BIM 技術(shù)在綠色建筑全生命周期中的應(yīng)用

孔 偉

（山東雄獅建筑裝飾股份有限公司，山東滕州 277599）

0 引言

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使人們對居住條件的要求越來越高。建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，使我國的能源消耗逐漸超過一些發(fā)達(dá)國家，由此帶來的環(huán)境問題越來越受到重視，綠色環(huán)保又節(jié)約能源的建筑成為未來的發(fā)展趨勢。

BIM（Building Information Modeling，建筑信息模型）起源于建筑行業(yè)，由充足信息構(gòu)成以支持新產(chǎn)品開發(fā)管理，并可由計算機(jī)應(yīng)用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型，即數(shù)字技術(shù)支撐的對建筑環(huán)境的生命周期管理。它是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具。目前我國的BIM 技術(shù)應(yīng)用處于初級階段，在構(gòu)建綠色建筑理念的同時還要重視建筑的全生命周期管理。

1 綠色建筑和全生命周期管理

21 世紀(jì)以來，發(fā)達(dá)國家的建筑業(yè)快速發(fā)展，對能源消耗問題也開始重視起來。綠色建筑不是指環(huán)境綠化，它是指環(huán)保的、在堅持生態(tài)平衡的原則下打造的生態(tài)建筑，利用各種有效資源，以節(jié)能、環(huán)保的方式貼近生活和自然。由于各個國家的經(jīng)濟(jì)水平、生活方式、生活環(huán)境的不同，在國際上也有不同的標(biāo)準(zhǔn)。在美國，綠色建筑被稱為可持續(xù)的綠色建筑，是有利用和回收價值的建筑。綠色建筑可以減少對自然環(huán)境的污染，還可以節(jié)約能源；綠色建筑能打造安全、健康、舒適的生活空間，人與自然親和并具有發(fā)展的可持續(xù)性。建筑的建設(shè)過程就是能源消耗的過程，建筑會影響周邊的自然環(huán)境。經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，對建筑的質(zhì)量與品味也在提升，相應(yīng)的能源消耗也急劇上升。能源消耗使空氣中的二氧化碳越來越多，破壞了生態(tài)平衡。在國內(nèi)推行綠色建筑，利用太陽能、水資源循環(huán)等以減少二氧化碳排放，緩解能源不足和全球氣候變暖的壓力。

綠色建筑即生態(tài)建筑，它的外部生態(tài)系統(tǒng)建造結(jié)構(gòu)為人們提供更加舒適、安全、健康的生活環(huán)境，建筑外的環(huán)境要通過科學(xué)技術(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計，運用自然通風(fēng)、自然采光、水循環(huán)利用等高新技術(shù)。選址時要合理規(guī)劃，資源要循環(huán)利用，在減少有害氣體排放的基礎(chǔ)上使建筑環(huán)境更加適宜人們居住。室內(nèi)環(huán)境的設(shè)計要根據(jù)地域的實際情況，通過規(guī)劃、設(shè)計、生活環(huán)境的配套設(shè)施來提高舒適程度。

建筑的全生命周期是將工程設(shè)計、招標(biāo)、施工、竣工以及后期的物業(yè)管理形成一個完整的管理體系，創(chuàng)建管理信息平臺，防止工程建設(shè)各個階段的信息丟失?，F(xiàn)在的建筑工程具有技術(shù)含量高、施工期長、風(fēng)險系數(shù)高、涉及部門多等特點，因此建筑全生命周期的劃分尤為重要，可將其分為規(guī)劃、設(shè)計、施工、運營等階段。

2 BIM 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

BIM 技術(shù)集成各個建筑項目的數(shù)據(jù)模型，不僅能通過3D建模體現(xiàn)效果，更能通過4D、5D 進(jìn)行效果展現(xiàn)，還可以運用信息模型實現(xiàn)工程進(jìn)度和施工預(yù)算管理。目前我國BIM 軟件處于初級階段，但在“鳥巢”“水立方”等建筑工程成功采用了BIM 技術(shù)。國內(nèi)的軟件公司也在將BIM 技術(shù)運用到綠色建筑的道路上不斷探索，但是受限于技術(shù)水平，國產(chǎn)的BIM 軟件標(biāo)準(zhǔn)影響了BIM 整體的模型效果。

3 BIM 技術(shù)在綠色建筑上的應(yīng)用

環(huán)境綠化越來越受到人們重視，為綠色建筑的設(shè)計提供了基礎(chǔ)，BIM 技術(shù)的應(yīng)用，促進(jìn)了綠色建筑理念的發(fā)展。在綠色、可持續(xù)的設(shè)計理念下，BIM 的優(yōu)點凸顯出來。BIM 技術(shù)可以對建筑的采光、氣流、通風(fēng)進(jìn)行模擬分析，從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保設(shè)計。BIM 技術(shù)的優(yōu)勢和綠色建筑概念有極其相似的契合點，因為BIM 和綠色建筑都重視生命周期，綠色建筑關(guān)注生命周期的節(jié)約能源、節(jié)約資源和生態(tài)環(huán)保等問題，BIM 技術(shù)實施過程中從設(shè)計規(guī)劃、施工、運行到維護(hù)階段都與綠色建筑生命周期相契合。而且BIM 技術(shù)的幾大軟件都涉及建筑設(shè)計和運行管理，對其綠色性能進(jìn)行精準(zhǔn)分析，從而縮短評估時間，全面實現(xiàn)工程設(shè)計的優(yōu)化。

目前，許多發(fā)達(dá)國家的商業(yè)建筑都已經(jīng)是綠色建筑，并已開始應(yīng)用于居民住宅方面。BIM 技術(shù)的應(yīng)用大大降低了建筑成本，并且提高了綠色建筑的價值。根據(jù)調(diào)查，許多發(fā)達(dá)國家的居民主動要求將BIM 技術(shù)運用到綠色建筑中去，由此可見BIM 技術(shù)在綠色建筑的發(fā)展前景非?？捎^。

4 BIM 在綠色建筑工程項目各階段的應(yīng)用

隨著科技的發(fā)展，BIM 技術(shù)也不斷進(jìn)步。結(jié)合設(shè)計師和工程師的寶貴經(jīng)驗，BIM 技術(shù)實現(xiàn)了自主設(shè)計、建設(shè)、施工、維護(hù)的全過程。設(shè)計階段在綠色建筑的理念下完成，以往的平面設(shè)計圖繪制不僅用時長，還難以保證質(zhì)量，業(yè)主從從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個層面都無法直觀了解設(shè)計是否具有可行性。BIM 技術(shù)結(jié)合了業(yè)主、設(shè)計師、工程師和施工單位的實際情況展開一個相互交流的平臺，根據(jù)自然環(huán)境和當(dāng)?shù)貙嶋H情況考慮建筑生命周期的成本。對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑環(huán)境，BIM 技術(shù)更能展現(xiàn)其優(yōu)勢。

首先在設(shè)計工作開展時，BIM 要建立一個實時的數(shù)據(jù)資料庫，從項目開工時開始不斷積累和更新數(shù)據(jù)。通過BIM 平臺的溝通，設(shè)計方案要根據(jù)實際情況而改變。設(shè)計圖紙時要加強(qiáng)各個專業(yè)團(tuán)隊的協(xié)作，避免各專業(yè)不必要的沖突。BIM 技術(shù)空間協(xié)調(diào)性和設(shè)計時間縮短要超過傳統(tǒng)的設(shè)計，并且，BIM 技術(shù)可以精確地統(tǒng)計工程量，減少錯誤的發(fā)生。

歐洲建筑公司通過30 多個項目總結(jié)出運用BIM 技術(shù)的優(yōu)勢：造價精確度控制在3%以內(nèi)，設(shè)計時間縮減60%以上。BIM 建模與專業(yè)軟件結(jié)合，運用3D 視覺效果從空間的角度看，可以對建筑的性能進(jìn)行分析，比如采光、日照、建筑附近的環(huán)境等。通過BIM 技術(shù)的精準(zhǔn)測算大大減少了預(yù)算成本，實現(xiàn)設(shè)計過程節(jié)約能源的標(biāo)準(zhǔn)。施工時BIM 技術(shù)中的4D 模擬可以將工程的施工過程和3D 視覺效果相結(jié)合，對工程進(jìn)行模擬。4D 模擬可以根據(jù)技術(shù)手段分為的幾個部分快速的施工，可以實時看到施工進(jìn)度表和多套施工方案；施工監(jiān)理可以隨時把安檢的情況形成報告錄入4D 信息模型里，使施工過程中人力、材料的消耗情況一目了然；用4D 的三維立體可視化效果對整個綠色建筑的施工過程進(jìn)行模擬，效果更加逼真。綠色建筑的建設(shè)后期要進(jìn)行維護(hù)階段，其最終目的是為了更好地運營下去，建筑運營階段消耗的能源和成本是建筑生命周期的重要環(huán)節(jié)。根據(jù)BIM 技術(shù)提供的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)可對綠色建筑進(jìn)行更好的運營維護(hù)，制定維護(hù)方案。比如在綠色建筑使用前可以利用BIM 技術(shù)對其進(jìn)行測試，然后得出的數(shù)據(jù)在移交時可以和BIM 建模一起被轉(zhuǎn)走。項目運行時為了解決建筑內(nèi)的通風(fēng)問題，首先要合理規(guī)劃空調(diào)的布置和空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模，然后定期清理空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，對周圍的設(shè)備管線的位置都有一定的了解。BIM 建模可以提高建筑的性能，從而降低整個建筑運營成本和維護(hù)費用。BIM 技術(shù)在運營維護(hù)方面起著重要作用，并且還可以利用BIM 系統(tǒng)對突發(fā)災(zāi)害時的狀況進(jìn)行模擬，進(jìn)而分析發(fā)生災(zāi)害的原因和制定相應(yīng)的應(yīng)急措施。

建筑業(yè)的發(fā)展使工程項目的復(fù)雜程度越來越高，根據(jù)我國對自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展方針，綠色建筑已然成為一種發(fā)展趨勢。BIM 為建筑工程和不同專業(yè)提供一個理想的協(xié)作平臺進(jìn)行交流，在BIM 技術(shù)的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫里，不同專業(yè)的人員可以在設(shè)計、施工、管理維護(hù)階段隨時進(jìn)行訪問，了解施工進(jìn)度、消耗成本信息、財務(wù)狀況等數(shù)據(jù)。BIM 還為項目施工方提供一個操作平臺，可以輸入所需要的數(shù)據(jù)，然后模擬施工的過程。財務(wù)部門可以通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)隨時查看消耗成本等。BIM 提供的平臺改變了傳統(tǒng)的協(xié)作模式，更利于各不同專業(yè)的協(xié)同作業(yè)。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過對BIM 技術(shù)概念的闡述，了解到BIM 是建筑項目生命周期的一個管理理念，它能提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，建立協(xié)作平臺。可以用4D 可視化建模對項目設(shè)計、施工、運營以及維護(hù)等不同階段進(jìn)行模擬顯示，進(jìn)而提高工作效率，減少成本消耗。