基于BIM技術(shù)的大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)運(yùn)用探討

周智超 范征宇

摘要：為提高城市綜合交通效率并減少能源消耗，我國(guó)正大力發(fā)展高速鐵路和城際軌道交通。作為城市交通的核心，以鐵路客運(yùn)站房為代表的大型交通建筑的建設(shè)需求攀升。與此同時(shí)，我國(guó)“十三五”與“十四五”規(guī)劃均提出要進(jìn)一步加大對(duì)公共建筑的節(jié)能減排力度。BIM技術(shù)作為一種現(xiàn)代數(shù)字化工具，在大型建筑綠色設(shè)計(jì)中具有顯著優(yōu)勢(shì)，可以高效設(shè)計(jì)復(fù)雜的空間布局與結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)通過(guò)參數(shù)化建模和自動(dòng)化分析，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量與節(jié)能性能。此外，BIM技術(shù)支持仿真分析大型高鐵站建筑內(nèi)部人流、貨流、空氣流等動(dòng)態(tài)過(guò)程，為優(yōu)化出行體驗(yàn)、提高通行效率與舒適度提供依據(jù)。在綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方面，BIM技術(shù)可以精確評(píng)估與預(yù)測(cè)建筑全生命周期能耗，有助于在設(shè)計(jì)階段明確節(jié)能目標(biāo)和實(shí)施策略。文章首先概述大型交通建筑和BIM技術(shù)的基本概念，其次分析BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，接著探討基于BIM技術(shù)的大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)工作流程，并深入研究BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用，以期為未來(lái)研究提供新思路。

關(guān)鍵詞：大型交通建筑；綠色建筑；BIM技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU248.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2023）13-00-03

基金項(xiàng)目：本論文為2017—2021年度科學(xué)技術(shù)部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題“地域氣候適應(yīng)型綠色公共建筑設(shè)計(jì)技術(shù)體系”成果，項(xiàng)目編號(hào)：2017YFC0702303

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加速和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大型交通建筑作為現(xiàn)代城市和區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，對(duì)于提升出行便捷程度、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)具有重要意義［1］。然而，這類建筑在帶來(lái)諸多好處的同時(shí)，也面臨資源消耗、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等挑戰(zhàn)，因此，綠色設(shè)計(jì)理念和技術(shù)的應(yīng)用成為大型交通建筑發(fā)展的關(guān)鍵。

BIM（建筑信息模型）技術(shù)作為一種現(xiàn)代數(shù)字化工具，已在建筑行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，為設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)等各個(gè)階段的工作提供了強(qiáng)大的支持。本文將重點(diǎn)探討B(tài)IM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，以期為大型交通建筑的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒［2］。

1 大型交通建筑和BIM技術(shù)概述

1.1 大型交通建筑的定義與特點(diǎn)

大型交通建筑是指在城市和區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)中承擔(dān)重要高速鐵路交通功能的，具有較大規(guī)模和復(fù)雜功能以及高技術(shù)要求的交通設(shè)施建筑［3］。這類建筑規(guī)模龐大，通常占地面積廣闊且建筑體量巨大，承載著大量的旅客流量和高速列車班次；功能復(fù)雜，需要滿足旅客出行、列車調(diào)度、設(shè)施維護(hù)、商業(yè)服務(wù)等多種功能需求，功能布局復(fù)雜且要求高效；此外，還有較高的技術(shù)要求，涉及多種專業(yè)技術(shù)，如交通工程、結(jié)構(gòu)工程、設(shè)備工程等，必須具備高度的技術(shù)整合能力；而且運(yùn)營(yíng)管理要求嚴(yán)格，需要實(shí)現(xiàn)高效、安全、便捷運(yùn)營(yíng)與維護(hù)。同時(shí)，在規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，要充分考慮大型交通建筑對(duì)社會(huì)和環(huán)境的影響，并采取相應(yīng)的綠色設(shè)計(jì)理念和策略，以實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展［4］。

1.2 BIM技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

BIM技術(shù)在當(dāng)今的建筑行業(yè)已得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。作為一種數(shù)字化工具，BIM技術(shù)在各個(gè)階段的建筑項(xiàng)目中發(fā)揮著重要作用，包括設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)［5］。通過(guò)創(chuàng)建一個(gè)集成的三維模型，BIM技術(shù)能夠幫助建筑師、工程師和施工團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)更精確的設(shè)計(jì)和更高效的資源分配。

同時(shí)，BIM技術(shù)還有助于實(shí)現(xiàn)綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，如采用節(jié)能減排設(shè)計(jì)、材料優(yōu)化以及評(píng)估生命周期成本和環(huán)境影響。盡管BIM技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，但不同地區(qū)、不同企業(yè)的應(yīng)用程度和深度仍存在差異，部分地區(qū)和企業(yè)仍面臨技術(shù)應(yīng)用、人員培訓(xùn)和管理變革等方面的挑戰(zhàn)。總體來(lái)說(shuō)，BIM技術(shù)在建筑業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀表明了其對(duì)提高項(xiàng)目效率、降低成本、減少風(fēng)險(xiǎn)和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的巨大潛力。

2 將BIM技術(shù)運(yùn)用到大型交通建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)

BIM技術(shù)在大型高鐵站建筑綠色設(shè)計(jì)中有多方面的優(yōu)勢(shì)，為打造節(jié)能、環(huán)保、高效的交通建筑提供了有力支持。高鐵站作為交通樞紐，承擔(dān)著運(yùn)輸大量客流與貨流的任務(wù)，因此在設(shè)計(jì)中要充分考慮人流、貨流的組織管理，以及出行體驗(yàn)、通行效率與舒適度的提升。

針對(duì)大型高鐵站建筑的特點(diǎn)，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜空間布局與結(jié)構(gòu)形式的高效設(shè)計(jì)［6］。通過(guò)創(chuàng)建集成的三維模型，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、施工與運(yùn)營(yíng)各階段信息的高效共享與協(xié)同，有助于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低成本和縮短工期。同時(shí)，BIM技術(shù)通過(guò)參數(shù)化建模和自動(dòng)化分析，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量與節(jié)能性能。

此外，BIM技術(shù)支持對(duì)大型高鐵站建筑內(nèi)部人流、貨流、空氣流等動(dòng)態(tài)過(guò)程的仿真分析。這對(duì)于優(yōu)化出行體驗(yàn)、提高通行效率與舒適度具有重要意義。通過(guò)研究人流，可以合理設(shè)置出入口、通道、扶梯等設(shè)施，避免擁擠與混亂。

在大型交通建筑的綠色節(jié)能設(shè)計(jì)方面，BIM技術(shù)可以精確評(píng)估與預(yù)測(cè)建筑全生命周期能耗，有助于在設(shè)計(jì)階段明確節(jié)能目標(biāo)和實(shí)施策略［7］。同時(shí)，BIM技術(shù)支持集成設(shè)計(jì)與優(yōu)化建筑系統(tǒng)，如在供暖、通風(fēng)、空調(diào)、照明等方面實(shí)現(xiàn)節(jié)能措施的協(xié)同應(yīng)用。

此外，BIM技術(shù)還可利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，分析與挖掘歷史設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)，為綠色設(shè)計(jì)提供豐富的參考依據(jù)和智能決策支持。因此，BIM技術(shù)在大型高鐵站建筑綠色設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，為建設(shè)節(jié)能、環(huán)保、高效的交通建筑提供了有力支持［8］。

3 基于BIM技術(shù)的大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)工作流程

3.1 項(xiàng)目啟動(dòng)階段

在項(xiàng)目啟動(dòng)階段，首先要明確項(xiàng)目的綠色設(shè)計(jì)目標(biāo)和策略，包括項(xiàng)目的節(jié)能、環(huán)保、可持續(xù)性等方面的需求。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)要詳細(xì)研究和分析涉及的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和要求，以確保項(xiàng)目符合相關(guān)規(guī)定。

在此階段，還要對(duì)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行BIM技術(shù)培訓(xùn)，使他們熟悉BIM工具的使用方法和設(shè)計(jì)流程。為了確保項(xiàng)目順利進(jìn)行，應(yīng)建立一個(gè)高效的協(xié)同工作機(jī)制，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)間的溝通與合作。

3.2 概念設(shè)計(jì)階段

在概念設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)根據(jù)項(xiàng)目的綠色目標(biāo)，初步確定建筑的功能、空間布局、建筑形式等基本要素。運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行參數(shù)化建模，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以快速探索和評(píng)估不同的設(shè)計(jì)方案。在這個(gè)階段，可以初步分析建筑的能耗、材料利用、生態(tài)環(huán)境影響等，為后續(xù)進(jìn)行詳細(xì)的性能分析奠定基礎(chǔ)。

3.3 方案設(shè)計(jì)階段

在方案設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要深入研究建筑的能耗、材料利用、生態(tài)環(huán)境影響等，以實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)目標(biāo)。運(yùn)用BIM技術(shù)，可以進(jìn)行多維度的性能分析和優(yōu)化。例如，可以模擬分析建筑的外皮性能、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)以及照明系統(tǒng)，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，關(guān)注建筑內(nèi)部的人流、貨流、空氣流等動(dòng)態(tài)過(guò)程，以提高通行效率和舒適度。

3.4 設(shè)計(jì)深化階段

在設(shè)計(jì)深化階段，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)要詳細(xì)設(shè)計(jì)建筑的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、材料等。利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)建筑系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)與優(yōu)化，確保各系統(tǒng)協(xié)同工作并實(shí)現(xiàn)綠色目標(biāo)。此外，BIM技術(shù)可以輔助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行沖突監(jiān)測(cè)，避免在施工階段出現(xiàn)問(wèn)題，從而提高施工質(zhì)量和效率。

3.5 施工階段

在施工階段，BIM技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過(guò)BIM模型，施工團(tuán)隊(duì)能夠獲得詳盡的施工圖紙和精確的構(gòu)件信息，從而確保施工順利進(jìn)行。利用BIM技術(shù)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工過(guò)程，包括施工進(jìn)度、成本和資源管理等。通過(guò)這些功能，施工團(tuán)隊(duì)可以更好地控制項(xiàng)目的時(shí)間、質(zhì)量和預(yù)算。此外，施工團(tuán)隊(duì)能夠依托BIM技術(shù)輔助監(jiān)測(cè)沖突，提高施工效率。

3.6 運(yùn)營(yíng)與維護(hù)階段

在運(yùn)營(yíng)與維護(hù)階段，BIM技術(shù)同樣具有重要價(jià)值。BIM模型包含豐富的建筑設(shè)備信息和維護(hù)手冊(cè)，有助于運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)更高效地管理和維護(hù)設(shè)備。此外，收集和分析建筑運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和優(yōu)化建筑的能耗、設(shè)備性能等，確保建筑持續(xù)滿足綠色目標(biāo)。BIM技術(shù)還可以輔助運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行設(shè)施改造和升級(jí)規(guī)劃，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)可持續(xù)發(fā)展。

4 BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用

4.1 虛擬仿真與優(yōu)化

在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)的虛擬仿真功能發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過(guò)BIM技術(shù)模擬和分析建筑能耗、環(huán)境影響以及人流動(dòng)態(tài)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在早期預(yù)測(cè)建筑性能。在這個(gè)基礎(chǔ)上，可以有針對(duì)性地調(diào)整設(shè)計(jì)方案，以實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)目標(biāo)。同時(shí)，虛擬仿真還能幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)避免不必要的返工，提高設(shè)計(jì)效率。

4.2 集成設(shè)計(jì)與協(xié)同工作

BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中支持多學(xué)科、多領(lǐng)域的集成設(shè)計(jì)，促進(jìn)各專業(yè)團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同工作。通過(guò)BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以利用統(tǒng)一平臺(tái)共享信息，解決跨專業(yè)的問(wèn)題。這有助于確保建筑的整體性能滿足綠色目標(biāo)，同時(shí)提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

4.3 智能控制與節(jié)能管理

BIM技術(shù)與建筑智能控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和優(yōu)化大型交通建筑能耗。例如，聯(lián)動(dòng)控制空調(diào)、照明等系統(tǒng)，可以降低建筑能耗，實(shí)現(xiàn)綠色運(yùn)營(yíng)。此外，智能控制系統(tǒng)還可以根據(jù)建筑內(nèi)部的實(shí)際使用情況，自動(dòng)調(diào)整設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)一步提高能源利用效率。

4.4 數(shù)字孿生與運(yùn)維管理

在大型交通建筑的運(yùn)營(yíng)與維護(hù)階段，BIM技術(shù)可用于創(chuàng)建數(shù)字孿生模型，為運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)提供有力支持。通過(guò)數(shù)字孿生，運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)建筑設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，預(yù)測(cè)設(shè)備故障，并采取相應(yīng)的維護(hù)策略。這有助于降低運(yùn)維成本，達(dá)到建設(shè)綠色建筑的目標(biāo)。

4.5 可持續(xù)材料與資源循環(huán)利用

在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中，BIM技術(shù)能夠幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)全生命周期管理建筑材料，從而選擇更具可持續(xù)性的材料。利用BIM技術(shù)，團(tuán)隊(duì)可以分析各種材料的環(huán)境影響和耐久性，從而作出更環(huán)保的選擇。此外，BIM技術(shù)還可以支持建筑施工過(guò)程中的資源循環(huán)利用，減少建筑垃圾和浪費(fèi)，減少對(duì)環(huán)境的影響。通過(guò)這些方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑材料的綠色管理和使用。

4.6 信息透明與利益相關(guān)者參與

BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)了信息的透明化和共享，使利益相關(guān)者能更好地參與到建筑項(xiàng)目的各個(gè)階段。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、施工團(tuán)隊(duì)、運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)等可以在統(tǒng)一平臺(tái)共享信息，共同解決問(wèn)題，確保實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的綠色目標(biāo)。

此外，BIM技術(shù)還可以向公眾開(kāi)放項(xiàng)目信息，讓公眾了解建筑的綠色理念和實(shí)踐，從而增強(qiáng)項(xiàng)目的社會(huì)責(zé)任感和可持續(xù)性。由此可知，BIM技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)的全過(guò)程參與和管理。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)研究相關(guān)理論和實(shí)踐可以看出，BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠有效提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低建筑能耗，并實(shí)現(xiàn)綠色建筑目標(biāo)。基于BIM技術(shù)的大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)工作流程為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)提供了一種全新的設(shè)計(jì)方法，有助于實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目的全生命周期管理。同時(shí)，BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的創(chuàng)新應(yīng)用也為實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能、環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)提供了有力支持。

然而，BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的運(yùn)用仍然面臨一些挑戰(zhàn)。例如，BIM技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中可能會(huì)遇到技術(shù)、管理和協(xié)同方面的問(wèn)題。為了充分發(fā)揮BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的作用，未來(lái)的研究和實(shí)踐應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)跨學(xué)科和跨領(lǐng)域的合作與協(xié)同，提高設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的BIM技術(shù)運(yùn)用能力，推動(dòng)BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的廣泛應(yīng)用。

總而言之，BIM技術(shù)為大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)開(kāi)辟了一條創(chuàng)新之路，有望成為綠色建筑領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。在未來(lái)的研究和實(shí)踐中，應(yīng)不斷探索BIM技術(shù)在大型交通建筑綠色設(shè)計(jì)中的可能性，以期為實(shí)現(xiàn)交通建筑事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：周智超（1997—），男，河南駐馬店人，碩士在讀，系本文通訊作者，研究方向：綠色建筑設(shè)計(jì)與節(jié)能。

范征宇（1985—），男，江蘇蘇州人，博士，副教授，研究方向：綠色建筑技術(shù)。