基于BIM技術(shù)的建筑工程綠色施工管理應(yīng)用策略

張黎 陳凱 呂曉鋒

1. 廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)大學(xué) 廣西 南寧 530007；2. 廣西七三科技有限公司 廣西 南寧 530011

引言

BIM技術(shù)屬于全新的工程信息化管理模式，其主要的特點(diǎn)在于協(xié)同管理，與傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)模擬是完全不同的，其造價(jià)管理模式與施工管理模式都在綠色施工理念的影響下得到了有效的創(chuàng)新，建設(shè)方通過(guò)BIM技術(shù)建設(shè)整體虛擬的建筑信息模型，可以實(shí)現(xiàn)全方位、整體化的土建設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)建筑工程中的管網(wǎng)控制及工程量預(yù)算等工作，可以形成高效的創(chuàng)新應(yīng)用。建筑工程涉及的領(lǐng)域比較廣泛，所以，BIM技術(shù)常被應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)與工程管理等工作中，可以為建筑工程的集成管理環(huán)境提供技術(shù)支持，并借此建立起虛擬的建筑工程三維模型，BIM技術(shù)所建立起信息化平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)階段的協(xié)同工作，一體化的工作模式在建筑工程運(yùn)營(yíng)階段，能夠?qū)ㄖこ套龊弥悄芑木S護(hù)管理，建設(shè)防可以根據(jù)工程的實(shí)際情況來(lái)建立信息庫(kù)，并在整體施工進(jìn)程中提升技術(shù)應(yīng)用的效率，通過(guò)信息化管理的辦法規(guī)避工程施工的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

1 BIM技術(shù)在建筑工程綠色施工管理中的應(yīng)用思路

1.1 前期設(shè)計(jì)的應(yīng)用

建筑工程的設(shè)計(jì)工作要保證較高的準(zhǔn)確度，與傳統(tǒng)的建筑工程相比，綠色建筑工程在管理工作中的要求更多，許多綠色建筑工程都要在施工前設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件，建設(shè)方要想在施工中避免構(gòu)件拼裝困難的問(wèn)題，就需要在設(shè)計(jì)中做好相應(yīng)的碰撞檢查工作，而B(niǎo)IM技術(shù)可以借助信息軟件來(lái)檢查構(gòu)件是否存在碰撞，況且建筑工程的施工量較大，如果依靠人工分析的方法，則碰撞檢查所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，在信息軟件中碰撞檢查的效率則比較高，可以更高的提升工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度。此外，BIM技術(shù)還可以對(duì)建筑的核心功能做好互動(dòng)補(bǔ)充，利用資源來(lái)協(xié)調(diào)建筑工程的發(fā)展，更好地利用建筑工程的優(yōu)勢(shì)，依靠BIM技術(shù)就能夠共享工程中的數(shù)據(jù)信息，將工程中的全部壽命周期做好合理化分配，把握資源的優(yōu)化升級(jí)與協(xié)調(diào)發(fā)展，進(jìn)而減少建設(shè)方對(duì)資源的不合理利用，兼顧對(duì)自然環(huán)境的保護(hù)。BIM技術(shù)可以在工程建設(shè)中作為傳遞消息的有效工具，對(duì)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，并在項(xiàng)目施工建設(shè)階段，加深各方的協(xié)作關(guān)系，保證工程全生命周期都可以得到有效的管理，進(jìn)而減少因信息傳遞失誤造成的資源浪費(fèi)問(wèn)題[2]。

1.2 后期施工的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑工程施工階段的應(yīng)用可以優(yōu)化利用能源，綠色建筑工程對(duì)資源的要求要建立在環(huán)境保護(hù)工作中，對(duì)工程項(xiàng)目的各個(gè)階段都應(yīng)予以重視，基于實(shí)際情況做出了解，建設(shè)方要對(duì)能耗進(jìn)行管控，降低資源浪費(fèi)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能用利用率的提升，是BIM技術(shù)綠色化應(yīng)用的主要方式。建設(shè)方可以結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的能耗情況，運(yùn)用BIM技術(shù)中三維模型來(lái)做出優(yōu)化設(shè)計(jì)，嚴(yán)格審核相關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，采取節(jié)能施工的方法，比如利用太陽(yáng)能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行供電，調(diào)整工程的結(jié)構(gòu)布局，以體現(xiàn)節(jié)約的效果。與此同時(shí)，建設(shè)方可以利用BIM技術(shù)來(lái)優(yōu)化利用材料資源，對(duì)能耗較多的施工項(xiàng)目，建設(shè)方要加強(qiáng)材料資源的配置，以減少實(shí)際使用階段中出現(xiàn)的過(guò)大偏差，可以更好地提升工程建設(shè)質(zhì)量，考慮到材料應(yīng)用中的協(xié)調(diào)性問(wèn)題，建設(shè)方還可以發(fā)揮BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)材料的性能做出嚴(yán)格的審查，使之與理想的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)保持一致[3]。

2 BIM技術(shù)在建筑工程綠色施工管理中的具體實(shí)踐

2.1 節(jié)地和室外環(huán)境的應(yīng)用

2.1.1 場(chǎng)地分析。建筑工程施工前期的場(chǎng)地分析是研究建筑物定位的重要因素，建設(shè)方要在前期確定好建筑物的具體方位及外觀等條件，增強(qiáng)建筑工程與周圍環(huán)境的聯(lián)系。BIM技術(shù)可以和GIS地理信息系統(tǒng)結(jié)合，為建設(shè)方提供準(zhǔn)確的區(qū)域信息，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的建筑空間加以模擬，通過(guò)建模來(lái)帶入空間數(shù)據(jù)，結(jié)合場(chǎng)地的客觀條件，給出最理想的工程現(xiàn)場(chǎng)規(guī)劃及組織關(guān)系，并分析出不同坡度的分布與場(chǎng)地坡向問(wèn)題，在模型中還能判斷出自然災(zāi)害發(fā)生的概率，建設(shè)方就可以從這些信息中判斷出該區(qū)域是否適合建設(shè)工程，這類數(shù)據(jù)對(duì)前期的場(chǎng)地設(shè)計(jì)具有較為重要的價(jià)值[4]。

2.1.2 土方開(kāi)挖。建設(shè)方可以利用BIM技術(shù)建設(shè)的場(chǎng)地合并模型，從三維模型中直觀地看出場(chǎng)地挖填方的情況，經(jīng)過(guò)對(duì)原始地形圖及規(guī)劃地形圖的對(duì)比，就可以分析出該區(qū)域各部分的平均高程，給出最佳的設(shè)計(jì)高層，計(jì)算出各區(qū)域的開(kāi)挖量與填方量。

2.1.3 施工用地。建筑工程的施工階段是一個(gè)動(dòng)態(tài)化的過(guò)程，在規(guī)模不斷擴(kuò)大的趨勢(shì)中，技術(shù)應(yīng)用的復(fù)雜程度也逐漸升高，所以建設(shè)方開(kāi)展的項(xiàng)目管理工作也要變得完善，對(duì)工程的施工用地、材料加工區(qū)域的管理，要隨著施工計(jì)劃的深入而不斷調(diào)整。在BIM技術(shù)體系中的4D施工模型，可以對(duì)工程施工的計(jì)劃作出合理的掌控，則企業(yè)的管理者就可以根據(jù)現(xiàn)有的施工資源，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的管理工作做出合理的布置。

2.1.4 空間分析。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理主要是為了幫助建設(shè)方節(jié)省空間管理成本，實(shí)現(xiàn)有效利用空間資源的目標(biāo)，可以為建筑空間提供更好的條件。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠幫助建設(shè)方做好空間使用情況的記錄工作，使建筑工程的最終形態(tài)能夠滿足用戶對(duì)空間的需求，并通過(guò)對(duì)現(xiàn)有空間的合理分析，調(diào)整建筑物空間的分配結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最大化的空間資源的利用率[5]。

2.2 節(jié)水與水資源的應(yīng)用

BIM技術(shù)在建筑工程節(jié)水方面的應(yīng)用，主要可以應(yīng)用于協(xié)助建設(shè)方計(jì)算土方量方面，BIM技術(shù)的模型能夠模擬土地沉降的過(guò)程，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的排水管線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)，BIM技術(shù)還可以幫助建設(shè)方科學(xué)的分析建筑工程的消防作業(yè)面，為企業(yè)選擇市場(chǎng)中最具經(jīng)濟(jì)性的消防器材，對(duì)建筑工程中每層的排水地漏位置雨水收集等系統(tǒng)做好合理規(guī)劃，非傳統(tǒng)的水源收集能夠促進(jìn)資源的循環(huán)利用。

2.3 節(jié)材與材料資源的應(yīng)用

2.3.1 管線綜合?，F(xiàn)代建筑工程中的綜合管線設(shè)計(jì)及其他管網(wǎng)的綜合排查，涉及比較復(fù)雜的功能，許多大型的建筑及摩天大樓等工程，機(jī)電管網(wǎng)屬于錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，在大量的設(shè)計(jì)中，極容易出現(xiàn)管網(wǎng)交錯(cuò)的問(wèn)題，需要建設(shè)方采取有效的措施來(lái)解決這些問(wèn)題，以往人工的方式來(lái)檢查圖紙是比較單一的，難以同時(shí)檢測(cè)平面和剖面的情況。BIM技術(shù)的軟件可以檢查管網(wǎng)系統(tǒng)，生成管網(wǎng)三維模型以后，為建筑工程模型提供檢測(cè)功能，在系統(tǒng)中可以自動(dòng)檢查出碰撞的部位，并標(biāo)注出具體的位置，使大量的建筑工程工作量變得更加簡(jiǎn)單，與管線相關(guān)的檢測(cè)工作是基于BIM技術(shù)信息模型的應(yīng)用上做出的分析，對(duì)建筑工程內(nèi)不同功能區(qū)域的設(shè)計(jì)高度要給出不同的分析方案，查找其中符合設(shè)計(jì)規(guī)劃的不足之處，并將缺陷與問(wèn)題反饋給施工人員，可以進(jìn)一步避免設(shè)計(jì)漏洞或者碰撞的缺失問(wèn)題。

2.3.2 復(fù)雜工程預(yù)加工、預(yù)拼裝。BIM技術(shù)中最為明顯的復(fù)雜形體設(shè)計(jì)與建造中的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，就是對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)的整合以后得到驗(yàn)證，才能實(shí)現(xiàn)多維曲面的設(shè)計(jì)，相關(guān)信息技術(shù)的系統(tǒng)及設(shè)備，可以通過(guò)模型充分展示其中的知識(shí)，表達(dá)工程師的設(shè)計(jì)構(gòu)思，對(duì)創(chuàng)造成果予以優(yōu)化，使之與傳統(tǒng)的創(chuàng)作方式形成對(duì)比。BIM技術(shù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的建筑形態(tài)與結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)拆分解析，這些拆分與解析的過(guò)程都是在計(jì)算機(jī)程序中完成的，包括拼裝及網(wǎng)格塊的編號(hào)，再進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)以后，將圖紙送到工廠中，完成模塊加工的方法，再到現(xiàn)場(chǎng)就可以完成拼裝。

2.3.3 物料跟蹤。在現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中，各類技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化的提升，建筑工程中使用的設(shè)備比較復(fù)雜，建設(shè)方通常會(huì)選擇工廠加工的方式來(lái)制作預(yù)構(gòu)件，到現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)高效的組裝，建設(shè)方借助BIM技術(shù)能夠制定詳細(xì)的施工進(jìn)度計(jì)劃，預(yù)先計(jì)算出合理的物料進(jìn)場(chǎng)方案，根據(jù)具體的施工計(jì)劃和工程量造價(jià)的情況，將三維模型和成本管控融入BIM技術(shù)模型中，實(shí)現(xiàn)零庫(kù)存、足夠用的物料施工目標(biāo)。

2.4 節(jié)能與能源的應(yīng)用

建設(shè)方要應(yīng)用BIM技術(shù)推進(jìn)綠色建筑的施工方式，需要從降低資源消耗的方面著手，降低建筑工程的污染程度。建筑工程的節(jié)能可以從兩個(gè)方面體現(xiàn)出來(lái)，一方面是幫助建筑工程形成循環(huán)使用的資源系統(tǒng)，其中包括水能循環(huán)及風(fēng)能循環(huán)，科學(xué)的應(yīng)用各類功能；另一方面是充分實(shí)現(xiàn)建筑工程自身的減排功能，管理者通過(guò)信息化的管理方式，有效降低建筑工程所需要的周期，并在運(yùn)營(yíng)中按照相關(guān)需求來(lái)降低資源消耗。

2.5 施工及運(yùn)營(yíng)管理

2.5.1 建筑策劃。建設(shè)方為實(shí)現(xiàn)綠色施工目標(biāo)，通常會(huì)陷入“重建設(shè)、輕管理”的工作誤區(qū)，然而真正能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)化、生態(tài)化效益的方法，就是應(yīng)用建筑節(jié)能技術(shù)，通過(guò)有效的管理工作落實(shí)綠色施工的要求。BIM技術(shù)可以幫助建設(shè)團(tuán)隊(duì)，在建筑規(guī)劃的階段通過(guò)分析空間來(lái)解決工程的空間問(wèn)題，出于客戶所討論的要求，建設(shè)方可以對(duì)建設(shè)方案進(jìn)行詳細(xì)的分析，借助BIM技術(shù)的具體功能來(lái)分析相關(guān)數(shù)據(jù)，并為建設(shè)方做出相應(yīng)的決定。以往建設(shè)工程的方案研究中，多數(shù)是通過(guò)人工的方式對(duì)三維工程模型進(jìn)行構(gòu)想，再經(jīng)過(guò)施工人員對(duì)二維圖紙信息的分析，判斷工程施工圖紙是否可行?？梢暬?、協(xié)調(diào)性的表現(xiàn)建筑之后的樣子，是BIM技術(shù)最顯著的特點(diǎn)，從三維模型中提取信息，能夠?qū)?fù)雜的圖紙問(wèn)題簡(jiǎn)單化的呈現(xiàn)出來(lái)，為后續(xù)工程建設(shè)提供極大的便利。

2.5.2 施工進(jìn)度模擬。目前建筑工程的管理工作常使用甘特圖來(lái)表示施工進(jìn)度的工作計(jì)劃，這類圖示的專業(yè)性較強(qiáng)但是可視化程度依然比較低，難以具體且清晰地描述出工程進(jìn)度的復(fù)雜關(guān)系，對(duì)工程施工的動(dòng)態(tài)化過(guò)程難以給出準(zhǔn)確的表達(dá)，所以建設(shè)方可以將BIM技術(shù)與施工進(jìn)度計(jì)劃相聯(lián)系，將空間信息與時(shí)間信息整合起來(lái)，組成具有可視化功能的4D模型。建設(shè)方建筑4D模型能夠?qū)こ陶w建筑過(guò)程進(jìn)行展示，統(tǒng)一管理整體工程的進(jìn)度、資源與施工質(zhì)量，能夠有效地縮短工期和降低成本，使建設(shè)方在項(xiàng)目投標(biāo)中獲得明顯的優(yōu)勢(shì)。BIM技術(shù)中能夠協(xié)助評(píng)標(biāo)專家快速了解投標(biāo)項(xiàng)目的具體情況，并分析工程的施工安排是否均衡，對(duì)整體計(jì)劃的合理性做出基本的判斷。

2.5.3 災(zāi)害應(yīng)急模擬。BIM技術(shù)中包含了災(zāi)害分析的模擬軟件，在發(fā)生災(zāi)害之前，BIM技術(shù)可以從客觀條件的參數(shù)分析，模擬災(zāi)害發(fā)生的過(guò)程，并根據(jù)不同災(zāi)害發(fā)生的原因，制定避免災(zāi)害的措施，以便于發(fā)生災(zāi)害以后組織人員的疏散工作。BIM技術(shù)為救援人員能夠提供完整的信息，配合現(xiàn)場(chǎng)的溫度感應(yīng)探頭及監(jiān)控系統(tǒng)，判斷溫度異常的區(qū)域，清晰地呈現(xiàn)出建筑物內(nèi)部的緊急情況，促進(jìn)應(yīng)急行動(dòng)發(fā)揮顯著成效，BIM技術(shù)甚至能夠模擬人員疏散的時(shí)間及距離等，還包括建筑材料的燃燒極限與消防作業(yè)面等，能夠在建筑工程真正發(fā)生意外時(shí)，爭(zhēng)取寶貴的救援時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

在現(xiàn)代工程的綠色施工管理中，將BIM技術(shù)與建筑技術(shù)相結(jié)合，要始終將建筑工程作為管理的主體，落實(shí)BIM技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用需求，使建筑工程經(jīng)過(guò)BIM技術(shù)的作用可以得到綠色的生命。BIM技術(shù)作為一種新時(shí)代的建設(shè)方式，要與綠色施工理念相結(jié)合，對(duì)建筑工程的施工做出規(guī)劃和設(shè)計(jì)，可以促進(jìn)工程運(yùn)營(yíng)階段綠色指標(biāo)的落實(shí)，使整體建筑工程的施工資源得到進(jìn)一步的優(yōu)化與整合。