)行技術(shù)交底和施工模擬，這樣一來(lái)，施工進(jìn)度和施工成本等均可被動(dòng)態(tài)模擬，讓各個(gè)組織和單位能夠獲取首要信息，而后對(duì)施工階段內(nèi)的工序和方法以及物料、人力成本等要素予以?xún)?yōu)化分析，基于此，優(yōu)化老舊操作模式中的浪費(fèi)情況，遏制指導(dǎo)性不足等問(wèn)題出現(xiàn)。

因?yàn)樵O(shè)計(jì)周期時(shí)間有限，BIM應(yīng)用效益不是很顯著，設(shè)計(jì)院一方不會(huì)提供BIM模型，就算是提供了模型，也會(huì)因?yàn)楦黝?lèi)原因出現(xiàn)，難以和施工單位的BIM模式完成真正意義上的同步更新。BIM基本上為設(shè)計(jì)單位的模型以及施工單位的模型。建設(shè)可將設(shè)計(jì)模式與施工模型加以統(tǒng)一聯(lián)合，那么溝通質(zhì)量便會(huì)提升，建筑工程項(xiàng)目進(jìn)展也會(huì)愈加順利。

4 設(shè)計(jì)施工一體化的重要性

設(shè)計(jì)院進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，處理更多的便是設(shè)計(jì)階段內(nèi)的相關(guān)問(wèn)題，其所提供的圖紙?jiān)趹?yīng)用的時(shí)候還是會(huì)產(chǎn)生的情況，最為常見(jiàn)的就是要分析施工現(xiàn)狀安裝條件、管線(xiàn)綜合和現(xiàn)場(chǎng)不相稱(chēng)等問(wèn)題，另外，設(shè)計(jì)設(shè)備和采購(gòu)設(shè)備尺寸不一等問(wèn)題都是考慮重點(diǎn)，施工部門(mén)無(wú)奈要在施工階段內(nèi)進(jìn)行深度的設(shè)計(jì)，這樣便會(huì)消耗大量時(shí)間和資金成本。施工單位深化設(shè)計(jì)圖紙要接受設(shè)計(jì)院的審查與考核，在反復(fù)確認(rèn)無(wú)誤后才能投入施工，這個(gè)過(guò)程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜且審核時(shí)間很長(zhǎng)，工程進(jìn)度遭受很大影響。因?yàn)槔娣峙浜蛯?shí)踐成本等是需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題，設(shè)計(jì)院不會(huì)過(guò)多地分析施工過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，施工單位責(zé)任和壓力都很大，一旦出現(xiàn)問(wèn)題都是借助設(shè)計(jì)變更模式來(lái)處理的。老舊式工作手段，影響了施工效率，施工結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)圖紙之間存在偏差是常有的事，雖可彌補(bǔ)，但時(shí)間成本消耗很多。

設(shè)計(jì)施工一體化模式，主要是實(shí)現(xiàn)資源最佳組合應(yīng)用狀態(tài)，嫁接到工程建設(shè)項(xiàng)目流程中，在一定程度上減少管理鏈條中的復(fù)雜選項(xiàng)，借助管理體系優(yōu)化與調(diào)整，達(dá)成建筑設(shè)計(jì)工作和建筑施工工作的完美配合。由于設(shè)計(jì)和施工之間的有力銜接配合，施工單位可提前對(duì)潛藏問(wèn)題和設(shè)計(jì)組之間共同交流，將隱患扼殺在搖籃中?；谏鲜鏊裕ぷ餍时銜?huì)大幅度提升，設(shè)計(jì)單位和施工單位之間的合作，并且期間相互交流和探索發(fā)現(xiàn)，一同成長(zhǎng)、一同進(jìn)步，全員專(zhuān)業(yè)水平也會(huì)邁上嶄新臺(tái)階。施工一體化機(jī)制形成，業(yè)主一方會(huì)明確對(duì)承包單位的相關(guān)要求，以功能性要求和成本控制要求最為典型。因?yàn)榭偝杀締挝恢械脑O(shè)計(jì)任務(wù)和施工任務(wù)繁重，通過(guò)設(shè)計(jì)施工一體化操作，便可有力減少工作過(guò)程中的偏差和失誤、設(shè)計(jì)施工一體化機(jī)制形成，承包商優(yōu)化設(shè)計(jì)方案會(huì)變得愈加完善，而后施工技術(shù)創(chuàng)新力倍增，不僅如此，也會(huì)為業(yè)主和承包商進(jìn)行成本降低、節(jié)約資金，利潤(rùn)空間得以擴(kuò)充。

5 基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計(jì)施工一體化應(yīng)用方案

BIM技術(shù)的重中之重便是借助三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行相應(yīng)模型建立，而后錄入數(shù)據(jù)信息內(nèi)容，此類(lèi)模型信息具備著隨時(shí)調(diào)用特點(diǎn)和修改特點(diǎn)等。設(shè)計(jì)、施工人員應(yīng)該在三維設(shè)計(jì)平臺(tái)上進(jìn)行相互溝通協(xié)作，一同研究施工圖的合理性，分析施工工藝要求標(biāo)準(zhǔn)和施工流程標(biāo)準(zhǔn)等。

設(shè)計(jì)與施工過(guò)程中，二者共用統(tǒng)一模型。設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員借助BIM軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行常態(tài)化模型建立，在單板模型完成后要提供一定檢查視口，供施工人員分析。負(fù)責(zé)施工的工作人員通過(guò)視口檢查后給予針對(duì)性整改建議，在BIM模型上做好標(biāo)記，然后傳遞到施工人員一方，最后由設(shè)計(jì)者統(tǒng)一修改確定。需要注意的是，在整個(gè)施工過(guò)程中，在所難免地會(huì)遇到相關(guān)實(shí)際問(wèn)題和施工難點(diǎn)，這些都要在模型上面標(biāo)記好，設(shè)計(jì)人員需要和施工人員之間通力合作且全面配合，及時(shí)給出科學(xué)有效的建議，在模型上做好補(bǔ)添。

使用BIM技術(shù)對(duì)整個(gè)建筑施工方案予以論證，設(shè)計(jì)、施工人員二者憑借模型對(duì)建筑局部細(xì)節(jié)加以探索研究，經(jīng)過(guò)反復(fù)推敲之后，分析建筑設(shè)計(jì)、建筑施工階段內(nèi)需要處理的要點(diǎn)。通過(guò)BIM技術(shù)高效使用，對(duì)不同種類(lèi)操作方案進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比操作，借助模擬分析模式和數(shù)據(jù)對(duì)比模式等，篩選出方案優(yōu)劣點(diǎn)所在，遵循擇優(yōu)而取原則。設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)修改一般來(lái)說(shuō)都是以業(yè)主反饋為基礎(chǔ)的，合理使用BIM技術(shù)，建筑工程項(xiàng)目重點(diǎn)問(wèn)題便會(huì)快速“浮出水面”，各方均可直觀(guān)了解問(wèn)題，這樣一來(lái)，便節(jié)省了決策時(shí)間，提升了工作質(zhì)量和效率。

設(shè)計(jì)與施工的運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程，BIM技術(shù)中不是老舊式圖紙，主要將BIM模型和模型中數(shù)據(jù)信息作為重點(diǎn)事項(xiàng)，參與者會(huì)將模型數(shù)據(jù)信息內(nèi)容視為核心核定標(biāo)準(zhǔn)，繼而對(duì)模型、數(shù)據(jù)等實(shí)施有效更新和優(yōu)質(zhì)維護(hù)。另外，圖紙和資料都是BIM“附屬品”，可直接從模型中進(jìn)行調(diào)動(dòng)使用，既方便、又快捷。

BIM設(shè)計(jì)施工一體化機(jī)制形成，可從根本上降低因?yàn)樵O(shè)計(jì)修改而產(chǎn)生的資源浪費(fèi)情況，借助平臺(tái)軟件的合理使用和投入，對(duì)各方資源予以高效整合，這樣一來(lái)，通過(guò)軟件資源共享、利用，平穩(wěn)降低施工階段內(nèi)的操作不穩(wěn)定性，項(xiàng)目管理工作也因此變得愈加順暢。設(shè)計(jì)類(lèi)軟件優(yōu)異性明顯，通過(guò)在平臺(tái)上運(yùn)作，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換效率更高，效果更好。

6 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，BIM技術(shù)在現(xiàn)有設(shè)計(jì)施工一體化工作中的應(yīng)用處于初級(jí)發(fā)展階段，從現(xiàn)有情況來(lái)看，成熟度不是很高。需知，對(duì)設(shè)計(jì)施工一體化造成主要影響的因素便是數(shù)據(jù)開(kāi)放和數(shù)據(jù)資源有力共享，BIM技術(shù)的出現(xiàn)有力彌補(bǔ)了傳統(tǒng)施工、設(shè)計(jì)工作中的諸多弊端和不足，讓綠色建筑發(fā)展進(jìn)程不斷加快，讓建筑設(shè)計(jì)和建筑施工一體化進(jìn)程不斷加快，遵循可持續(xù)發(fā)展原則，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)質(zhì)銜接和聯(lián)動(dòng)，其對(duì)時(shí)代、社會(huì)發(fā)展起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用。

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