BIM技術在建筑可持續(xù)設計中的應用

張毅

摘? 要：本文首先分析了當前在建筑可持續(xù)設計工作中常見問題，其次分析了使用BIM技術開展建筑可持續(xù)設計的必要性，最后討論了BIM技術的應用流程和具體應用方法。以期改善在傳統(tǒng)模式下對建筑進行可持續(xù)設計存在的不足，提升建筑物可持續(xù)設計的工作效果。

關鍵詞：BIM技術;可持續(xù);設計;應用

中圖分類號：TU746.3???? 文獻標識碼：A?????? 文章編號：2096-6903（2021）02-0000-00

0引言

在建筑物的可持續(xù)設計工作中，會產生大量數據，因此使得工程設計和管理難度增加。為滿足對建筑物檢測和加固的要求，將BIM技術應用在可持續(xù)設計工作當中，可改善傳統(tǒng)模式下工作中的問題，為提升建筑物的質量提供保證。

1建筑可持續(xù)設計改造中的問題

1.1信息精度差

國內很多需要進行加固改造的建筑，其竣工交付的材料都是以紙質材料為主，所以文檔保護和保存工作都會比較困難，但是這些數據對建筑物的改造而言都十分重要。很多建筑物的文檔信息可能會因為管理不善而缺失，而且紙質文檔在保存過程中也容易出現污損、褪色和變形等問題，導致很多重要的建筑設計信息會存在極大的模糊性和不確定性，即便能在后期完成鑒定、檢測對原信息進行補充，但是繼續(xù)采用紙質文件依然存在信息保存效率差的問題，容易導致信息傳遞出現失真，尤其是不同設計人員可能會因為圖紙中的尺寸不精準難以保證信息的精度。在缺少高精度信息的情況下，可能導致難以完成對反饋等信息的傳遞，而且也不利于對建筑工程的施工精確性控制。

1.2 信息的利用率低導致改造難度增加

紙質的文檔信息，存在信息提取困難的問題，而且難以對所需要的信息開展查詢工作，降低了工程的施工效率。例如在對建筑進行改造設計時，由于文檔信息比較繁雜，所以設計人員很難高效使用文檔來完成對建筑的改造方案設計，也不利于對信息的完善提取。其次，在建筑物的改造過程中，設計專業(yè)之間可能會由于信息交流不暢導致信息孤島存在，因為改造設計必然會有比較頻繁的變動，而且需要在設計的過程中考慮空間所帶來的限制，就造成設計的協(xié)調難度增大，不同專業(yè)之間難以進行有效的協(xié)調優(yōu)化，尤其是在對給排水設計、暖通空調設計等工作當中，由于涉及到跨專業(yè)的設計內容，缺少有效的信息交流，將會影響建筑物的優(yōu)化效率，而且可能會導致不同設計之間存在一定的矛盾和沖突，從而造成改造之后的建筑物依然缺少穩(wěn)固性，甚至破壞了原本的環(huán)境協(xié)調，存在嚴重的空間應用不合理等問題。

1.3對建筑物缺少有效地維護管理

由于我國對建筑物缺少有效的日常維護工作，所以很多建筑物并沒有維護檔案或者缺少對建筑物維護前后信息的記錄，并且缺少對檔案安全的統(tǒng)一管理。很多建筑物的業(yè)主缺少足夠的信息維護意識，或者存在建筑物維護主體不明確的問題，缺少對建筑物維護工作的統(tǒng)一管理。同時，還有一些建筑物的維護管理流程建設存在問題，缺少規(guī)范化的管理手段，導致對相關計算機管理軟件的應用效率也比較低。

2 BIM技術在建筑物可持續(xù)設計中的應用需求

可持續(xù)建筑是一種新型的、具有可持續(xù)發(fā)展性的建筑類型，該理念由查爾斯·凱博特博士所提出，在理論中將建筑設計有關因素如內部建設材料和外界影響因素等進行說明和設定，使其與建筑所在區(qū)域的社會環(huán)境相協(xié)調。可持續(xù)建筑是綠色建筑的一種，其對于環(huán)境的具有一定的保護作用，在建筑的建設施工和應用的過程中，對環(huán)境的污染較小，同時訥訥狗狗為人們提供較為良好的生活環(huán)境，有利于實現人員自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。1993年提出的，指以可持續(xù)發(fā)展觀規(guī)劃的建筑，內容包括從建筑材料、建筑物、城市區(qū)域規(guī)模大小等，到與這些有關的功能性、經濟性、社會文化和生態(tài)因素。綠色建筑是在全壽命周期內，節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染、為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現人與自然和諧共生的高質量建筑。

BIM技術在建筑物可持續(xù)設計中的應用研究可知，BIM技術具有可視化、全生命周期管理等優(yōu)勢，可以滿足建筑工程協(xié)同建設的要求。因此，BIM技術也在建筑物的可持續(xù)設計工作中具備一定的優(yōu)勢和應用意義，可以通過其對數據的高效管理能力，改變傳統(tǒng)建筑物的施工方法，并且做好對檢測、改造加固的控制，提高對建筑物加固施工的效果。

傳統(tǒng)建筑工程可持續(xù)設計施工中，很難對信息開展有效的管理，所以增加了對建筑物加固改造工作的困難性。使用BIM技術能對建筑物建設和運營的全程管理，并且借助數據庫采面向對象的智能化模型，并且可以實現對建筑項目從設計、建造到運營的集成協(xié)同管理。在建筑物的改造過程中，BIM系統(tǒng)可以保證設計人員之間的信息交流，避免出現信息孤島問題。在對建筑完成檢測工作之后，建立起的BIM信息模型具有良好的共享性，并能對建筑的模型進行直觀展示，在建筑物加固改造的過程中，也能對現場信息實時同步，記錄整個改造過程，為管理和日后的運營，創(chuàng)造良好的數據支持。

3 BIM技術在建筑可持續(xù)設計的應用流程

3.1檢測階段的應用

在建筑的檢測工作中，包括：測繪房屋建筑的結構、平面布置、立面布置情況;分析建筑的結構材料強度;檢查和分析房屋的損傷情況，并做好記錄;檢測房屋建筑的沉降量量等相關數據，并形成文件報告，對建筑的詳細信息進行說明。應注意的是，目前存在文件信息重復冗長現象，并且數據調查記錄工作;最后要對房屋建筑的沉降情況進行檢測標定。所獲得信息主要以圖紙、照片和文字的形式呈現在檢測報告中，但是存在信息內容過于冗長，不夠直觀的問題，為此因此在后續(xù)的改造和加固工作中，還需要對房屋建筑再進行一次調查。而通過使用BIM技術進行檢測，不僅有效簡化了建筑檢測工作的流程和難度，而且還能夠將建筑物的狀況更為直觀地體現出來，在實際應用過程中，直接將建筑物的模型以及相關數據資料和信息導入到系統(tǒng)當中之后，可以在改造的管理工作中直接使用，相對于傳統(tǒng)檢測方式，不僅更為方便，而且可操作性較強，檢測結果也更加直觀，有助于后續(xù)工作的有效推進。除此之外，還能將模型融入到智慧城市管理平臺，也能提升對建筑后期運營維護工作的效率，充分應用對建筑物的監(jiān)測成果。

在平面布置比較簡單和明晰的建筑物改造工作中，也可以直接使用原來的設計圖紙來建立BIM模型，但是如果設計圖紙損壞或丟失，無法進行有效測繪時，工作人員可以嘗試利用掃描儀等高科技設備圖紙存在遺失，并且測繪工作比較困難時，還可以根據現場情況使用3D掃描儀進行建筑物的點云圖像，然后就可以對充分了解建筑現場的實際情況，并且能夠更具圖像來分析內部的空間和結構中是否存在故障或變形。掃描后的建筑物的空間分布、結構變形、結構構件狀況、構件的損傷開裂等情況作出分析，所形成的三維模型也能導入到BIM系統(tǒng)當中使用。

3.2改造加固設計階段應用

BIM技術擁有可視化、具體化的表現優(yōu)勢，利用建筑物的三位模型，可以讓設計人員了解工程的限制條件、結構形式、施工中的操作空間、構件的損傷情況、總體結構的力學性能等等，使設計人員能根據建筑物的整體情況，做出最為合理的設計，滿足加固需求。其次，BIM技術還可以通過三維動畫展現建筑物的改造過程，展現建筑物在加固前后的區(qū)別。

結合建筑物的具體數據來進行模型構建，利用BIM技術構建三維立體模型，在模型中快速的得到建筑結構相關的數據。檢測鑒定階段所獲得的數據建立的BIM模型，可以對結構現有的信息數據進行快速提取，通過對比建筑物具體項目的數據，有效了解其在經過改造后，不同項目結構發(fā)生的變化，如受力特點和抗壓強度等性能，建筑物在加固改造前后的建筑功能、結構形式、關鍵節(jié)點強度、建筑物構造和力學性能等情況，可以對之后的加固效果做出預判，從而判斷加固是否會影響原本結構的穩(wěn)定性，是否會對建筑的功能造成影響，并且判斷施工的合理性。其次，使用BIM技術構件三維模型時，利用其模擬性能，可以對建筑不同結構功能特點進行合理的規(guī)劃和設計，提高施工中不同環(huán)節(jié)的工作效率，降低其中可能存在的誤差，避免利用BIM模型，還可以完成對加固改造的可操作空間進行劃定，防止在選定加固方案后，存在施工設備材料運輸、安裝等工作中和建筑原有的場地存在沖突，確保改造施工的正常進行。

使用BIM技術來幫助改造建筑物的功能時，通過模擬構件的性能和實際作用時的變化，對構件進行合理改造，提高其實際功能效果，增加輔助構件的方法對建筑物進行改造時，使用BIM技術可以自動完成對不同構件之間的碰撞檢查工作，防止因為設計或者施工存在不合理增加修改費用，有效避免浪費。而在建筑物的拆除過程中，使用BIM技術可以提前預演拆除步驟，制定合理的方案和順序，避免發(fā)生安全事故。局部進行拆除工作時，利用BIM模型也能起到比較好的指導作用，能方便地制定建筑的拆除方案。

3.3施工階段BIM技術的應用施工階段的應用

建筑施工階段時，使用BIM技術具有較大的幫助，首先，在在改造加固工程的施工階段，BIM技術主要在以下幾個方面使用，首先需要使用BIM技術進行現場的模擬施工時，可以在模型中進行利用BIM技術對建筑結構使用構件進行疊加，以及對建筑原本的構件進行拆除，給施工提供足夠的指導，從而避免建筑物中原有結構出現損壞。其次，在使用BIM技術之后，建筑物原有的信息模型是可修改的，所以在建筑物的結構被改變后，BIM系統(tǒng)中的模型可以進行同步更新，對施工做出更為準確的管理，提升工程的施工效率和管理精確性。最后，利用BIM技術進行施工管理時，可以實時進行建筑物質量、進度的分析，并且自動化計算工程的成本，系統(tǒng)能以動畫的形式來完成可視化模擬和可視化管理，保證施工現場項目有足夠的協(xié)同能力，從而充分優(yōu)化現場的場地布局，以及結合工程施工的狀況來進行管理工作，提升管理效率。

4 BIM技術在建筑可持續(xù)設計中的具體應用

4.1基于BIM技術進行管線的優(yōu)化

建筑物的管線是實現建筑物各項功能的關鍵，在建筑物的加固工作中，往往需要對管線進行優(yōu)化改造，以及根據建筑物的管線情況來制定改造方案。使用BIM模型可以方便設計師在虛擬環(huán)境下對建筑管道、配件等設施進行查看，專業(yè)的工程師能夠根據模型的位置、疊加情況來對施工做好調整，以及完成對硬碰撞、軟碰撞的檢測工作，保證施工的可行性。這解決了使用傳統(tǒng)平面圖紙難以對建筑結構有充分了解的問題。例如對建筑的給排水、通風管道系統(tǒng)導出三維圖，可以進行碰撞檢測，能夠有效分析工程施工中條件限制，而且也能幫助明確樓板開洞位置，進行準確的標記和剔鑿，如果需要斷筋，就必須根據要求處理。

4.2基于BIM技術的節(jié)能改造

很多建筑物由于結構落后，所以相比新式建筑會有很多方面的限制，所以建筑物會有比較高的能耗。隨著現代建筑可持續(xù)設計理念的不斷推廣應用，逐漸加強了對于節(jié)能改造設計方面的重視。在其加固改造工作中，可以通過合理的設計，確保改造之后的節(jié)能水平，降低建筑的運行成本。依靠BIM技術所具有的數據可重復性修改特性，不同參數之間聯動驅動的特性，對建筑物的能耗建模分析，并且構建能夠降低建筑物能耗的模型。比如，使用revit建筑模型不僅能根據構件的尺寸來確定建筑構件的強度，同時，也能對建筑物的通風空調系統(tǒng)進行分析，對耗能做出評估，幫助完成建筑物能耗方案的優(yōu)化工作。系統(tǒng)能夠對建筑物的年度能耗進行判斷，并且針對不同月份的能量負荷做出分析。

4.3基于BIM技術的建筑外圍結構設計

建筑外圍結構的設計是建筑設計當中的重點內容，在建筑使用過程中，不僅影響著室內的保溫、通風性能，還關乎著用戶舒適度和能源消耗情況。借助BIM技術能夠進一步對建筑外部圍護結構的熱量得失情況、室內熱量的散失、冷風的滲透情況，同時還能夠通過BIM技術模擬室內采光情況以及光反射情況，進而對建筑外圍結構、門窗布局以及室內天花板、墻體結構分布等進行合理的規(guī)劃和設計，實現量體設計，為建筑使用者提供更加舒適的室內環(huán)境。除此之外，還能夠根據業(yè)主的實際需求，通過不斷模擬，使得設計更加人性化、合理化以及科學化，進一步提高用戶滿意度。

4.4基于BIM技術的室內設計

基于建筑的功能以及實際需求，在建筑投入使用的過程中，人們主要的活動范圍都在建筑室內，因此，建筑設計的重點也在室內部分?？茖W合理的應用BIM技術不僅能夠進一步確保建筑室內空間規(guī)劃的合理性，盡可能擴大建筑使用面積，同時還能夠提高室內的舒適度，滿足不同人群對于建筑的實際需求。在實際進行室內設計的過程中，技術人員可以借助BIM技術以及室內設計相關數據庫，結合業(yè)主的各方面特點和實際需求，進行室內空間結構的模擬設計，同時，還能夠結合當地氣候變化、天氣變化特點對室內采光、通風等情況進行模擬，并以此為依據對室內結構設計進行合理的優(yōu)化調整，進一步提升建筑的實用性以及舒適度，滿足業(yè)主需求。

5結語

使用BIM技術開展建筑物的可持續(xù)設計工作，能降低建筑物在施工過程中的事故發(fā)生率和圖紙出錯率，并且保證加固施工過程中各個環(huán)節(jié)之間的配合，避免設計問題和提升加固工作效率。并且，進行改造加固施工后，其竣工后的BIM模型也能應用在對工程的管理工作中，在維護和設施管理上擁有巨大的經濟價值，有利于提升工程的生產效率。

參考文獻

[1] 蔣璐，鄭昊.BIM技術在既有建筑檢測加固中的應用探索[J].土木建筑工程信息技術，2016，8（5）：26-29..

[2] 蔣璐.BIM技術在既有建筑檢測中的應用研究[J].土木建筑工程信息技術，2017，9（3）：90-95.

[3] 張紅歌. BIM技術在既有建筑改造中的應用探究[D].成都：西南交通大學，2016.

[4] 勞榮國.BIM技術在檢測鑒定階段的應用研究[J].建材與裝飾，2019（1）：31-32.

[5] 杜政陽，李陽，馮丹，等.BIM技術在既有建筑中應用與探索[J].現代物業(yè)（中旬刊），2019（3）：106.

Application of BIM Technology in Building Sustainable Design

ZHANG Yi

（Yunnan Urban and Rural Planning and Design Institute， Kunming Yunnan? 650228）

Abstract： This paper first analyzes the common problems in the current building sustainable design work， then analyzes the necessity of using BIM Technology to carry out building sustainable design， and finally discusses the application process and specific application methods of BIM Technology. In order to improve the shortcomings of sustainable design of buildings in the traditional mode and enhance the effect of sustainable design of buildings.

Keywords： BIM technology; sustainability; design; application