次曉樂(lè) 朱厚宏 朱佳迪
(1.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院,北京 100083;2.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司,北京 100013;3.深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司,深圳 518000)
隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),綠色施工理念和技術(shù)已經(jīng)成為建筑施工中主要的應(yīng)用技術(shù)。通過(guò)綠色施工手段的應(yīng)用,可以減少資源消耗,降低施工成本。施工現(xiàn)場(chǎng)的綠色施工管理主要依賴人員進(jìn)行被動(dòng)管理,并輔以簡(jiǎn)單的監(jiān)測(cè)工具對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境狀況進(jìn)行了解和記錄,可與信息化手段相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)綠色施工的自動(dòng)監(jiān)管、預(yù)警與評(píng)價(jià),更好地實(shí)現(xiàn)綠色施工“四節(jié)一環(huán)?!钡囊?。為達(dá)到綠色施工管理的智能化、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化,實(shí)現(xiàn)綠色施工各要素的要求,綠色施工信息需要可儲(chǔ)存、可分析、可分享,構(gòu)建綠色施工相關(guān)指標(biāo)信息化模型非常必要,因此本文嘗試建立以綠色施工監(jiān)管平臺(tái)為基礎(chǔ)的綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型,對(duì)綠色施工評(píng)價(jià)的影響因素展開(kāi)研究。
近年來(lái),BIM技術(shù)在項(xiàng)目的綠色施工過(guò)程中已得到了一定的應(yīng)用。利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場(chǎng)地設(shè)計(jì)、總平面圖布置、日照分析、綜合布管等,可以有效提高施工場(chǎng)地利用率,節(jié)省施工材料,節(jié)約能源[1-3]。通過(guò)綠色施工管控平臺(tái),充分地利用移動(dòng)互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),已有很多建筑項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)綠色施工的遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、分析、管理[4-5]。
基于以上現(xiàn)狀和研究,本文提出構(gòu)建基于綠色施工管控平臺(tái)的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型。
課題組研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)和分布式計(jì)算的綠色施工監(jiān)控管理平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“平臺(tái)),可實(shí)現(xiàn)基于綠色施工BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)地、人員、設(shè)施、質(zhì)量、安全等現(xiàn)場(chǎng)管理信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)控及模擬分析與優(yōu)化。本平臺(tái)按課題組研究編制的《基于BIM的綠色施工監(jiān)控信息化管理規(guī)程》的要求采集、集成和處理應(yīng)用綠色施工相關(guān)信息,對(duì)施工策劃、材料采購(gòu)、現(xiàn)場(chǎng)施工、工程驗(yàn)收等各階段進(jìn)行控制,以加強(qiáng)對(duì)整個(gè)施工過(guò)程的管理和監(jiān)督[6]。平臺(tái)總體框架如圖1所示。
圖1 平臺(tái)總體框架圖
平臺(tái)是本研究中綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型的載體,是綠色施工評(píng)價(jià)的具體工具。建立綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型,導(dǎo)入平臺(tái)并由平臺(tái)做出預(yù)警和定量評(píng)價(jià),可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理信息的動(dòng)態(tài)監(jiān)管,有利于建立綠色施工的良性循環(huán)。本文在本課題組論文《綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素研究》關(guān)于綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素研究的基礎(chǔ)上,建立綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素的信息化模型,并提出綠色施工信息化模型的模型要求及建模方法、原則[7]。最后將建立的模型與建筑信息模型結(jié)合,通過(guò)一定的方式導(dǎo)入綠色施工監(jiān)控管理平臺(tái),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)管及評(píng)價(jià)。
綠色施工信息為綠色施工過(guò)程中形成的與綠色施工全過(guò)程相關(guān)的數(shù)據(jù)、資料及文件,綠色施工信息模型是指施工階段用于記錄、存儲(chǔ)、傳遞相關(guān)綠色施工信息的模型?;诰G色施工管控平臺(tái)的綠色施工信息模型是指在施工信息模型的基礎(chǔ)上建立的,用于記錄、存儲(chǔ)、傳遞綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)及影響因素信息的模型,其中主要途徑是傳遞至綠色施工管控平臺(tái)。
實(shí)質(zhì)上,本文研究的綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型與綠色施工信息模型既有聯(lián)系又有區(qū)別。從內(nèi)容上看,本模型為綠色施工信息模型的一部分,包含項(xiàng)目基本信息、分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)信息和影響因素信息,根據(jù)規(guī)程對(duì)項(xiàng)目的基本數(shù)據(jù)、四節(jié)一環(huán)保及人文關(guān)懷及健康等監(jiān)管指標(biāo)作出細(xì)分,并研究不同的因素對(duì)各指標(biāo)的影響,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的綠色施工信息,為項(xiàng)目綠色施工評(píng)價(jià)服務(wù)。
其中基本信息包括項(xiàng)目基本信息如名稱(chēng)、建設(shè)單位、結(jié)構(gòu)類(lèi)型、建設(shè)規(guī)模等,以及人員組織信息; 綠色施工影響因素信息包括項(xiàng)目類(lèi)型、施工階段、地域及氣候、天氣情況以及人文環(huán)境?;拘畔ⅰ⒕G色施工影響因素及評(píng)價(jià)指標(biāo)詳細(xì)內(nèi)容可參見(jiàn)本刊第五期《綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素研究》一文[7]。
另一方面,模型更側(cè)重?cái)?shù)據(jù)的分析與綜合考量,不僅僅是采集和監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況,這一點(diǎn)也體現(xiàn)了本模型在平臺(tái)存在的必要性。
(1)綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型的建立首先要滿足綠色施工管控平臺(tái)對(duì)格式和數(shù)據(jù)的要求。具體要求如下:
1)模型創(chuàng)建的基礎(chǔ)是綠色施工信息模型,而綠色施工信息模型則是在施工圖設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上創(chuàng)建;
2)建模軟件要求:Revit; 文件格式要求:RVT格式; 軟件版本:不做強(qiáng)制性要求;
3)綠色施工信息模型里,現(xiàn)場(chǎng)的建筑設(shè)備和信息采集設(shè)備等可以被簡(jiǎn)略替代為簡(jiǎn)單幾何體,但要攜帶相關(guān)綠色施工監(jiān)控信息;
4)綠色施工基本信息、分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)及影響因素信息等要求與項(xiàng)目的BIM模型自動(dòng)關(guān)聯(lián),而且可以通過(guò)BIM模型查看此類(lèi)施工信息,如聲像、電子文件、過(guò)程數(shù)據(jù)等,平臺(tái)還可單獨(dú)提取模型的構(gòu)件信息,對(duì)分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素進(jìn)行查看。
(2)應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。
(3)根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)和綠色施工監(jiān)管要求進(jìn)行必要的拆分。其拆分構(gòu)架如下:
1)其總模型為:綠色施工信息模型;
2)模型下分為三個(gè)信息類(lèi)型,分別為:綠色施工基本信息、綠色施工影響因素信息、綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)信息;
3)綠色施工基本信息類(lèi)型下分為四個(gè)組:項(xiàng)目基本信息、人員組織信息、規(guī)劃方案文件、施工平面布置,每個(gè)組下為具體的信息內(nèi)容;
4)綠色施工影響因素信息下為具體的影響因素信息;
5)綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)信息下分為“四節(jié)一環(huán)?!奔叭宋年P(guān)懷六個(gè)子項(xiàng),“四節(jié)一環(huán)?!奔叭宋年P(guān)懷六個(gè)子項(xiàng)下,分別再分解為組,每個(gè)組之下為具體的指標(biāo)信息。
2.3.1 綠色施工基本信息
綠色施工基本信息需以共享參數(shù)的形式錄入模型中,錄入的步驟為:1)創(chuàng)建綠色施工基本信息共享參數(shù)文件; 2)新建綠色施工基本信息組; 3)根據(jù)綠色施工基本信息參數(shù)錄入表的內(nèi)容新建共享參數(shù)。規(guī)程選擇“公共”,參數(shù)類(lèi)型選擇“文字”; 4)打開(kāi)項(xiàng)目參數(shù)對(duì)話框,點(diǎn)擊“添加”參數(shù),選擇“共享參數(shù)”,因?yàn)闆](méi)有綠色施工分組方式,因此參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”,類(lèi)別“項(xiàng)目信息”。錄入綠色施工基本信息后,打開(kāi)項(xiàng)目信息,可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數(shù)。模型錄入步驟如圖2-5所示(下文綠色施工影響因素信息與綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)信息錄入步驟同,不再贅述)。綠色施工基本信息參數(shù)如表1所示。
圖2 步驟一
圖3 步驟二
圖4 步驟三
圖5 步驟四
2.3.2 綠色施工影響因素信息
影響因素以共享參數(shù)形式錄入模型(見(jiàn)表2)。錄入步驟為:1)創(chuàng)建影響因素共享參數(shù)文件; 2)新建項(xiàng)目類(lèi)型、施工階段、地域及氣候、天氣情況、人文環(huán)境五個(gè)信息組; 3)根據(jù)表2綠色施工影響因素參數(shù)錄入表的內(nèi)容,在每個(gè)信息組下新建共享參數(shù); 4)打開(kāi)項(xiàng)目參數(shù)對(duì)話框,點(diǎn)擊“添加”參數(shù),選擇“共享參數(shù)”,參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”,類(lèi)別“項(xiàng)目信息”; 5)錄入影響因素信息后,打開(kāi)項(xiàng)目信息,可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數(shù)。
表1 綠色施工基本信息參數(shù)錄入表
表2 綠色施工影響因素參數(shù)錄入表
2.3.3 綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)模型建立及信息錄入
綠色施工評(píng)價(jià)指標(biāo)以構(gòu)件形式錄入模型,并建立構(gòu)件的族參數(shù),錄入指標(biāo)信息(見(jiàn)表3- 8)。下面以“環(huán)境保護(hù)”中“空氣質(zhì)量指標(biāo)”的相關(guān)信息錄入為例,進(jìn)行解析:1)以公制常規(guī)模型為族樣板,創(chuàng)建族(250*250*250的拉伸模型),并以“空氣質(zhì)量”命名族名稱(chēng); 2)新建共享參數(shù)。打開(kāi)共享參數(shù)對(duì)話框,創(chuàng)建“環(huán)境保護(hù)”共享參數(shù)文件,新建“空氣質(zhì)量”參數(shù)組,并新建“PM2.5”、“PM10”兩個(gè)參數(shù); 打開(kāi)族類(lèi)型對(duì)話框,添加參數(shù),選擇“共享參數(shù)”,參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”,類(lèi)別選擇“常規(guī)模型”; 3)把“空氣質(zhì)量”族導(dǎo)入項(xiàng)目中,創(chuàng)建構(gòu)件類(lèi)型,并命名為“環(huán)境保護(hù)—空氣質(zhì)量”; 4)根據(jù)綠色監(jiān)控平臺(tái)末端監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量和位置創(chuàng)建實(shí)例。
表3 環(huán)境保護(hù)監(jiān)管信息錄入
表4 節(jié)材與材料資源利用監(jiān)管信息
表5 節(jié)水與水資源利用監(jiān)管信息
表6 節(jié)能與能源利用監(jiān)管信息
表7 節(jié)地與施工用地保護(hù)監(jiān)管信息錄入內(nèi)容
表8 人文關(guān)懷及健康監(jiān)管信息錄入內(nèi)容
綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)和影響因素信息化模型的信息包括基本信息、分項(xiàng)指標(biāo)信息和影響因素信息,信息和模型在平臺(tái)里都將以BIM模型的樣式存在,把BIM模型在平臺(tái)中展示,BIM模型里的內(nèi)容即為平臺(tái)展示的內(nèi)容。
如上節(jié)所述,模型里的構(gòu)件以各個(gè)分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)命名,在模型里以常規(guī)模型的方式存在。在構(gòu)件上賦予參數(shù),即影響因素,并且在不同影響因素下分別設(shè)定指標(biāo)的值為X1,X2,X3,…,以此作為分項(xiàng)指標(biāo)和影響因素的信息。將這些信息輸入到綠色施工信息模型,再導(dǎo)入平臺(tái),平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)采集或錄入的對(duì)應(yīng)信息表示為Y1,Y2,Y3,…,再作對(duì)比以此產(chǎn)生預(yù)警和評(píng)價(jià)。如環(huán)境監(jiān)測(cè)中,揚(yáng)塵的數(shù)據(jù)如果超出一定數(shù)值就可以自動(dòng)預(yù)警,即采集的數(shù)據(jù)>模型預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù),則平臺(tái)產(chǎn)生預(yù)警,并啟動(dòng)霧炮來(lái)降塵使現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境達(dá)到規(guī)范要求。平臺(tái)綠色施工評(píng)價(jià)流程如圖6所示。
同時(shí),綠色施工信息模型里現(xiàn)場(chǎng)采集或錄入的數(shù)據(jù)在平臺(tái)中可以提取出來(lái),建立的信息化模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)也可以查閱,方便項(xiàng)目管理人員查看詳細(xì)對(duì)比情況,有助于綠色施工的管理。
圖6 平臺(tái)綠色施工評(píng)價(jià)流程分析
平臺(tái)將現(xiàn)場(chǎng)采集的揚(yáng)塵值、空氣質(zhì)量、噪音信息、建筑垃圾、用水量、用電量等信息與模型的控制值進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比分析,自動(dòng)生成綠色施工評(píng)價(jià)報(bào)告,評(píng)價(jià)結(jié)果按照一定頻率發(fā)送給項(xiàng)目各參與單位。當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果合格時(shí),該項(xiàng)目的綠色施工措施和管理方法將會(huì)在平臺(tái)進(jìn)行公示,以供各參與方借鑒; 當(dāng)評(píng)價(jià)結(jié)果不合格時(shí),則項(xiàng)目參與方需立即做出整改,整改合格后將整改的措施等及時(shí)上傳至平臺(tái),并及時(shí)更新綠色施工信息,若整改后仍舊不合格,平臺(tái)則會(huì)加大督促力度,采取強(qiáng)制行動(dòng)促使相關(guān)參與方進(jìn)行進(jìn)一步的整改,使其達(dá)到綠色施工要求。
綠色施工分項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)與影響因素信息化模型導(dǎo)入綠色施工管控平臺(tái),針對(duì)不同的影響條件,確定各指標(biāo)的效果,評(píng)價(jià)結(jié)果更準(zhǔn)確、更有針對(duì)性,與平臺(tái)結(jié)合后更自動(dòng)和智能。模型更為深入地探究了綠色施工評(píng)價(jià)的差異性,綠色施工的管理也更有針對(duì)性、更集約。模型為各種情況下的綠色施工評(píng)價(jià)提供了一定的借鑒作用,其建立方式和平臺(tái)的應(yīng)用方式也會(huì)為以后的信息化綠色施工提供重要的參考價(jià)值。
模型明確了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的控制值,可與現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)作對(duì)比,平臺(tái)可作出相應(yīng)的反應(yīng)。在未來(lái)的研究中,在本文模型的基礎(chǔ)上可依據(jù)《建筑工程綠色施工評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定對(duì)對(duì)比的結(jié)果進(jìn)行定量化的評(píng)價(jià)研究,目標(biāo)實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目結(jié)束后,綠色施工得分自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。綠色施工及其評(píng)價(jià)是一個(gè)有待繼續(xù)深入研究和探索的方向,信息化為其提供了良好的思路和手段,相信在推廣和應(yīng)用之下必將出現(xiàn)新的成果。