基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系研究*

摘要：目前能源危機和環(huán)境污染問題愈發(fā)嚴重，傳統(tǒng)的建筑施工面臨污染高、耗材高、施工管理混亂等問題，因此實現(xiàn)綠色建筑勢在必行。將BIM技術與綠色建筑管理體系相融合，以BIM技術作為載體工具，讓用戶從初期設計到具體方案確定，以及施工全生命周期全程參與，以更好地能滿足用戶的需求。因此，聚焦基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系研究，對BIM技術進行概述，包括定義和在建筑領域的應用優(yōu)勢。探討綠色建筑施工協(xié)同管理對BIM技術的需求，強調BIM技術在項目施工前方案提供、方案比選、綠色材料選擇和運輸?shù)确矫娴闹匾饔?，進一步分析協(xié)同管理體系的優(yōu)勢及風險控制，為新型綠色建筑施工管理體系提供有益參考。

關鍵詞：綠色建筑；BIM技術；協(xié)同管理體系；全生命周期；風險控制

0"引言

隨著環(huán)境污染問題日益突出，綠色建筑已成為建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。但目前我國建筑行業(yè)存在信息不透明、技術不成熟、施工周期長等問題。王娟

^[1]

對BIM技術在建筑施工中的應用進行總結，提到當前我國主要用二維制圖法進行圖樣設計，這一做法使施工過程中的問題不能及時發(fā)現(xiàn)與改正。也有學者在基于BIM技術的裝配式建筑施工安全風險管理研究中提到，將BIM技術更好地運用于三維模型轉換之中，能更好地消除設計偏差。越來越多的案例證明將BIM技術應用于綠色建筑施工是時代所需，必須執(zhí)行。因此，在基于BIM技術的綠色建筑協(xié)同管理體系研究中，利用BIM 技術的可視化設計、參數(shù)化設計、信息集成、風險工作等優(yōu)勢，將綠色建筑的各個部分以三維模式展示出來，不僅可以更好地進行設計方案調整以滿足用戶的需求，而且可以通過綠色建材的選擇、運輸及綠色建筑的，減少綠色建材的浪費與污染，更好地使綠色建筑施工全生命周期都得到監(jiān)督，及時進行參數(shù)調整，提高綠色建筑施工的質量。綠色建筑是一個多樣化、一體化、智能化的建筑，通過運用綠色建筑協(xié)同管理體系，將會為人類創(chuàng)造一個更加健康、舒適、可持續(xù)的居住環(huán)境。

1"綠色建筑施工體系

1.1"綠色建筑概念

綠色建筑在國家最新頒布的評價標準中定義為在建筑項目全生命周期內，以人與自然和諧共處為根本，圍繞保護生態(tài)環(huán)境、節(jié)約資源，盡可能減少建筑施工的污染為目的，建造更健康舒適、更符合標準的綠色建筑。

綠色建筑指在項目的全生命周期中都盡可能地節(jié)約資源，如使用新型綠色材料對環(huán)境進行最大限度的保護、施工前做好合理的方案規(guī)劃、減少土地資源和水資源等的浪費，解決人們擔心的健康、污染、浪費等問題^[2]。當前，綠色建筑技術以低能耗、高效率、經濟性、方案收集比對及優(yōu)化為亮點，更加注重對環(huán)境的保護，是人與自然和諧共生的美好體現(xiàn)，新技術與傳統(tǒng)技術的傳棒接替，更是未來建筑發(fā)展的必要建設手段。新型綠色建筑的結構布局更加合理，充分使用新型綠色建筑材料，避免能源浪費，為使用者提供良好居住環(huán)境。

1.2"綠色建筑發(fā)展現(xiàn)狀

綠色建筑這一理念的提出最早研究可以追溯到20世紀60年代。保羅·索勒瑞率先提出生態(tài)建筑的概念。后來經過長時間的發(fā)展，綠色建筑逐漸在我國發(fā)展起來。自1992年，我國政府持續(xù)發(fā)布了關于綠色建筑的法律法規(guī)、相關綱要等，這些都促進了我國綠色建筑的發(fā)展。2018—2022年，我國綠色建筑面積不斷增長。據(jù)統(tǒng)計，截至2019年底，我國綠色建筑已占城市新建建筑的65%，超過50億m²。2022年，我國冬奧會場地全部為綠色建筑，其中，國家速滑館采用的屋頂僅為傳統(tǒng)屋頂重量的25%，不僅實現(xiàn)節(jié)材高效、節(jié)能減排，更體現(xiàn)了新技術的便捷與實用。截至2024年3月，我國新建綠色建筑面積占新建建筑面積的比例已經超過90%。

1.3"現(xiàn)存問題

1.3.1"相關法律約束不健全

雖然國家一再提倡要大力發(fā)展綠色建筑，但是許多地區(qū)仍然缺乏對綠色建筑發(fā)展的明確指導和支持。目前，我國關于綠色建筑發(fā)展的法律法規(guī)相對滯后，行業(yè)間缺乏溝通交流和統(tǒng)一規(guī)范。項目在施工過程時存在材料浪費、預算超支、工期緊張、管理混亂的情況，而且傳統(tǒng)建筑產品在生產過程中不僅破壞了大量的土地，還嚴重污染了生態(tài)環(huán)境。標準規(guī)范是推動綠色建筑發(fā)展的基礎和依據(jù)，政府和各組織間必須加快綠色建筑標準體系建設，提高標準的針對性、系統(tǒng)性和可操作性。依據(jù)實際環(huán)境制定綠色建筑地方標準，突出地域特點，增加標準的專業(yè)性。需要進一步修訂已有標準，嚴格執(zhí)行、實施監(jiān)管，確保為綠色建筑的發(fā)展打下夯實根基。

1.3.2"成果推廣平臺不完善

我國的土地資源、自然資源和水資源的人均占有量均居世界平均水平之下，因此，綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展對人民群眾至關重要。目前，我國綠色建筑的發(fā)展處于大力推動的狀態(tài)。長期以來，科研單位、建筑行業(yè)在綠色建筑技術開發(fā)及研究方面有了一定的發(fā)展，但是研究成果沒有被熟知，且未被廣泛應用。一方面，由于沒有專業(yè)的推廣平臺；另一方面，缺乏規(guī)范的質量檢測標準等。綠色建筑的推廣與人們的生活息息相關，更涉及工程建設管理、設計、規(guī)劃、施工等各個領域。因此，對新時代的建筑產業(yè)而言，無論是工程規(guī)模大小，都需要一個有認可、有保證、有成果的平臺，并盡快推廣應用。

2"基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系

2.1"基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系概述

施工協(xié)同管理模式是基于BIM技術，由技術開發(fā)人員牽頭將綠色建筑與施工方、BIM技術聯(lián)系起來的資源型共享平臺。雖然目前我國的綠色建筑發(fā)展迅速，但其中也反映出許多問題，如推廣綠色建筑困難、沒有完整的綠色管理體系、綠色建筑技術不成熟等。而解決這些問題需要建造出一套真正的綠色建筑施工協(xié)同管理體系，讓綠色建筑在我國被更多人所接受與運用。在此基礎上，此平臺目標是基于BIM技術的優(yōu)勢，將其與綠色建筑施工相結合，建造出更低耗、高效、經濟、環(huán)保的綠色建筑。其主要受眾群體是建筑行業(yè)施工方、用戶、技術研究人員及涉及的對綠色建筑有需求的大眾群體。平臺作用于綠色建筑的全生命周期，從初步設計方案到最后驗收工作的完成，以及維護工作，都會進行監(jiān)督與落實。更重要的是，在整個過程中，平臺會根據(jù)具體地理環(huán)境進行設計方案，做到為資源各地的建筑同行提供參考、及時溝通，實現(xiàn)真正的資源共享，打造真正的綠色建筑。

2.2"綠色建筑施工協(xié)同管理體系——設計優(yōu)化

基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系，有別于傳統(tǒng)的固定設計模式。其根據(jù)用戶需求進行方案設計，依據(jù)當?shù)氐乩憝h(huán)境，利用BIM的可視化技術快速出現(xiàn)效果圖，然后與客戶溝通，繼續(xù)進行優(yōu)化，提供多方案比選^[3]。針對其中的復雜節(jié)點，例如，一些角落、柱子、地下室、管線排布等，在進行設計方案時便可以快速識別并檢測出來，并且會跟用戶進行溝通，以及方案比選，實現(xiàn)設計優(yōu)化。在此協(xié)同平臺導入各種先進的設計案例及新型的設計模型，以BIM技術作為平臺設計工具，邀請國內外專業(yè)設計師進行設計，開發(fā)新的研究成果，并及時入庫^[4]。為施工單位安排專業(yè)設計團隊進行實時溝通，施工前也可以根據(jù)要求瀏覽項目的最終效果圖，對不滿意的方面進行修改，直至達成共識。協(xié)同管理平臺會保存雙方單位的最終所達成的建設標準，并且在整個生命周期中對施工過程進行實時監(jiān)測，根據(jù)實際情況進行及時的方案優(yōu)化調整，不僅減少了經濟的損失，縮短了施工周期，也讓設計變得更加靈活適用，以達到客戶的要求。

2.3"綠色建筑施工協(xié)同管理體系——材料管理

基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系，建有專屬的免費綠色建材庫，提供給每位用戶，利用BIM技術的優(yōu)勢，將每個綠色建筑材料參數(shù)信息都錄入建材庫并保存。每一個綠色建筑施工項目都有專屬的材料庫信息。當設計方案確定時，平臺會根據(jù)位置推薦周圍符合標準的材料供應商進行比選，確定材料最優(yōu)方案。此外，利用BIM技術的追溯性及管理化等技術優(yōu)勢，在材料入庫時進行驗收，針對一些不符合標準的材料直接退回，并且對材料供貨商進行處罰。此外，由于材料價格的變動性，在每一階段施工所需的材料選擇上平臺也會進行及時調整，為客戶提供最優(yōu)選擇。同時，可以通過BIM技術進行施工質量管理，確保施工過程中使用的材料符合綠色建筑的標準。

2.4"綠色建筑施工協(xié)同管理體系——施工管理

基于BIM技術的綠色建筑施工管理體系在施工管理方面，利用BIM技術的可視化、仿真化和管理性等優(yōu)勢，通過3D模型和數(shù)據(jù)庫相關的數(shù)據(jù)來指導實際的施工過程，確保每個部分都能夠符合綠色建筑的要求。首先，要根據(jù)最終設計方案的信息，制訂詳細的施工計劃，進行監(jiān)察和管理，包括各施工部分材料的需求計劃、采購計劃、施工順序等，這樣可以在施工過程中減少材料的浪費，提高施工效率；其次，利用BIM技術進行施工過程模擬，可以在實際施工前預測可能出現(xiàn)的問題，提前做好應對措施，避免設計不合理或施工順序不當導致施工現(xiàn)場混亂。再次，利用BIM技術進行現(xiàn)場管理，實時更新施工進度，確保每一環(huán)節(jié)的施工過程符合設計要求；最后，利用BIM技術的綠色建筑材料管理體系進行施工后評估，通過對比實際施工過程中的材料使用情況和設計預期，找出存在的問題，為以后的綠色建筑項目提供經驗。

2.5"綠色建筑施工協(xié)同管理體系——數(shù)據(jù)協(xié)同與共享

基于BIM技術的綠色建筑施工管理數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換與共享階段是以網絡技術為基礎，將建筑項目施工中產生的詳細數(shù)據(jù)進行集成、共享、更新和維護。首先，利用BIM技術的管理性，將不同來源的綠色建筑施工詳細數(shù)據(jù)集成到BIM中，包括材料的環(huán)境影響數(shù)據(jù)、價格信息、供應商信息等；其次，進行數(shù)據(jù)驗證，以確保所有數(shù)據(jù)的準確性和完整性；最后，通過協(xié)同管理平臺，將驗證后的數(shù)據(jù)共享給項目參與方，包括設計師、施工方、材料供應商等，提升數(shù)據(jù)資料共享水平及管理水平。在項目施工過程中，隨著設計變更、材料選擇和采購等，相關數(shù)據(jù)也會不斷更新。因此，需要定期對BIM中的數(shù)據(jù)進行更新和維護，以確保其始終反映項目的最新狀態(tài)。如今，諸多移動終端設備是信息數(shù)據(jù)承載的重要載體，對基于BIM技術的綠色建筑協(xié)同管理平臺有著優(yōu)良的輔助作用。

3"基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系運用策略

3.1"風險與對策

3.1.1"技術風險與對策

在施工協(xié)同管理平臺中，BIM技術面臨諸多技術風險，如技術成員難以跟上技術發(fā)展、技術難題、兼容性問題及網絡安全威脅。為應對這些風險，需采取相應對策，其中包括定期提供技術培訓、建立技術支持團隊、在項目初期進行充分的技術評估和規(guī)劃，以及實施嚴格的數(shù)據(jù)備份和訪問權限控制。同時，對每個項目的數(shù)據(jù)庫進行法律保護，不會透露任何信息，以保護用戶的隱私。

3.1.2"法律風險與對策

在施工協(xié)同管理平臺中，面臨相關的法律法規(guī)風險。為了確保BIM的創(chuàng)建和使用符合相關的建筑規(guī)范和標準，平臺有專業(yè)的法律團隊進行平臺法律維護。同時，針對用戶使用過程中遇到的糾紛會及時介入，進行依法處罰，對于不規(guī)范的用戶會暫停使用，以確保平臺的規(guī)范性和發(fā)展性。

3.1.3"溝通風險與對策

在施工協(xié)同管理平臺中，BIM技術面臨溝通風險，如項目團隊成員之間僅通過項目方案要求執(zhí)行，實際發(fā)生狀況時不及時溝通可能導致項目出現(xiàn)問題，施工進度不能按期完成。為應對這些風險，需采取相應對策，包括建立有效的溝通機制，如定期會議、實時在線溝通體系和完整清晰的溝通指南等。這些對策都有助于確保BIM技術在施工協(xié)同管理體系中應用更加順利。

3.2"可持續(xù)發(fā)展性

傳統(tǒng)的建筑全周期協(xié)同管理中，各參與方責任混合，導致項目管理混亂。施工協(xié)同管理體系平臺對參與方的職責進行了更為清晰的劃分，每個參與者只需負責自己的領域，迅速預測并解決問題。此平臺以BIM技術為核心載體，扮演了管理者的身份，對原有的管理流程進行改革和創(chuàng)新，解決了之前的難題，更推動了新型綠色建筑的發(fā)展。此施工協(xié)同管理體系服務于建筑項目全生命周期，將BIM技術與協(xié)同管理體系進行綜合運用，實時監(jiān)測施工數(shù)據(jù)，不斷進行資源優(yōu)化、信息共享，推動各方參與交流，大幅度提高施工效率。隨著施工協(xié)同管理平臺的不斷完善，BIM技術將在此基礎上，為我國未來的綠色建筑產業(yè)貢獻巨大的力量。

3.3"綠色建筑施工的“BIM化”

由于傳統(tǒng)建筑施工存在施工圖樣數(shù)量多且復雜、施工人員專業(yè)技術水平參差不齊等問題，施工過程存在圖樣看不懂、錯誤施工等問題，造成巨大的施工錯誤?；诖祟悊栴}，此平臺運用BIM技術的可視化、3D化、渲染工具等優(yōu)勢，根據(jù)已經確定好的施工方案直接快速生成整體樣圖和每個樓層、地面等施工過程的詳細樣圖，運用BIM技術的三維視圖功能，360度展示建筑整體效果圖、各部分效果圖展示供用戶參考，針對用戶的需求進行即時修改并確定可施性，然后，雙方進行調整，達到最大滿意度。在施工方面，平臺根據(jù)最終確定方案對設計圖樣進行簡化，針對各處施工，提前進行模擬詳細操作步驟演示，對需特別注意的施工處進行標記。施工團隊與平臺更可以及時溝通，確保對設計圖樣的正確理解，如若施工團隊操作人員技術不達標，平臺也會提供專業(yè)人員進行教學，確保施工的正常進行和減少材料的浪費。同時針對未使用本平臺的用戶圖樣，也可以通過平臺的識圖功能，平臺將會在短時間內進行圖樣解構，利用BIM技術的優(yōu)勢，生成提供圖樣的樣圖和施工步驟詳圖。針對其中錯誤邏輯的設計，也會進行標記與提示，確保建筑圖樣的可行性，并且用戶也可以對生成效果圖、詳圖進行保存。有疑問的地方，此平臺會提供24小時熱線解答服務，做到真正的資源共享，建造真正符合要求的綠色建筑。綠色建筑施工運用BIM技術已成為必然趨勢，也是未來建筑業(yè)的轉型之基。該協(xié)同管理體系平臺會不斷優(yōu)化與完善，緊跟綠色建筑發(fā)展趨勢，為未來建筑發(fā)展貢獻出一份力量。

4"BIM技術及其在綠色建筑施工中的應用

4.1"BIM技術簡介

BIM技術由Autodesk公司于2002年率先提出，如今已經在全世界得到廣泛的認可與使用。它是一種利用數(shù)字化技術，基于信息的3D建模助手，目前廣泛應用于建筑施工、信息處理、工業(yè)設計等領域^[12]。BIM技術可為建筑項目提供圖樣設計、方案確定及優(yōu)化、開始施工、施工完成及運營直至拆除，在項目的全生命周期中將所有的信息進行分類、整合并存放在數(shù)據(jù)庫中，項目的參與方及客戶都可以運用此技術進行協(xié)同工作，有效解決了傳統(tǒng)建筑行業(yè)中效率低、資源浪費、成本過高等問題^[5]。

BIM技術還可以進行信息共享和交換，使行業(yè)相關人員相互學習交流。此外，工程技術人員也可以通過這項優(yōu)勢對建筑信息進行準確理解與應對，為整個建設隊伍提供協(xié)同工作的基礎，在提高生產效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮著重要作用。BIM技術應用系統(tǒng)如圖1所示。

4.2"BIM技術在綠色建筑中的發(fā)展趨勢

4.2.1"BIM技術在綠色建材的發(fā)展趨勢

中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯(lián)合印發(fā)了《關于推動城鄉(xiāng)建設綠色發(fā)展的意見》，明確提出到2035年，綠色建筑材料行業(yè)要實現(xiàn)城鄉(xiāng)建設全面綠色發(fā)展。結合 2016—2021年我國綠色建筑材料行業(yè)市場規(guī)模（表1），預計到 2030年，為解決城市中各類氣候問題，需要不斷強化城市適應氣候的變化能力，國家會大力發(fā)展綠色建筑材料行業(yè)。

4.2.2"BIM技術在綠色建筑中的發(fā)展趨勢

雖然BIM技術在綠色建筑中的應用已經取得了一定的成果，但仍然存在一些挑戰(zhàn)^[6]。例如，BIM模型數(shù)據(jù)完整性和準確性需要得到更好的保證，BIM技術的普及和應用也需要解決技術和人才培養(yǎng)的問題、資源信息沒有得到共享化等。將BIM技術的優(yōu)勢應用在綠色建筑中，綠色建筑的發(fā)展水平將會得到大幅度提升。例如，通過BIM技術的參數(shù)化特性進行有效決策、改進分析、信息獲取，為可持續(xù)設計和施工提供優(yōu)化的解決方案^[7]。但是，這些問題目前都沒有得到解決，因此基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理體系應運而生。

4.3"BIM技術優(yōu)勢

4.3.1"BIM技術的追溯性

BIM技術擁有強大的追溯功能，能夠對建筑數(shù)據(jù)信息進行集中管理及備份。將BIM技術運用到原料、設備運輸中，建立一個管理系統(tǒng)將所需要追溯的原料、設備進行登記，將其錄入^[8]。及時利用管理系統(tǒng)查詢實際用量，針對施工各個階段的工程量所需的材料、設備數(shù)量應提前分析調整，且在項目施工全過程中，不斷向系統(tǒng)錄入所預購入的設備、材料信息并進行數(shù)據(jù)分析和檢測，確保符合相關標準^[13]。此外，任何設備及原材料在進入施工現(xiàn)場時要進行信息檢查和核對，防止調包及損壞，減少投資方的經濟損失。

4.3.2"BIM技術的可視化

將BIM技術應用在綠色建筑項目施工中進行信息管理、進度控制、組織協(xié)調等，這些應用有助于提高施工項目的效率、節(jié)約成本。BIM技術可以在項目施工過程中實現(xiàn)可視化，利用3D仿真技術讓施工人員能夠更加直觀地理解設計意圖和施工流程^[9]，也可以通過信息資源庫讓整個參與方都可以了解實際施工進度。在確定項目設計、施工、運營的溝通、討論、決策等方面，BIM技術的可視化也可以發(fā)揮作用。

4.3.3"BIM技術的管理性

當前，建筑工程項目大部分面臨著施工管理混亂、材料浪費嚴重、施工時間延期嚴重、專業(yè)技術人員缺乏等問題。BIM技術擁有強大的信息管理功能，可以將數(shù)據(jù)、計劃、參數(shù)、施工等多方信息進行集中管理，提高綜合效率^[10]。將BIM技術應用在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中，可以實時了解項目在各個施工階段的完整信息，實現(xiàn)全面管理，針對其中的問題及時進行調整及優(yōu)化^[11]。此外，BIM技術的管理性能夠幫助建設團隊實行更高效的管理，建造出更高質量的綠色建筑。

4.3.4"BIM技術的優(yōu)化性

BIM技術及其支持的優(yōu)化工具為復雜的項目提供了優(yōu)化可能。項目在進行方案比選的時候和特殊項目設計優(yōu)化，以及施工過程問題解決方面提供及時優(yōu)化的可能，為項目及時挽回損失，提高了工程完成度。BIM技術全過程應用示意圖如圖2所示。

5"結語

基于對BIM技術、綠色建筑的發(fā)展與分析，將BIM技術與綠色建筑施工理念相結合符合當前建筑行業(yè)發(fā)展趨勢。因此，在新時代發(fā)展綠色建筑將更易被群眾接受。當前，國家及政府部門不斷強調綠色環(huán)保概念，不斷擴大宣傳范圍，人們對于保護環(huán)境的意識愈加強烈，對綠色建筑的要求也更高。因此，基于BIM技術的綠色建筑施工協(xié)同管理平臺不僅對整個施工過程起到規(guī)范化管理，更在信息技術的應用上取得一定進步。該體系可對當前國內的建筑體系進行完善與補充，為綠色建筑的發(fā)展做足準備，將低耗、高效、經濟、環(huán)保始終作為發(fā)展理念，建造真正符合人與自然和諧共生的綠色建筑。

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