BIM技術(shù)對(duì)綠色建筑發(fā)展的作用研究

劉穎

摘 要：隨著科技的進(jìn)步，在建筑應(yīng)用領(lǐng)域衍生出的新技術(shù)——BIM，而BIM技術(shù)是建筑生命全周期應(yīng)用平臺(tái)與綠色建筑的全壽命周期內(nèi)的節(jié)能減排相契合。本文探討B(tài)IM技術(shù)綠色建筑生命周過(guò)程的運(yùn)用，分析不同階段BIM對(duì)綠色建筑的作用，利用BIM的應(yīng)用軟件分析和評(píng)估建筑物理環(huán)境，以及BIM技術(shù)應(yīng)用對(duì)綠色建筑帶來(lái)的新的思路和解決方法。

關(guān)鍵詞：建筑全生命周期 BIM技術(shù) 綠色建筑

1、綠色建筑

綠色建筑是近幾年來(lái)隨著環(huán)境污染、生態(tài)破壞、能源危機(jī)等問(wèn)題的日益突出，而提出的新概念，指能夠達(dá)到節(jié)能減排目的的建筑物，即建筑物能夠在全壽命期內(nèi)，最大限度的節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、舒適的生活空間，以實(shí)現(xiàn)人與自然、人與人、人與建筑、建筑與自然的和諧共生。綠色建筑并不是單純地對(duì)建筑進(jìn)行立體綠化，而是一種概念上的“綠色”，指建筑對(duì)環(huán)境無(wú)害，在不破壞原有生態(tài)平衡的條件下，充分利用自然資源，建造建筑，盡可能減少對(duì)合成材料的使用，充分利用自然條件，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。

2、BIM技術(shù)

BIM是Building Information Modeling的縮寫，直譯為建筑信息模型。它也可以理解為是一種基于數(shù)字化技術(shù)的新型“工作模式”，此模型包含了建筑物在項(xiàng)目周期中都有相關(guān)信息，不僅包含了建筑模型內(nèi)部和外部空間結(jié)構(gòu)的三維幾何信息，還包含建筑構(gòu)件材料屬性、價(jià)格、進(jìn)度、施工等非幾何屬性信息，同時(shí)還為建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、設(shè)備工程師、施工方、開發(fā)商以及最終用戶等各環(huán)節(jié)人員提供“模擬和分析”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。BIM存儲(chǔ)項(xiàng)目全生命周期所有的物理屬性和功能特性，不同專業(yè)的設(shè)計(jì)人員、施工人員以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員可以通過(guò)BIM建筑信息模型進(jìn)行日照、熱工、建筑環(huán)境等分析，確保建筑達(dá)到綠色建筑的性能，同時(shí)利用這些信息對(duì)建筑物，乃至整個(gè)城市的管理和維護(hù)帶來(lái)方便并減少不必要的財(cái)力和物力，提升質(zhì)量，控制成本，整合社會(huì)有效資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)設(shè)計(jì)。

3、BIM技術(shù)與綠色建筑相互融合

BIM建筑信息模型不是一個(gè)簡(jiǎn)單的立體三維模型，它是一個(gè)信息的載體，正是這個(gè)載體為實(shí)現(xiàn)綠色建筑提供了一種全新的技術(shù)平臺(tái)。同時(shí)BIM技術(shù)融合與綠色建筑設(shè)計(jì)其價(jià)值所體現(xiàn)的就是節(jié)能措施的選擇和優(yōu)化，這也是達(dá)到低碳零能耗的目標(biāo)的重要條件。而BIM技術(shù)過(guò)程中所涉及的建筑全生命周期管理，又是綠色建筑設(shè)計(jì)的關(guān)注和影響的對(duì)象，將BIM和綠色建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合形成綠色BIM的概念。

在實(shí)現(xiàn)綠色建筑過(guò)程中，BIM技術(shù)為綠色設(shè)計(jì)帶來(lái)了如下作用：

（1）真實(shí)的BIM數(shù)據(jù)和豐富的構(gòu)件信息給各種綠色建筑分析軟件以強(qiáng)大的支持，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。目前絕大多數(shù)BIM相關(guān)的軟件都具備導(dǎo)出模型數(shù)據(jù)，即為各種分析軟件專用的GBXML通用格式。 （2） BIM的某些特性（如參數(shù)化、構(gòu)件庫(kù)等）使建筑設(shè)計(jì)及后續(xù)流程針對(duì)上述分析的結(jié)果有非常及時(shí)和高效的反饋。（3） BIM的實(shí)施，可以將建筑各項(xiàng)物理信息分析顯著提前，有助于建筑師在方案或概念設(shè)計(jì)階段進(jìn)行綠色建筑的相關(guān)決策。 （4）綠色建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)跨階段、跨學(xué)科的綜合性設(shè)計(jì)過(guò)程，而BIM模型則正好滿足此需求，能夠?qū)崿F(xiàn)單一數(shù)據(jù)平臺(tái)上各專業(yè)的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)集中。同時(shí)結(jié)合Navisworks等軟件加入4D信息，使跨階段的設(shè)計(jì)和管理完全參與到信息模型中。（5） BIM強(qiáng)大的能耗模擬功能，使建筑師與工程師可以在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段通過(guò)模擬能耗數(shù)據(jù)并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行充分對(duì)比，得到更加合理的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，這對(duì)施工階段資源的高效利用將產(chǎn)生十分重大的影響。

4、BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的作用

4.1前期規(guī)劃階段

在前期規(guī)劃階段，首先要分析場(chǎng)地及周邊環(huán)境條件。在項(xiàng)目規(guī)劃之初就引入BIM技術(shù)，利用BIM技術(shù)對(duì)規(guī)劃場(chǎng)地進(jìn)行多項(xiàng)分析比較。首先將復(fù)雜的場(chǎng)地環(huán)境運(yùn)用Revit軟件制作成數(shù)據(jù)模型，然后通過(guò)ECOTECT軟件對(duì)其進(jìn)行風(fēng)環(huán)境和太陽(yáng)輻射分析模擬，以及周邊建筑對(duì)地塊的日照影響分析，通過(guò)分析得出精確、多樣化的參數(shù)。建筑師及規(guī)劃師通過(guò)參數(shù)進(jìn)行比較得出合理的規(guī)劃布局及建筑形體，這里所謂的合理的規(guī)劃是指合理的建筑朝向、建筑高度、建筑組成、建筑數(shù)量、建筑形態(tài)及大小等，為方案設(shè)計(jì)階段提供有力的依據(jù)。

4.2方案設(shè)計(jì)階段

方案設(shè)計(jì)階段采用BIM技術(shù)軟件，邊設(shè)計(jì)、邊分析、邊推敲、邊優(yōu)化模型，再進(jìn)行一系列組織空間、功能布局、立面造型的確定，從而得出可持續(xù)發(fā)展和低耗能的建筑空間。

在方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，邊設(shè)計(jì)邊建模型，利用建筑信息模型，導(dǎo)入BIM能量分析軟件，提出滿足可持續(xù)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意見。例如：對(duì)模型各個(gè)立面的日照進(jìn)行分析，得出各立面的窗墻比建議值。對(duì)地塊內(nèi)風(fēng)環(huán)境進(jìn)一步模擬，分別分析不同高度的風(fēng)速及風(fēng)壓等數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上確定建筑空間和造型，有效避免了方案設(shè)計(jì)的重大變化。

4.3施工圖設(shè)計(jì)階段

在施工圖設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行模型詳細(xì)深化設(shè)計(jì)，在此模型基礎(chǔ)上，利用Ecotect， IES， Revit等節(jié)能分析軟件。不同專業(yè)選擇合適的節(jié)能措施，每項(xiàng)措施均由數(shù)據(jù)加載到BIM模型中模擬驗(yàn)證節(jié)能與空間舒適度。分析建筑天然采光、遮陽(yáng)、自然通風(fēng)、外圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的保溫性能、氣密度等，細(xì)部構(gòu)造優(yōu)化則防止結(jié)構(gòu)外露及門、窗等處形成“冷熱橋”。使得設(shè)計(jì)滿足綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)要求，運(yùn)用Revit能量分析得出結(jié)果。同時(shí)對(duì)空調(diào)等暖通設(shè)備、照明設(shè)備等設(shè)施通過(guò)分析加以整合并深入優(yōu)化，同時(shí)通過(guò)分析量化數(shù)據(jù)對(duì)于建筑可持續(xù)再生能源利用提供更好的依據(jù)。這時(shí)能在所完成的綠色建筑模型成果中得出每個(gè)圖元的量化的數(shù)據(jù)表格，通過(guò)模型信息數(shù)據(jù)所提供的工程量清單，再結(jié)合構(gòu)件的市場(chǎng)定額價(jià)，做出相對(duì)于傳統(tǒng)較為準(zhǔn)確的預(yù)算，從而減少不必要的資源讓費(fèi)。

4.4施工階段

在施工階段，BIM主要應(yīng)用有：

（1）可以將復(fù)雜工程可視化，利用BIM三維模型，導(dǎo)入Navisworks軟件模擬各專業(yè)協(xié)同工作，檢測(cè)各專業(yè)之間三維碰撞，及時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)整設(shè)計(jì)，避免施工浪費(fèi)，以降低風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)還能模擬施工進(jìn)度，控制施工工期。 （2）通過(guò)BIM，得到最準(zhǔn)確的工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，將工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分解到構(gòu)件級(jí)、材料級(jí)，有效控制施工成本，清楚項(xiàng)目該花多少錢，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的造價(jià)管理。（3）通過(guò)BIM，可以輕松完成工程數(shù)據(jù)的共享和重復(fù)利用，做到真正意義上的施工現(xiàn)場(chǎng)—項(xiàng)目部—分公司—集團(tuán)總部的從基層到高層信息共享。通過(guò)BIM技術(shù)在是施工階段做到方便、安全、高效、節(jié)約能源、減少污染等符合綠色施工要求。

4.5運(yùn)營(yíng)和維護(hù)階段

在建筑全生命周期中，運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段在整個(gè)階段中占的時(shí)間最長(zhǎng)，消耗的費(fèi)用也是最高的，雖然運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段非常重要，但是在二維設(shè)計(jì)時(shí)期所能應(yīng)用的數(shù)據(jù)與資源卻是卻很少。二維設(shè)計(jì)時(shí)期的工作流程中，設(shè)計(jì)、施工建造階段的數(shù)據(jù)資料往往無(wú)法完整的保留到運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段。BIM技術(shù)出現(xiàn)，讓建筑運(yùn)維階段有了新的技術(shù)支持，大大提高了管理效率。當(dāng)BIM導(dǎo)入到運(yùn)維之后，可以利用BIM模型對(duì)項(xiàng)目整體進(jìn)行直觀可視化的了解，模型中各個(gè)設(shè)施的空間關(guān)系，建筑物內(nèi)設(shè)備的尺寸、型號(hào)、口徑等等具體數(shù)據(jù)，也都可以從模型中完美展現(xiàn)出來(lái)，這些都可以作為運(yùn)維的依據(jù)，并且合理、有效的應(yīng)用在建筑設(shè)施維護(hù)與管理上。大大縮減了維護(hù)的成本和時(shí)間，同時(shí)為后期運(yùn)營(yíng)提供有效的數(shù)據(jù)，降低不必要的浪費(fèi)。

5、結(jié)語(yǔ)

通BIM平臺(tái)下的綠色建筑設(shè)計(jì)可謂積極影響與問(wèn)題共存，但毋庸置疑，已成為建筑領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢(shì)。而有效推動(dòng)綠色建筑發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，將是中國(guó)建設(shè)領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重要任務(wù)。在此過(guò)程中，引入BIM并充分借鑒其在國(guó)外發(fā)展所積累的成熟經(jīng)驗(yàn)，將起到至關(guān)重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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