綠色建筑全壽命周期中BIM技術應用探究

王凱，左飛，袁小永 （安徽國防科技職業(yè)學院城市建設學院，安徽 六安 237011）

1 引言

當前建筑行業(yè)依然是我國經濟發(fā)展的支柱產業(yè)，據(jù)國家統(tǒng)計局2018年度統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，其經濟規(guī)模占目前國民經濟總量的6.87%。建筑業(yè)的發(fā)展帶來相關產業(yè)的升級，同時也帶來高能耗和高污染，為了保持可持續(xù)發(fā)展，促進建筑與環(huán)境的協(xié)調，2005年住建部發(fā)布了《建設部關于推進節(jié)能省地型建筑發(fā)展的指導意見》，首次提出節(jié)能建筑，第二年住房和城鄉(xiāng)建設部正式頒布了《綠色建筑評價標準》。但是隨著工程項目的復雜化、參建人員的多樣化，建筑后期的綜合運營及其測試，使得綠色建筑不僅僅停留在項目的最終成果，基于全壽命周期的綠色建筑管理越來越受到行業(yè)的重視。同時全壽命周期的管理涉及的系統(tǒng)復雜，管理周期較長、對于管理中的信息反饋，調整較為不便，加之相關技術手段的落后，無法滿足綠色建筑的發(fā)展要求。那么在信息化背景下，應運而生BIM技術，彌補了綠色建筑在全壽命周期管理的不足，特別是利用BIM技術的可視化、調整簡便、重視前期規(guī)劃、結果導向等優(yōu)勢，使得綠色建筑在生命周期中的管理成本降低，效率提高，大大縮短了工程建設周期，對協(xié)調各專業(yè)各系統(tǒng)之間的信息傳遞有巨大的優(yōu)勢，可以說BIM技術對于綠色建筑的發(fā)展是一次革命。因此探究BIM技術在綠色建筑的應用是未來研究重點和趨勢。

2 綠色建筑全壽命周期及BIM技術界定

2.1 建筑全壽命周期

建筑全壽命周期是將建筑物立項、設計、施工、后期運用管理等各個環(huán)節(jié)基于項目的風險、成本、技術要求、參與方進行合理劃分，形成銜接良好的管理平臺。使得項目在管理的過程中不同環(huán)節(jié)、不同人員實現(xiàn)信息共享，提高管理綜合效率和質量，極大地改善管理水平，提高工程質量。交流對象之間的感情，不利于后續(xù)交流的繼續(xù)發(fā)展以及形成固定的交流通道。同時交流中傳達的信息量過大，接受者無法快速地對有效信息篩選，交流中交流對象過多，隨意性比較強，缺乏長期效應。

2.2 綠色建筑

綠色建筑既是一種技術要求，更是一種理念表達。2006年住建部在《綠色建筑評價標準》中對綠色建筑進行了定義：綠色建筑是指在建筑全生命周期內，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，促進人、自然、建筑相互協(xié)調。明確了綠色建筑周期范圍、特點和要求。也是目前大部分綠色建筑的基本評判標準，所以綠色建筑既需要建筑物本身節(jié)能綠色環(huán)保，也需要和建筑環(huán)境以及未來入住的人進行協(xié)調自然，同時綠色建筑不僅僅體現(xiàn)在項目建設，項目全壽命結束以后，建筑物如何回收利用也是未來綠色建筑需要考慮的重要因素。

2.3 BIM技術

BIM（Building Information Modeling）全稱建筑信息模型，由伊士曼（Eastman）教授于1975年首次提出，到21世紀初BIM隨著互聯(lián)網技術發(fā)展才得到運用和推廣。BIM是運用三維建模技術，對工程項目從設計到施工，以及后期的效果演示等不同階段的工作所涵蓋的信息進行全面的表達。項目的參建人員可以通過BIM模型對項目進行全過程動態(tài)的管理和控制，前期可以模擬項目建設過程及時發(fā)現(xiàn)問題，在實施過程也可以隨時發(fā)現(xiàn)問題隨時修改，大大提高了項目實施的效率，減少了變更，縮短建設周期，強化了不同專業(yè)之間的協(xié)調和信息共享，最大限度地實現(xiàn)各方利益最大化。針對綠色建筑的全壽命周期，BIM模型可提供不同階段的項目信息，幫助決策者做出合理判斷，模型屬于動態(tài)，可以進行不斷的調整，達到最優(yōu)目標。

3 BIM技術應用在綠色建筑全壽命周期的運行機制

可以簡單將綠色建筑壽命周期劃分4個階段（規(guī)劃階段、設計階段、施工階段、運營階段），利用BIM技術特點（可視化、協(xié)調性強、模擬性、實時優(yōu)化），實現(xiàn)項目的成本優(yōu)勢、資源優(yōu)勢、能耗優(yōu)勢、質量優(yōu)勢、環(huán)境優(yōu)勢、再循環(huán)優(yōu)勢，最終提高競爭優(yōu)勢。其分解機理如下圖。

BIM技術應用在綠色建筑全壽命周期中運行機制

4 應用優(yōu)勢及不足

4.1 應用優(yōu)勢

BIM技術的特點決定了它和以往項目建設過程的不同，在綠色建筑的全面壽命周期過程中不同階段可以體現(xiàn)出BIM技術的巨大優(yōu)勢，對于綠色建筑中繁復的信息，BIM模型可以很好的表達，對于抽象結論，比如：資源的利用率、透光率、周邊環(huán)境、資源等可以利用三維一些功能軟件很好地進行效果直觀表達。

4.1.1 BIM技術在綠色建筑規(guī)劃階段的應用優(yōu)勢

綠色建筑在規(guī)劃階段主要是項目的立項和可研分析。這一過程中需要考慮到自然氣候、地貌等客觀環(huán)境因素對建筑物實施的影響。以往這些都是通過調研、資料收集等手段進行論證分析，這一過程極其漫長，效率低下，準確度不高。也是前期規(guī)劃的難點，同時值得注意的是，環(huán)境因素的分析，數(shù)據(jù)量大，處理較為難，需要數(shù)據(jù)的原始積累和儲備，但是可以通過引入BIM技術，進行模型設計導入以往的相關參數(shù)，對建筑物環(huán)境因素進行分析和研究，不僅縮短了時間，同時由于不同數(shù)據(jù)的模擬，還提高了分析結果的可靠性，為項目的論證和立項提供了有效的依據(jù)。

4.1.2 BIM技術在綠色建筑設計階段的應用優(yōu)勢

設計階段綠色建筑的重要階段，設計人員需要依據(jù)設計標準和建設需求對建筑進行設計，通過圖紙的形式展現(xiàn)?，F(xiàn)在設計人員大多使用的是二維設計，最大缺陷就是不可視化，建設人員無法直觀地感受建筑物的效果，參數(shù)細節(jié)往往需要文字注釋，需要施工人員不斷比對現(xiàn)場做出調整，不利于施工效率。同時設計人員如果不經常進入施工現(xiàn)場，只靠溝通，設計和施工往往會存在障礙和誤區(qū)。

但是BIM技術的實施將二維變成了三維，更加接近于項目的實施成果，施工人員目標明確，同時參數(shù)的表示可以在建筑模型中表達，施工人員更易獲得相關信息，提高建設速度。同時設計人員建立了三維模型，可以幫助設計人員更為直觀地了解環(huán)境、資源、節(jié)能等要素關系，設計更為符合施工現(xiàn)場和綠色標準。

4.1.3 BIM技術在綠色建筑施工階段的應用優(yōu)勢

施工環(huán)節(jié)是BIM技術能夠發(fā)揮其最大優(yōu)勢的階段，通過BIM模型的構建，施工人員可以進行現(xiàn)場模擬，做好前期準備，同時依據(jù)模型進行施工現(xiàn)場布置，特別是針對項目中需要考慮的綠色標準，施工人員可以有效進行對比分析，做好碰撞檢測，降低施工成本。BIM技術運用可實現(xiàn)現(xiàn)場采光、照明、通風等數(shù)據(jù)收集，實現(xiàn)模擬和現(xiàn)場對比，幫助施工人員更好地理解設計意圖，減少工程不必要的變更。

4.1.4 BIM技術在綠色建筑成本分析中的應用優(yōu)勢

成本分析是工程管理的重要流程，也是較為復雜一個環(huán)節(jié)，引入BIM技術以后，BIM模型中對項目的基本信息進行了表達，可以直接進行總價，分部分項等預算的統(tǒng)計和分析，通過實際花費和模型預估進行比對，很好地進行費用控制，幫助決策者進行問題分析，快速找到原因，特別是環(huán)境變化、能耗變化對成本的影響，可以有效保證節(jié)能、環(huán)保等費用的合理支出。

4.2 不足

4.2.1 BIM技術儲備不足

目前我國BIM開發(fā)處于初級階段，軟件開發(fā)商基于國外平臺（Autodesk）開發(fā)的相關軟件，進行二次開發(fā)，開發(fā)深度淺，設計人員使用的軟件數(shù)量有限。其次針對專業(yè)性的開發(fā)不夠，綠色建筑物中涉及環(huán)保、綠化等相關信息的表達過于簡單，需要使用者注釋，帶來不便。最后BIM技術開發(fā)很多基于模型，模型庫的建立與國外相比目前還有很大差距，加之不同BIM開發(fā)企業(yè)之間各自為陣，未能交互聯(lián)系，形成合力。

4.2.2 推廣不足

目前BIM軟件和相關技術的推廣主要集中在企業(yè)推銷上面，國家對于BIM進行了政策引導，教育部和人事部2019年新增BIM建模師等職業(yè)，建立了BIM職業(yè)資格認證。但是考慮到BIM技術的成本，中小企業(yè)采取消極態(tài)度，未能有效推廣開，后續(xù)需要國家政府在建筑實施、設計等過程進行制度制定和要求。

4.2.3 從業(yè)人員認識不足

從設計和施工很多從業(yè)人員，對BIM技術有排斥心理，認為新技術影響自己工作的習慣、同時學習新技術需要時間和精力，從業(yè)人員持否定態(tài)度，企業(yè)自身考慮到成本也未能引起重視，BIM技術的效果需要時間積累，所以BIM應用不能很好開展。未來需要政府、企業(yè)、個人聯(lián)動強化培訓、建立獎懲機制，認識到BIM是建筑業(yè)發(fā)展趨勢，從根本上改變BIM技術應用難的狀況。

5 結語

全壽命周期中的綠色建筑，對技術提出了新的要求和挑戰(zhàn)，可以看到BIM技術的運用可以很好地幫助決策人員、設計人員、施工人員對工程項目做出合理優(yōu)化，有利于實現(xiàn)建筑用地規(guī)劃，降低能耗，節(jié)約材料和提供技術支持。隨著研究的深入，BIM技術必將發(fā)揮其優(yōu)勢，促進綠色建筑的發(fā)展，對后續(xù)生態(tài)保護和建筑回收利用產生巨大影響。