BIM技術(shù)在可持續(xù)綠色建筑全生命周期中的應(yīng)用研究

郎 垚

華建集團(tuán)上海建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200041

可持續(xù)綠色建筑不僅符合新時(shí)期社會(huì)發(fā)展方向，同時(shí)還可以滿足人們?nèi)找嬖鲞M(jìn)的居住需求，所以如何提高可持續(xù)綠色建筑質(zhì)量成為該領(lǐng)域最為重視的問(wèn)題。就目前實(shí)際情況來(lái)看，BIM技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用十分廣泛，但在可持續(xù)綠色建筑中的應(yīng)用還存在一些問(wèn)題亟待解決，未能將這一技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用充分發(fā)揮出來(lái)，這對(duì)建筑行業(yè)的未來(lái)發(fā)展十分不利。因此，將BIM技術(shù)與綠色建筑有效結(jié)合，并進(jìn)行深入研究與分析，具有十分深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。

1 相關(guān)概念的基本闡述

1.1 BIM技術(shù)基本內(nèi)涵

所謂的BIM技術(shù)，通俗來(lái)說(shuō)就是指一種數(shù)據(jù)化工具，通常也被稱為建筑信息模型技術(shù)，主要應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)建造管理，實(shí)現(xiàn)在工程策劃、運(yùn)行和維護(hù)中信息數(shù)據(jù)之間的有效傳遞，不僅可以幫助技術(shù)人員正確評(píng)估建筑信息，同時(shí)還有助于提高生產(chǎn)效率以及節(jié)約資金。具體來(lái)說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)是以建筑項(xiàng)目的各項(xiàng)信息為基礎(chǔ)，通過(guò)將實(shí)際存在的信息數(shù)據(jù)輸入電腦，然后生成數(shù)字信息，進(jìn)而模擬出真實(shí)的建筑工程結(jié)構(gòu)，因此其具有信息完整性、關(guān)聯(lián)性、可視化等優(yōu)勢(shì)特征。就目前實(shí)際情況來(lái)看，因?yàn)槲覈?guó)《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》處于編制過(guò)程中，所以對(duì)于BIM技術(shù)的定義基本上是引用美國(guó)國(guó)家BIM標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 全生命周期的內(nèi)容

全生命周期是一個(gè)比較寬泛的概念，其在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中主要是指一種交易理念和理論，但具體到綠色建筑體系中，其更多的是指從建筑項(xiàng)目初期一直到竣工完結(jié)的整個(gè)過(guò)程都需要將新技術(shù)、新理念貫穿其中的一種管理手段。在實(shí)行全生命周期管理時(shí)，往往需要從建筑本身需求出發(fā)，注重能源的節(jié)約以及環(huán)境的保護(hù)，要將環(huán)保理念融入到建筑施工的全過(guò)程，盡可能地降低環(huán)境負(fù)荷。除此之外，還需要考慮到水環(huán)境和用水效率、建造選址、建筑材料、室內(nèi)環(huán)境、運(yùn)營(yíng)維護(hù)、能源效率等各項(xiàng)因素。從另一個(gè)層面分析來(lái)看，建筑全生命周期是指將工程項(xiàng)目看作一個(gè)整體，然后借助相應(yīng)的信息平臺(tái)，進(jìn)行全方位立體化管理的手段。

1.3 可持續(xù)綠色建筑內(nèi)涵

綠色建筑是現(xiàn)階段建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向，其主要是指在建筑施工、竣工到結(jié)束的整個(gè)過(guò)程，都可以最大化地實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)等目的，同時(shí)還能給人類提供舒適的居住空間，這樣的建筑就被稱為綠色建筑。而可持續(xù)綠色建筑則是在原有基礎(chǔ)之上，更加注重環(huán)境負(fù)荷的有效降低，以及倡導(dǎo)減少能耗、降低污染、保護(hù)健康等理念，想要構(gòu)建可持續(xù)綠色建筑，往往需要結(jié)合不同區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)，并綜合考慮當(dāng)?shù)鼐用駥?shí)際需求。從某種程度上來(lái)說(shuō)，可持續(xù)綠色建筑將成為未來(lái)建筑的主導(dǎo)趨勢(shì)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)其深入研究與分析。

2 BIM技術(shù)下可持續(xù)綠色建筑全生命周期管理

2.1 BIM+綠色規(guī)劃

就現(xiàn)階段實(shí)際情況來(lái)看，BIM技術(shù)在可持續(xù)綠色建筑中有著非常突出的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)提升建筑施工質(zhì)量、強(qiáng)化建筑各項(xiàng)性能起到了重要作用。具體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在工程項(xiàng)目規(guī)劃過(guò)程中就具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，將BIM與GPS有效結(jié)合，可以更準(zhǔn)確地獲取到建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的各項(xiàng)建筑信息情況，以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境情況，比如氣候、地理、周邊環(huán)境、交通流量等等內(nèi)容。通過(guò)對(duì)這些信息數(shù)據(jù)的分析與評(píng)估，不僅可以幫助工程人員更好的制定場(chǎng)地規(guī)劃方案，提高方案的可行性與穩(wěn)定性，同時(shí)還能夠有效應(yīng)對(duì)各種規(guī)劃問(wèn)題，比如定量分析不足、定性分析過(guò)重等等。所以說(shuō)，將BIM技術(shù)融入到綠色規(guī)劃當(dāng)中，具有十分重要的意義。

2.2 BIM+綠色設(shè)計(jì)

2.2.1 綠色分析

BIM技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)階段所起的作用同樣不可忽視，其中以綠色分析為首要前提，想要保證綠色建筑設(shè)計(jì)工作的順利完成，就必須要注重綠色分析。具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行綠色建筑設(shè)計(jì)時(shí)，可將BIM模型傳遞至綠色分析軟件當(dāng)中，然后借助聲光熱風(fēng)等工具進(jìn)行各項(xiàng)信息的分析，包括能源損耗、熱量損耗等內(nèi)容，并依照分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行綠色建筑的合理設(shè)計(jì)，包括對(duì)建筑開(kāi)窗設(shè)置、樓距、朝向等方面的改進(jìn)與優(yōu)化，盡可能地降低環(huán)境負(fù)荷，提高對(duì)自然能源的利用率，從而為人們帶來(lái)更加綠色健康的居住環(huán)境。除此之外，還可以借助仿真模擬空調(diào)、給排水等系統(tǒng)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)這些系統(tǒng)的能耗進(jìn)行分析，以確保建筑設(shè)計(jì)符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.2 碰撞檢查

一般情況來(lái)說(shuō)，建筑工程施工過(guò)程中會(huì)運(yùn)用到非常多的材料和零部件，為了防止突發(fā)情況而導(dǎo)致材料不夠用的現(xiàn)象，很多企業(yè)都會(huì)準(zhǔn)備高出實(shí)際需求的材料數(shù)量，這難免會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)。通過(guò)相關(guān)分析可以發(fā)現(xiàn)，施工階段發(fā)生碰撞是導(dǎo)致材料損耗大的主要原因之一，為了盡可能地避免這一情況的發(fā)生，就必須要注重對(duì)施工階段的碰撞檢查。而B(niǎo)IM技術(shù)在這項(xiàng)工作中可以發(fā)揮非常大的作用，基于BIM全專業(yè)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)各機(jī)電專業(yè)的全面審查與分析，及時(shí)檢測(cè)出是否存在空間沖突，并得出完整的碰撞報(bào)告，方便管理人員迅速做出調(diào)整與應(yīng)對(duì)。

2.2.3 成本管控

在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，還涉及到概預(yù)算的內(nèi)容，也就是結(jié)合設(shè)計(jì)方案給出一個(gè)大概的資金預(yù)算方案，為后續(xù)資金使用與分配奠定基礎(chǔ)。在這一階段，可以利用BIM的一模到底優(yōu)勢(shì)，將BIM模型傳遞至造價(jià)軟件當(dāng)中，然后再自動(dòng)生成算量模型，這樣便可以迅速計(jì)算出該工程項(xiàng)目的清單量，從而為限額設(shè)計(jì)提供有效引導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)建筑成本的有效管控。此外，當(dāng)變更設(shè)計(jì)方案之后，相關(guān)的統(tǒng)計(jì)報(bào)表及工程量都會(huì)隨之發(fā)生變化，這樣不僅可以降低人員的工作量，更重要的是還可以提高工程量統(tǒng)計(jì)的進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的精準(zhǔn)控制與管理，促使成本統(tǒng)計(jì)工作更加精細(xì)化發(fā)展，如此方可盡快落實(shí)可持續(xù)綠色建筑建設(shè)[1]。

2.2.4 三維交底

通過(guò)對(duì)建筑項(xiàng)目的相關(guān)分析可以發(fā)現(xiàn)，在具體施工過(guò)程中，各專業(yè)構(gòu)件關(guān)系復(fù)雜，如果不借助相關(guān)設(shè)備進(jìn)行分析，而只是依靠文字和二維圖紙，是很難保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，這個(gè)時(shí)候就可以借助BIM模型來(lái)完成這一工作，由于該技術(shù)具有可視化和參數(shù)化的優(yōu)勢(shì)，在進(jìn)行各專業(yè)構(gòu)件分析時(shí)，可采用三維文檔、模型和動(dòng)畫(huà)等形式來(lái)呈現(xiàn)各專業(yè)構(gòu)件的關(guān)系，并將其應(yīng)用到設(shè)計(jì)交底會(huì)議之上，輔助各參建方溝通。采用這種方式，可以讓各參建方更直觀地看到建筑內(nèi)部具體情況，并了解各構(gòu)件之間的關(guān)系，這樣既方便人員之間的溝通，節(jié)省時(shí)間成本，而且還能有效提高會(huì)議現(xiàn)場(chǎng)的整體開(kāi)展效果。

2.2.5 綠色材料數(shù)據(jù)庫(kù)

一般情況來(lái)說(shuō)，在綠色建筑設(shè)計(jì)階段，材料準(zhǔn)備也是非常重要的一項(xiàng)內(nèi)容，如果設(shè)計(jì)企業(yè)與材料供應(yīng)商之間缺乏完善的信息共享渠道，就很有可能造成一些好的綠色建材不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，使得綠色建筑的最終呈現(xiàn)效果受到影響。這個(gè)時(shí)候就需要加強(qiáng)對(duì)BIM技術(shù)的有效運(yùn)用，可以構(gòu)建一個(gè)綠色材料BIM數(shù)據(jù)庫(kù)，將市場(chǎng)信息、模型信息、材料信息等傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，這樣便可以實(shí)現(xiàn)信息共享。借助這一數(shù)據(jù)庫(kù)，供應(yīng)商可以更全面地掌握工程項(xiàng)目的實(shí)際需求，而采購(gòu)人員也可以借助平臺(tái)完成材料采購(gòu)工作。

2.3 BIM+綠色建造

2.3.1 施工模擬

在綠色建筑建造施工過(guò)程中，BIM技術(shù)也有著很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。由于施工過(guò)程中涉及到的施工環(huán)節(jié)非常多，人員也比較雜，因此很難保證這一過(guò)程的施工質(zhì)量。而通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的合理利用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程的有效模擬，從而將可能存在的安全隱患及時(shí)挖掘出來(lái)，并提前制定相應(yīng)的優(yōu)化方案，大大提高了綠色建筑的施工質(zhì)量。除此之外，借助BIM虛擬建造技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工流程、現(xiàn)場(chǎng)空間等方面的改進(jìn)，從而最大程度地降低施工周期，為建筑企業(yè)節(jié)省時(shí)間和資金，為綠色建筑的開(kāi)發(fā)建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

2.3.2 材料管理

材料管理是施工過(guò)程中不可忽視的一項(xiàng)內(nèi)容，一旦材料管理出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)造成材料質(zhì)量得不到保障，而且還有可能埋下施工隱患，危及人員生命安全。而B(niǎo)IM技術(shù)除了可以模擬施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況之外，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料的有效管理，只需將其與物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)終端進(jìn)行有效連接即可[2]。在這種情況下，管理人員可通過(guò)讀取BIM數(shù)據(jù)信息，以及借助移動(dòng)前端來(lái)進(jìn)行材料的監(jiān)督與管理工作，而且整個(gè)過(guò)程涉及生產(chǎn)、運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)、安裝等多個(gè)方面，可以最大程度地落實(shí)材料全周期管理，從而保證綠色材料的質(zhì)量不受影響。

2.3.3 工期管理

對(duì)于可持續(xù)綠色建筑而言，想要保證整個(gè)工程項(xiàng)目的整體效益，就必須要在合同規(guī)定期內(nèi)交付工程，而這就需要管理者注重對(duì)施工周期的有效管控，制定合理的進(jìn)度計(jì)劃表，要求各人員嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行各項(xiàng)作業(yè)，以確保項(xiàng)目按時(shí)交付。但是，傳統(tǒng)的工期管理辦法很難避免掉一些突發(fā)情況，而B(niǎo)IM技術(shù)則可以很好地解決這一問(wèn)題，將進(jìn)度計(jì)劃文件與BIM模型有效結(jié)合，就可以實(shí)施基于時(shí)間維度的施工模擬，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況及可能出現(xiàn)的沖突進(jìn)行預(yù)測(cè)，并不斷優(yōu)化施工方案，這樣便可以有效增強(qiáng)綠色建筑工期管理的精細(xì)度，從而避免出現(xiàn)工程項(xiàng)目工期延誤的情況。

2.3.4 造價(jià)管理

如前文所述，BIM技術(shù)具有信息化、集約化等特征，這也就意味著在BIM5D模型中還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的造價(jià)管理工作。具體來(lái)說(shuō)，將定額算量、人機(jī)材等內(nèi)容與BIM4D模型有效結(jié)合，便能夠建立起完善的BIM5D模型，將其運(yùn)用到造價(jià)管理中，就可以對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的施工情況予以全面了解，包括材料用量、勞動(dòng)用量、設(shè)備用量等各方面內(nèi)容，這樣才能最大程度地控制工程造價(jià)，使各項(xiàng)費(fèi)用支出都在合理范圍內(nèi)進(jìn)行。除此之外，采取BIM技術(shù)還可以及時(shí)獲取到各項(xiàng)資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)，并通過(guò)施工模擬分析以及成本數(shù)據(jù)的集成，來(lái)進(jìn)行成本數(shù)據(jù)的科學(xué)管控，從而提升建筑企業(yè)造價(jià)管理水平。

2.3.5 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理是綠色建筑施工的重中之重，想要促進(jìn)建筑工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量與效果，還必須加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目的質(zhì)量管理。就目前實(shí)際情況來(lái)看，利用BIM技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量管理時(shí)，往往需要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)：首先是事前質(zhì)量管控。由于綠色建筑施工要求較多，為確保各項(xiàng)環(huán)節(jié)有序進(jìn)行，就可以借助BIM技術(shù)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)模擬，將施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境、氣候、地形等各方面內(nèi)容呈現(xiàn)出來(lái)，保障員工更好地掌握現(xiàn)場(chǎng)情況，從而減少返工次數(shù)；其次是事中質(zhì)量管控[3]。主要是對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)關(guān)鍵部位的實(shí)施監(jiān)控，可以運(yùn)用BIM云平臺(tái)協(xié)作系統(tǒng)來(lái)完成這一事項(xiàng)，從而保證施工質(zhì)量；最后是事后質(zhì)量管控。將BIM模型與三維掃描儀進(jìn)行比較分析，便可以及時(shí)獲取到驗(yàn)收構(gòu)件的施工誤差率，從而保證綠色建筑施工質(zhì)量。

2.4 BIM+綠色運(yùn)維

BIM技術(shù)在運(yùn)營(yíng)管理工作也具有不可替代的作用，若將BIM竣工模型引入運(yùn)管系統(tǒng)當(dāng)中，不僅可以為竣工階段的負(fù)責(zé)人提供更加準(zhǔn)確、全面且詳細(xì)的建筑信息，從而保證驗(yàn)收工作的順利開(kāi)展，而且還可以借助BIM技術(shù)中的可視化特征，完成對(duì)竣工項(xiàng)目的巡檢工作，從而保證工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量達(dá)標(biāo)。具體來(lái)說(shuō)，將BIM模型與設(shè)備傳感器進(jìn)行有效連接，便可以對(duì)整棟建筑物的室內(nèi)能耗等情況進(jìn)行監(jiān)控分析，將不合理的能耗進(jìn)行及時(shí)處理，從而實(shí)現(xiàn)綠色建筑低能耗運(yùn)行。除此之外，借助BIM技術(shù)進(jìn)行固定資產(chǎn)設(shè)施的管理，還可以幫助工作人員及時(shí)獲取到這些設(shè)施設(shè)備的使用情況，并對(duì)存在故障問(wèn)題的設(shè)施進(jìn)行有效維修與處理，這樣既能夠最大程度地降低運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，同時(shí)還能夠保證建筑的安全無(wú)污染，為人民群眾提供更健康舒適的居住場(chǎng)所[4]。

3 BIM技術(shù)在可持續(xù)綠色建筑全生命周期中的展望

通過(guò)對(duì)BIM技術(shù)的深入分析與探究可以發(fā)現(xiàn)，將其應(yīng)用到可持續(xù)綠色建筑全生命周期中，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義，不僅可以提升可持續(xù)綠色建筑的整體質(zhì)量，更主要的是該技術(shù)是未來(lái)建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，所以做好BIM技術(shù)與綠色建筑的銜接工作是很有必要的。但與此同時(shí)，BIM技術(shù)在具體應(yīng)用過(guò)程中還是存在著一定的不足之處，比如對(duì)BIM技術(shù)的認(rèn)識(shí)不夠充分、對(duì)全生命周期的運(yùn)用不夠全面，導(dǎo)致BIM技術(shù)無(wú)法全方位地滲透到綠色建筑施工項(xiàng)目當(dāng)中，進(jìn)而造成綠色建筑質(zhì)量得不到保障[5]。因此，為了更好地發(fā)揮BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用價(jià)值，還必須要加強(qiáng)對(duì)這一技術(shù)的全面分析，將其貫穿到綠色建筑施工的全過(guò)程，這樣才能保證綠色建筑整體質(zhì)量達(dá)標(biāo)，并為廣大人民群眾提供舒適健康的居住場(chǎng)所，進(jìn)而推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在新時(shí)期社會(huì)背景下，深入研究BIM技術(shù)與綠色建筑的相關(guān)內(nèi)容與具體應(yīng)用，不僅有助于提高BIM技術(shù)的實(shí)施效果，增強(qiáng)可持續(xù)綠色建筑整體質(zhì)量，更有助于實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的良性發(fā)展。因此，相關(guān)研究人員務(wù)必要提高重視，充分認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)的重要性，并正確看待其在綠色建筑全生命周期中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)不合理的問(wèn)題進(jìn)行有效解決，不斷提升BIM技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，以便更好地實(shí)現(xiàn)降低能耗、節(jié)約資源等多項(xiàng)目標(biāo)。只有這樣，才能進(jìn)一步推動(dòng)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，并促進(jìn)人與自然的和諧相處。