从最新绿建标准看BIM 的应用与发展

张 迪 郝之鹏

(内蒙古科技大学 内蒙古 包头 014010)

引言

绿色建筑与建筑信息模型有先天的共通和交汇之处，那就是它们关注的焦点都是项目全生命周期的效能最大化，资源利用率最大化以及可持续发展。如何把BIM 技术更好的与绿色建筑结合是我们迫切需要解决的问题。本文就基于BIM 技术在绿色建筑中的应用及发展方向进行一些初浅探讨。

1 BIM 技术与《绿色建筑评价标准》

绿色建筑是在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑，即:“四节一环保”的建筑。［1］。新版《绿色建筑评价标准》已于2015 年1月1 日正式实施，新《标准》中保持原有“控制项”不变，取消“一般项”和“优选项”，二者合并成为“评分项”;新标准的判定级别形态借鉴了美国绿色建筑评价标准(LEED)，对各项指标实行量化打分制并新增了“施工管理”和“提高创新”两项指标。新标准改变了以前绿色建筑评价标准只注重绿色建筑性能评价，缺少对施工过程“绿色”评价的不足。另外，值得关注的是新的《标准》中增设了提高与创新项作为加分项，并且明确提出应用建筑信息模型(BIM)技术可以作为加分的内容。可见，BIM 技术在绿色建筑建造过程中应用已经上升为国家层面的政策导向。

《绿色建筑评价标准》作为绿色建筑发展的风向标，为了更好的研究BIM 技术在绿色建筑中的应用，我们有必要结合新版绿建评价标准对BIM 在绿色建筑中的应用点做一个系统梳理。

笔者一共梳理出38 项较为常用的应用点。其中对建筑性能分析的应用点最多一共有26 项占到总数近70%，这样的结果其实一点都不意外，《标准》的制定对象是绿色建筑，它侧重的是绿色建筑建成后各项性能指标的绿色程度，关注的是建筑建成后的状态，所以《标准》的评分点大都集中在对绿色建筑性能改善方面的考量。此外，从图表分析来看，BIM 在绿色建筑中的应用点还有信息管理、施工模拟、碰撞检查、质量、安全管理、构件预制加工等。

下面结合新版《绿色建筑评价标准》以及实际的建造过程重点选取绿色优化设计、物资精细化管理、虚拟建造、装配式建筑四个方面对BIM 在绿色建筑建造过程中的应用点进行详细分析。

2 BIM 技术与绿色优化设计

《评价》条文溯源:4.2.6 场地内风环境有利于冬季室外行走舒适及过渡季、夏季的自然通风。(绿色建筑性能分析条文不一一列出共26 项)

图1 《绿色建筑评价标准》与BIM 实现途径一览表

9.2.3 制定并实施施工废弃物减量化、资源化计划

9.2.10 严格控制设计文件变更，避免出现降低建筑绿色性能的重大变更

对建筑物的绿色设计要综合考虑人、建筑以及经济与环境三方面因素，其中人的需求是最基本的，它包括视觉舒适、社会交往、心情和氛围、健康、安全和愉悦等方面的内容;建筑的要求包括形式、构图风格标准和法规等方面的内容;经济与环境的要求则包括设备、维护、运行、能量和环境等方面的内容也包括了很多复杂的心理和生理方面的主客观评价内容。与传统建筑设计相比，基于BIM 的绿色建筑设计最直观的不同之处在于其设计过程应用了各种性能模拟软件，设计人员使用这些软件对建筑的热环境、光环境、声环境、日照、流体、造价、人员疏散、施工方案以及设备运行方案的等方面进行精确模拟和分析，为绿色建筑决策提供可靠的数据依据和技术支持。［2］首先，由Revit 构建各专业3D 模型。然后，对于结构模型以IFC 数据格式传递给SAP2000，进行相应的结构应力计算，根据计算结果对结构模型进行修正。对于建筑模型以gbXML 数据格式传递给Ecotect 进行建筑日照、可视度、光环境及热环境性能分析，以及传递PHOENICS 软件进行CFD 风环境模拟，为室内外空间人员舒适度评价提供基础依据。最后各专业模型以DWF 数据格式整合到Navisworks 中进行碰撞分析、漫游、管线综合布线优化。

图2 BIM 在《绿色建筑评价标准》中的应用点分布图

图3 绿色建筑设计流程图

图4 分区域导出物资量［4］

图5 基于BIM 的物资管理流程图

图6 施工进度模拟

3 BIM 技术与精细化物资管理

《标准》条文溯源:9.2.7 采取措施降低钢筋损耗

众所周知，建筑工程施工成本构成中，建筑材料成本所占比重最大，约占工程总成本的60%～70%。因此，对建筑材料的精细化管理是绿色施工的迫切要求。以控制钢筋用量为例，基于BIM 技术的钢筋翻样软件使下料工作变得准确高效。通过钢筋翻样软件建立钢筋结构模型，也可以通过结构设计软件或者算量模型进行导入。钢筋翻样软件内置钢筋平法通过设置模数、可以提供多套原材料长度自动优化方案，最终达到降低废料余料，从而节省钢筋的目的。另外，通过BIM 模型与进度计划计价文件关联形成BIM5D 模型，使项目管理人员能够准确的按照时间、楼层、流水段统计所需的资源量，实现三个维度的8 算对比［3］。而且，利用BIM5D 管理平台快速形成项目总控物资计划、月备料计划和日提量计划，从而实现精确备料，避免现场材料积压或是因材料未及时进场产生窝工，提高了资源利用率，优化了物资管理流程，对节省工期和成本有很大的促进作用。

基于BIM 技术的物资管理流程如下:

4 BIM 技术与虚拟建造

《标准》条文溯源:8.2.9 进行绿色建筑重点内容的专项交底

9.1.4 施工前应进行设计文件中绿色建筑重点内容的专业会审

建造的过程是一个非常复杂的过程。绿色建筑基于建筑性能的考虑，在建筑形体、以及建筑结构的选型方面考虑会更加的细致和多元化，出现了越来越多的大型建筑及异形结构建筑，建筑难度越来越大，因此，顺畅的进行施工交底，使施工人员深刻的理解施工工艺变得非常重要。利用BIM 模型对关键的的施工节点进行技术交底，把复杂的施工过程直观的呈现在大家面前。提高了专项交底的效率和准确性。另外，传统施工方案基于二维图纸以及以往的施工经验编制，其施工性缺少针对性的模拟，都是边施工边优化的模式，这种模式往往带有事后处置特点。若施工方案存在重大问题，对项目施工造成的损害是不可估量的。基于BIM 技术的施工模拟的核心理念是先优化后施工，即基于Synchro 或者Navisworks 施工模拟软件，在工程实际开工前，进行项目全过程的施工模拟，方案论证，直至获得最佳的施工方案，从而指导真实的施工。这一理念的实施，将大大降低返工成本和管理成本，成为建筑施工提质增效的重要保证。

基于BIM 技术的施工模拟流程:

5 BIM 技术与装配式建筑

《标准》条文溯源:7.2.5 采用工厂化生产的预制结构构件

装配式建筑是指将建筑的构件、部品、材料在工厂中预制，再运输到施工现场进行安装，最后通过浆锚或后浇混凝土的方式连接形成的建筑产品。与传统现浇施工方式相比，装配式建筑施工方式具有缩短工期、减少现场劳动力、提高建筑质量等优点，是绿色建筑的发展方向［5-7］。现阶段比较成熟的装配式建造技术主要有以下两种:①PC(precast concrete)技术，该技术主要用于全预制混凝土构件，如阳台、楼梯、空调板、部分内隔墙板等;②PCF(precast concrete form)技术，即预制混凝土模板技术，该技术主要用于预制混凝土剪力墙外墙模以及叠合楼板的预制板等。其PC 构件及现场PCF 墙板安装如图所示［8］。

图7 基于BIM 技术的施工进度模拟流程图

图8 预制构件

由于装配式建筑信息模型包括了预制装配构件的所有相关数据，因此可以把模型直接提交给加工厂进行加工制作。装配式建筑的设计过程，是建筑构件设计人员、构件生产人员、构件装配人员、后期的构件维护人员共同协调优化的过程。装配式构件的设计流程如下［9］:

图9 装配式构件的设计流程

预制构件生产后，通过RFID 芯片植入，实现BIM 模型与相应构件进行关联。构件出厂时，通过RFID 手持设备扫描构件获取构件信息，然后直接输入构件的出厂时间、运输车次等信息，通过网络传递至预制构件信息管理系统同BIM 模型中构件信息进行比对，确保运输正确工序的构件。待构件系统到达施工场地后，利用RFID 手持设备扫描构件信息，并输入构件进场信息，确保构件在规定时间到达制定的堆放地点，确保装配施工的供给。BIM与RFID 技术的完美结合，优化了构件场外加工、场内安装的流程，加快了构件流转速度，节省了施工场地，提高了施工精度。［10］

另外，在构件安装阶段，利用Navisworks 施工模拟软件进行吊装模拟，优化吊装方案，对降低吊装施工的难度，提高吊装施工的效率是很有必要的。

图10 基于BIM 技术的装配式建筑建造流程图

图11 绿色建筑为核心的新型工业化、信息化建造体系

6 绿色建筑的发展畅想

如果说建筑工业化是我国建筑业未来的发展方向，那么绿色建筑就是建筑工业化的核心内容。国家发展改革委与住房和城乡建设部在2013 年发布的《绿色建筑行动方案》文件中已经明确将推动建筑工业化作为一项重要的工作内容。把绿色建筑理念与建筑工业化、信息化(BIM)的深度融合，构建新型建造模式是我国未来建筑业发展的必然趋势。在此笔者结合建筑工业化的特点，以及前文对BIM 技术在绿色建筑中的应用分析，构建了以绿色建筑为核心的新型工业化、信息化建造体系模型，希望对以后我国绿色建筑的发展提供参考。

7 总结

本文从《绿色建筑的评价标准》中分析提炼出了一系列BIM 在绿色建筑上的应用点，重点梳理了BIM 技术在绿色设计、物资管理、虚拟建造、装配式建筑方面的绿色应用，并对BIM 技术与绿色建筑的结合进行了合理展望。从国家的政策、法律条文来解读新技术应用点，能够更好的把握建筑业的发展方向，对我们以后开展BIM 实施是有启发作用的。

［1］杨明宇，喻伟，刘猛，李百战，绿色建筑信息模型的信息流建模及仿真技术［D］.第八届国际绿色建筑与节能大会论文集，2012:40.

［2］刘芳，关于BIM 技术对绿色建筑产生的积极意义的探讨［J］.中外建筑，2013(6):60.

［3］杨宝明，实现三个维度的八算对比.http://www.biminfo.cn/BIM -opinion/yangbaoming/2010 -11 -07/515—3 .html

［4］天津永利大厦项目BIM 应用http://bim.fwxgx.com/portal.php mod=view＆aid=173

［5］贾晓英.建筑工业化与工业化建筑［J］.科技信息，2012，22(8):435.

［6］张传生，张凯.工业化预制装配式住宅建设研究与应用［J］.住宅产业，2012(6):24-28.

［7］刘东卫，蒋洪彪，于磊.中国住宅工业化发展及其技术演进［J］.建筑报，2012(4):10-18.

［8］郭正兴，房屋建筑装配式混凝土结构建造技术新进展［J］.施工技术，2011，(4):27.

［9］丁勇，关于装配式建筑发展的几点思考［J］.土木建筑工程信息技术，2014，6(3):104-106.

［10］齐宝库，王明振;我国PC 建筑发展存在的问题及对策研究［J］.建筑经济，2014，(7):19.