建筑綠色施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

摘要：隨著全球?qū)Νh(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視，建筑行業(yè)也在尋求更加環(huán)保、高效的施工方式。以實際工程為例，對BIM技術(shù)在建筑綠色施工中的應(yīng)用進行研究，分析其在設(shè)計優(yōu)化、材料選擇、能源管理等方面的具體作用。研究結(jié)果表明：BIM技術(shù)通過其三維可視化和信息集成化特點，碰撞檢測和施工模擬等功能，為建筑行業(yè)的綠色施工提供了有效解決方案，從設(shè)計到施工再到運營維護，在一定程度上降低了工程的材料成本、物流成本以及人力成本，全面促進了資源節(jié)約型社會的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；綠色施工；BIM技術(shù)；三維模型；低碳節(jié)能

0" "引言

在全球氣候變化和資源日益緊張的背景下，建筑行業(yè)作為能源消耗和碳排放的主要來源之一，面臨著前所未有的挑戰(zhàn)[1]。傳統(tǒng)建筑方式不僅消耗大量資源，而且在施工過程中會產(chǎn)生大量的建筑廢棄物，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響[2-3]。因此，探索和推廣綠色建筑成為建筑行業(yè)實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵途徑。綠色建筑強調(diào)在建筑的全生命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（如水、能源、土地、材料等）、保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生[4]。

近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)作為一種革命性的數(shù)據(jù)化工具，在建筑行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。BIM技術(shù)通過整合建筑項目在設(shè)計、施工、運營維護等各個階段的信息，實現(xiàn)了信息的數(shù)字化、集成化和可視化，極大地提高了建筑項目的效率和質(zhì)量[5]。在綠色施工中，BIM技術(shù)的應(yīng)用更是展現(xiàn)出了巨大的潛力和價值。本文深入探討B(tài)IM技術(shù)在綠色施工中的應(yīng)用，分析其具體作用和價值，以期為推動建筑行業(yè)的綠色發(fā)展提供有益的參考和借鑒。

1" "工程概況

某大型數(shù)據(jù)機房園區(qū)配建的綜合樓是一座多功能的綜合體，集辦公、ECC、住宿和食堂、健身于一體，作為本園區(qū)的綜合性、服務(wù)性建筑，其綜合樓總建筑面積約34000m2，地上建筑面積30000m2，地下建筑面積4000m2。建筑上部采用框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式為樁筏基礎(chǔ)。園區(qū)設(shè)計融合了現(xiàn)代化與綠色環(huán)保理念，致力于為園區(qū)提供高品質(zhì)的生活和工作空間。

2" "BIM技術(shù)和綠色施工概述

2.1" "BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)據(jù)化工具，其通過對建筑項目的物理和功能特性進行數(shù)字化表達(dá)，實現(xiàn)項目策劃、運行和維護的全生命周期信息共享和傳遞。BIM技術(shù)的基本原理是通過建立建筑模型，將項目工程的信息與信息管理中上傳的數(shù)據(jù)進行融合，最終呈現(xiàn)出一個精準(zhǔn)、系統(tǒng)、清晰的三維立體建筑模型。BIM技術(shù)集成了建筑物的幾何信息、時間進度、成本、施工管理和維護管理等多維信息，使得項目參與各方可以更全面地了解和管理項目，具有信息集成、數(shù)據(jù)共享和互操作性、參數(shù)化、可視化等特點[6]。

2.2" "綠色施工技術(shù)

綠色施工技術(shù)是指在建筑工程的施工過程中，在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過科學(xué)管理和先進技術(shù)，最大限度地節(jié)約資源并減少對環(huán)境負(fù)面影響的施工活動。其核心目標(biāo)是實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?！?，即節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護[7]。

3" "建筑綠色施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用

3.1" "利用BIM合理規(guī)劃土地資源使用

BIM技術(shù)可結(jié)合地理信息系統(tǒng)（GIS），對項目施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境進行精確建模和分析，包括地形地貌、植被分布、交通流線等?；谌S地形分析結(jié)果，進行合理的場地規(guī)劃，可最大限度地減少對自然地形的改造，減少不必要的土地占用，保護原有植被和水資源，同時確保建筑物的功能需求得到滿足。

根據(jù)預(yù)測的人流量和車流量，在BIM模型中規(guī)劃合理的交通流線，將車行道與步行道進行有效分離，保障行人安全，減少交通事故風(fēng)險。同時，利用BIM平臺進行停車場位置的選擇和規(guī)模估算，確保停車位數(shù)量充足，盡量減少對公共空間的占用。BIM技術(shù)還可以模擬建筑對周邊環(huán)境的影響，如日照、通風(fēng)、噪聲等，從而在設(shè)計階段就考慮到環(huán)保因素，實現(xiàn)節(jié)地目標(biāo)。此外，在BIM模型中集成各類地下管線（如給排水、電力、通信等）的信息，避免施工過程中出現(xiàn)交叉沖突問題，提高基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)效率和土地資源的利用效率。

3.2" "利用BIM科學(xué)設(shè)計以降低材料使用

3.2.1" "利用BIM識別潛在設(shè)計沖突和錯誤

通過創(chuàng)建詳細(xì)的三維模型，項目人員在早期階段識別潛在的設(shè)計沖突和錯誤。例如，在設(shè)計過程中，可以通過碰撞檢測功能提前發(fā)現(xiàn)管道、電纜和其他結(jié)構(gòu)之間的沖突，避免因后期設(shè)計變更導(dǎo)致的材料浪費。如圖1所示為項目局部管線碰撞檢測結(jié)果示意圖。

3.2.2" "利用BIM優(yōu)化設(shè)計

三維模型還可以幫助項目設(shè)計師更直觀地理解設(shè)計方案，從而優(yōu)化設(shè)計，最大化利用每一寸空間，減少不必要的結(jié)構(gòu)或裝飾材料。項目通過BIM技術(shù)優(yōu)化墻體的布置，使其更加緊湊且功能性更強，從而減少建筑材料的需求。根據(jù)BIM模型精確生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件能夠有效提高材料的利用率。在傳統(tǒng)施工中，現(xiàn)場切割和加工會導(dǎo)致大量廢料產(chǎn)生。而通過BIM模型指導(dǎo)工廠化生產(chǎn)，可以確保每個預(yù)制件都嚴(yán)格按照設(shè)計尺寸制造，減少現(xiàn)場二次加工帶來的浪費。如圖2所示為建筑局部示意圖。

3.2.3" "利用BIM合理規(guī)劃材料種類和用量

通過BIM技術(shù)自動化工具，能夠準(zhǔn)確測量各個部分所需的材料量，生成詳盡的材料清單，為采購提供可靠依據(jù)。隨著項目的推進，BIM系統(tǒng)可以及時調(diào)整材料需求計劃，響應(yīng)設(shè)計變更或施工進度變化，避免過度訂購或短缺。當(dāng)設(shè)計發(fā)生變更時，BIM系統(tǒng)可以立即更新材料清單，通知相關(guān)人員調(diào)整訂單。如果施工進度加快或放緩，也可以相應(yīng)調(diào)整材料進場時間，確保材料供應(yīng)與施工進度匹配。

與此同時，項目建立包含各種建筑材料性能參數(shù)的BIM材料數(shù)據(jù)庫，幫助設(shè)計師和工程師快速篩選出最適合項目需求的材料。BIM智能選材系統(tǒng)還可以推薦環(huán)保型材料，如再生磚塊、低揮發(fā)性有機化合物（VOC）涂料等，促進綠色建筑的發(fā)展。通過對比不同材料的成本效益，選擇性價比最高的材料，并考慮其生命周期成本。

3.3" "利用BIM實現(xiàn)能源合理利用

3.3.1" "利用BIM進行模擬設(shè)計

BIM模型可以集成氣候數(shù)據(jù)、建筑材料熱性能參數(shù)等信息，進行全年能耗模擬?；谀M結(jié)果，設(shè)計師可以實時調(diào)整建筑朝向、窗戶尺寸、遮陽設(shè)施等設(shè)計元素，以達(dá)到最佳的自然采光和通風(fēng)效果，減少對人工照明和空調(diào)系統(tǒng)的依賴。

3.3.2" "利用BIM監(jiān)測能源利用狀況

項目將BIM技術(shù)與IoT（物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)進行結(jié)合，在施工現(xiàn)場關(guān)鍵位置安裝智能傳感器和計量器，如智能電表、水表和其他環(huán)境傳感器，可實現(xiàn)對電力、水力以及其他能源使用的精確測量。監(jiān)測設(shè)備持續(xù)收集有關(guān)能源使用情況的數(shù)據(jù)，利用BIM作為數(shù)據(jù)集成平臺，將所有從IoT設(shè)備獲得的數(shù)據(jù)整合進一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫中。

由BIM平臺提供一個直觀的可視化界面，使項目管理人員能夠輕松查看整個工地的能源使用狀況，某大廈能耗分析如圖3所示。圖3中通過顏色編碼的地圖顯示不同區(qū)域的當(dāng)前能耗水平，設(shè)置閾值后，當(dāng)某個區(qū)域的能耗超過預(yù)設(shè)限制時，系統(tǒng)會自動發(fā)出警報通知相關(guān)人員采取行動。

3.3.3" "基于監(jiān)測報告制定節(jié)能政策和標(biāo)準(zhǔn)

BIM還可以生成詳細(xì)的報告，用于評估節(jié)能策略的效果并指導(dǎo)未來的改進措施?；趯崟r能耗數(shù)據(jù)反饋，結(jié)合BIM中的進度計劃和資源分配信息，可以開發(fā)自動化控制系統(tǒng)來調(diào)整施工過程中的能源使用。長期來看，BIM與IoT的協(xié)同作用有助于積累豐富的案例經(jīng)驗和最佳實踐。

管理層可以根據(jù)過往項目的能耗數(shù)據(jù)分析結(jié)果，制定更加科學(xué)合理的節(jié)能政策和標(biāo)準(zhǔn)。對于新項目而言，早期階段就可以參考類似工程的經(jīng)驗教訓(xùn)，提前規(guī)劃好節(jié)能減排的具體措施，確保從設(shè)計到實施都能遵循高效能的原則。

3.4" "利用BIM加強施工及運營管理

3.4.1" "基于BIM進行施工模擬

項目基于BIM模型進行場地規(guī)劃，優(yōu)化材料堆放位置和運輸路徑，并在現(xiàn)場設(shè)置圍擋、灑水降塵裝置，運輸車輛加蓋篷布，以進一步減少揚塵源。施工場地模擬示意如圖4所示。利用BIM技術(shù)進行施工模擬，直觀展示施工進度安排，可幫助項目經(jīng)理更好地理解復(fù)雜的施工流程，并提前識別潛在的問題，優(yōu)化施工方案，提高施工效率，降低施工成本。

3.4.2" "利用BIM實現(xiàn)資源優(yōu)化配置

BIM技術(shù)可以精確計算施工所需的人力和設(shè)備等資源，并根據(jù)施工進度進行動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和高效利用。

除此之外，通過BIM技術(shù)模擬施工過程中的潛在危險和風(fēng)險，幫助安全管理人員提前制定預(yù)防措施和應(yīng)急預(yù)案，為施工現(xiàn)場提供安全監(jiān)控和預(yù)警功能，及時發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，確保施工安全。

3.4.3" "基于BIM科學(xué)制定維護計劃與改造方案

BIM記錄了建筑物從設(shè)計、施工到運營維護的所有信息，包括設(shè)備安裝位置、規(guī)格型號、維護記錄等，便于管理人員進行建筑的維護和改造工作。通過BIM模型，管理人員可以直觀地了解建筑的維護需求和改造方案，便于制定合理的維護計劃和改造方案，延長建筑的使用壽命。

3.5" "應(yīng)用效果

3.5.1" "降低成本方面

在此次項目中，通過BIM技術(shù)的三維建模、碰撞檢測以及施工模擬等功能，實現(xiàn)了設(shè)計方案和施工方案的精細(xì)化，減少了約15%的材料浪費。且預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用使得現(xiàn)場安裝更加高效，減少了切割和廢棄材料，節(jié)省約20t鋼材。而通過實時更新材料需求信息，供應(yīng)商能夠更精準(zhǔn)地安排生產(chǎn)和配送，減少了約10%的物流成本。

3.5.2" "節(jié)約能源方面

利用BIM平臺進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)夜間有部分區(qū)域存在過度照明現(xiàn)象，隨即調(diào)整了燈光控制系統(tǒng)，節(jié)省了約10%的電費。同時根據(jù)實時能耗數(shù)據(jù)，優(yōu)化了塔機等重型機械的工作時間和強度，減少了約8%的燃油消耗。定期發(fā)布的節(jié)能報告不僅提高了管理層的決策效率，激發(fā)了全體員工參與節(jié)能的積極性，最終使整個項目的綜合能耗降低了近15%。

4" "結(jié)束語

在此次項目中，通過BIM技術(shù)的三維建模、碰撞檢測以及施工模擬等功能，實現(xiàn)了設(shè)計方案和施工方案的精細(xì)化，優(yōu)化了資源配置，顯著提高了施工效率和質(zhì)量，降低了施工成本和資源消耗。同時，通過BIM技術(shù)可以精確計算工程材料用量，實現(xiàn)了材料資源的高效利用。將BIM技術(shù)與IoT技術(shù)相結(jié)合，幫助管理人員更好地掌握建筑運行狀況，降低了建筑的能源消耗。

此外，BIM技術(shù)還通過記錄建筑的歷史數(shù)據(jù)和維修記錄，為建筑的維護和改造提供了有力支持，延長了建筑的使用壽命。

參考文獻

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