BIM技术对绿色建筑发展应用探讨

杨 柳 郭普详

1. 郑州铁路职业技术学院，河南郑州 450052； 2. 中牟县天宇规划测绘队，河南郑州 450000

传统的建设实施过程从工程设计、建设准备、施工安装到竣工验收的全过程中，生产周期长，人工、材料、机械台班的耗费量大；扬尘、建筑垃圾的产生会对周围的环境产生恶劣的影响。而《2013-2018年中国绿色建筑产业全景调研及投资战略研究报告》中指出，随着我国绿色建筑政策的不断出台、标准体系的不断完善、绿色建筑实施的不断深入及国家对绿色建筑财政支持力度的不断增加，我国绿色建筑在未来将继续保持迅猛发展的态势。两者之间的矛盾，急需一种新技术能够促进建筑的绿色、低碳发展。

BIM是英文Building Information Modeling 的缩写，中文最常见的叫法是“建筑信息模型”。它的出现改原来的二维图纸为现在的三维模型，使项目的设计更直观、立体。同时，它更侧重于知识、信息共享，有利于各个相关利益方的协同作业，在绿色建筑的发展方向起到很大推进作用。

在我国，上海中心项目是第一个由业主主导，在项目全生命周期中应用BIM的标杆，它对项目设计、施工和运营阶段进行了全过程BIM应用。它的实施体现了绿色环保、耗能减少、节省工期、节约成本、提高质量的特点。随着BIM技术应用的优越性的体现及它逐步在建筑工程领域的普及推广，各地方政府也先后推出了相关BIM政策，旨在保证能够促进建筑的更绿色、低碳发展，减少对环境的破坏。

1 BIM技术在设计阶段节能应用

1.1 建筑设计应用

国内大多数设计院都是依据经验先完成基本设计，然后再通过相关的计算分析，研究设计出的图纸能否满足住宅节能设计标准，整个设计流程都是围绕着满足设计规范为目的。如果满足不了，又需要大量修改前期设计而造成浪费。随着BIM技术的引入，可以将三维模型与专业的建设性能软件相结合进行分析，这样在早期就可以对建筑的日照、阳光、通风状况进行模拟分析，并结合建筑设计的基本要求随时进行调整。

目前，我国城市的发展日新月异，城市里的建筑物越来越高、越来越密集，建筑物之间的间距也越来越小，必须在设计阶段就解决建筑物的朝向、日照时间长短、通风等问题，才能提高整个工程的建设效率。通过REVIT等设计软件的应用，可以将建筑物立体显示，模拟分析不同时间段，日照对建筑物的影响；同时将BIM与CFD软件结合进行计算分析，又可以详细描述风的流向、风速、空气龄等数值，提前在设计阶段解决高层建筑的日照不足、通风不好的问题。

利用BIM建设的三维模型，可以非常直观地对比不同朝向方案的初步耗能；对影响影响建筑形体的各种气候因素分析；对建筑物所用不同材料的性能进行对比；进而能帮助建筑人员确定建筑朝向；帮助设计人员确定建筑形体；帮助施工人员选择最合适、最节能的建筑围护结构材料。不断优化建筑设计，真正实现建筑生态节能设计，保证建筑的绿色发展。

1.2 综合管线设计与布置

建筑物的给排水、暖通、电线等这些综合管线都属于隐蔽工程，管线设计的质量和效率直接影响着整个建设项目。随着BIM技术的引入，先分别搭建给排水、暖通、电线、建筑主体结构的模型，再通过专业设计师完成特定区域的所有管线综合深化任务，统一考虑各专业系统 （建筑、结构、风、水、电气、消防等专业）的合理排布及优化，同时遵循设计、施工规范及施工要求。这样设计师能够方便地发现管线与建筑物高度之间的冲突、预留孔洞是否精确、不同的管线之间的布置是否有冲突等等。通过提前发现并解决这些问题，大大提高了综合管网设计效率。既能提前在设计阶段发现管线之间的冲突，并能提前在设计中就预留孔洞，更改管线的布置位置，大大提高了施工现场的生产效率，减少返工现象的发生。

2 BIM技术在建筑施工阶段节能作用

2.1 装配式建筑的应用

根据斯坦福大学集成设施工程中心的研究数据，建筑施工行业的生产效率正在持续下滑。我国传统的建筑业所面临的生产效率低，环境污染严重等问题也急需解决。而装配式建筑是住建领域推进绿色发展和新旧动能转换的一种途径。

BIM技术能够支持所有建筑专业中从设计到制造的整个工作流程，包括使用结构建筑信息模型完成钢结构的数字化制造。将建筑信息模型用于钢结构详图设计和制造，重复利用建成的“族”，进行预制构件的生产，就能提高工作效率。

装配式建筑通过BIM软件，将所有的预制构件包括墙板、阳台、凸窗、空调板及楼梯进行组合，并对预制构件之间的细部连接进行分析。混凝土板则实现了工业化生产，在施工现场进行吊装，施工环境大大改善、建设过程中所产生的噪音和扬尘污染较少。相较于传统的建筑施工方式，装配式建筑能同时降低施工材料消耗，减少用水量，减少一定施工垃圾和二次建筑装修垃级，从而减少了能源的消耗。

2.2 节能环保

装配式建筑在选用材料时遵循的基本原则是环保，所用材料都尽量减少对环境的污染，因此，建筑物的室内空气得到净化。同时由于在施工现场主要是预制构件的吊装和构件之间的细部连接，每一个部件都按着要求在流水线上生产，降低材料的损耗率；施工现场对水电的需求也大大降低，生产效率高，节能环保，保证了建筑工程的安全文明施工。

2.3 节省材料

装配式建筑能选用的建筑材料周转率高，主要材料是钢材，这些建筑材料替代了以往的石、砂、石灰等，有利于保护不可再生资源。同时，使用周转率比较高的建筑材料，也减少了建筑拆除垃圾，减少了对环境的污染。

2.4 提高抗震强度，增加使用寿命

装配式集成建筑的抗震等级高，适用于地震多发国家和地区。并且在建造过程中使用了经过防火技术处理的材料，极大地提高了建筑物的阻燃耐火性能。在钢结构模式中，大量使用钢材这种具有弹性、可变形的材料，大大提高了住宅的安全可靠性。

3 BIM技术在施工进度与施工组织中应用

将BIM三维模型与实际施工进度计划相结合，并通过Navisworks等软件以动画的形式进行施工进度模拟。在多任务同时进行的施工组织中，这种施工进度展现方式更直观、和施工进度计划的对比效果好，表达出来的信息量更大。无论是进度滞后还是计划赶工时，都可以利用BIM技术信息集成的优势，通过施工模拟来查找原因，分析施工进度滞后对后续工作的影响；同时也可以通过对工程项目资源、成本、进度三者之间关系的分析，确定能否对现有工程采取赶工措施。

另外，在施工平面图布置中，利用BIM技术可以模拟施工场地施工区、生活区的位置分布，模拟布置材料堆场、临建设施，对施工场地布置方案中难以量化的潜在空间冲突进行量化分析减少施工用地，提高建设用地利用率；结合专业软件进行场地照度和阴影分析，通过分析出来的数据，合理的布置施工场地照明灯具的安装位置，既能保证白天、夜间作业的安全性，也能满足节能的要求；建立三维场地布置模型，合理安排降尘水头，提前模拟出既达到了降尘效果，又节约用水的最佳场地布置。从而在节约用水的前提下，强化降尘效果，保障施工现场扬尘指标符合要求。

4 BIM技术在建筑运营维护阶段节能作用

运营维护阶段在整个建设项目的全过程中的时间和费用消耗都最高。以往设计阶段的资料、施工阶段的变更、索赔等资料，由于都是纸质图纸、变更单、索赔单，导致相关的数据很难完整的保留到运营阶段。即使都保存的很好，运营阶段真正需要相关数据时，又要花费大量的时间、经历重新提取数据，工作效率很低。而BIM三维模型的建立，可以直观地通过软件清晰的读取整个项目的任意一个构件的尺寸、型号以及它和主体结构之间的关系；同时通过施工模拟的回顾，能准确地读取出曾经发生的变更及索赔。在运营阶段，这些数据都能快速的提取出来，并有效的运用在设备的维护和管理上，运营维护的效率很高。

5 结语

随着建筑信息模型BIM技术应用日趋成熟，其在城市的绿色建设持续发展中将发挥着更加重要的作用。它通过深化绿色建筑内涵保证工程品质提升，最大限度地在全寿命期内节约土地、节约能源、用水、材料、减少污染，更好地保护环境，为人类提供舒适、安全、健康的生活条件，从而实现人、自然、建筑和谐共处。

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