绿色建筑与BIM技术高效整合应用
【摘要】能源消耗的增加导致环保碳排放的压力，制约了建筑行业的可持续发展。绿色建筑的出现使这种现状有了很大程度的改善。BIM技术在绿色建筑方面的应用使这些优势更加突出。文章在阐述绿色建筑和BIM概念的基础上，深入分析了绿色建筑全生命周期中，BIM技术对其不同阶段的集成管理与高效整合应用，对我国建筑行业利用BIM技术推动绿色建筑的发展和促进BIM技术在绿色建筑中更长远深入的应用起到推动作用。
【关键词】绿色建筑；BIM；建筑信息模型；整合；应用
1引言
1.1BIM技术的内容及特点
BIM是依据建筑工程所有信息及多方位数据作为模型基础建立出来的三维建筑模型[1]，可应用在工程设计、施工、运维中[2]。利用BIM技术，将模拟进度和实际进度进行对比，管理人员可快速了解施工过程存在的偏差和亟待改进的工序和资源配备[3]。
1.2绿色建筑的定义及要求
绿色建筑为人们提供舒适、高效的空间，在设计施工过程中很注重建筑与环境的和谐共生，实现建筑节地、节能、节材及节水，为人们创造更加健康、舒适的建筑空间[4]。
2绿色建筑全生命周期的BIM技术应用
2.1绿色建筑设计阶段的BIM技术应用
在绿色建设全生命周期中，设计阶段是主要部分。在方案设计的同时需要判定建筑所在环境能否达到建筑正常使用要求，且能维持长期适用性。而这些判定工作需要进行大量的计算和分析，这个过程不仅繁琐而且准确性难以保证。BIM模型可以导入各类模拟软件，通过设定各个相关参数和属性，对设计过程进行优化。BIM软件具有的强大的数据提取和分析功能，可以快速准确地获得建筑构件的位置和数量，满足项目施工中深化设计的要求，为组件的精确加工和组装提供了强大的技术支持[5]（见图1）。将建筑所在城市和位置的气候、环境信息输入到BIM模型中进行日照分析和通风分析，优化建筑的整体设计。在节能方面，通过对冷热负荷和能量损耗方面进行模拟，可以为能源节约提供参考。通过BIM技术碰撞检查的应用，可以减少设计过程中多专业协同设计错误，降低后期修改和变更的数量[6]。经过前期分析得到的数据和反馈，可以很大程度上改善设计成果的质量，同时提高施工图纸的准确性、适用性和安全性等。
2.2绿色建筑施工阶段的BIM技术应用
在项目的绿色建筑施工管理过程中，BIM技术主要有几个方面的应用。1）施工方案模拟及交底针对方案的整体设计和规范要求，制作BIM模型和模拟过程，对方案的可行性进行模拟试验，达到要求后进行全体成员可视化交底。2）场地布置模拟对塔吊、生产区、办公区、生活区、临时建筑、物流等在整个施工过程中总体布局位置进行合理预判，运用BIM三维可视化布置，实际模拟施工过程，提前发现并解决施工场地布置中的问题。3）施工工序及进度模拟按照施工工序和流水作业要求对多个施工段和多个工序进行进度关联的模拟，形成有效衔接的施工过程。4）施工材料管理通过BIM模型可以很快导出施工材料清单，并对施工材料进行分类整理，方便项目采购安排资金的进度计划。由于在建模阶段已经把每个构件的信息都输入到BIM模型中，与传统的预算相比，BIM模型可以一键导出材料清单，大大提高了施工材料管理的效率（见图2）。
2.3绿色建筑运维阶段的BIM技术应用
在绿色建筑全生命周期中，相比设计和施工阶段，运营管理与维护阶段的时间是最长的。BIM运维平台可以通过软件和数据库处理，短时间内处理大量的繁杂数据，形成三维空间和运维数据的有效统一。把运维期间需要控制和维护的参数以变量形式存储于BIM运维平台中，结合PLC/DCS和自动化控制系统的应用，即可快速获取所有建筑实时信息，并可对建筑能耗等进行趋势预测，提前部署能源消费策略，从而达到节能和减少能耗费用的目标[7]。通过将BIM技术生成的数据库与运维系统结合，能够把BIM技术特有的优势（信息存储与空间定位）充分给予展示，大大提升整个项目的运营管理信息化水平，保持最经济的运营状态。
3绿色建筑BIM技术应用整合
3.1成本控制方面的整合
3.1.1设计造价与施工管理BIM模型可附加的造价信息从前期设计到后期运维过程，都能起到很高的参考价值和管理价值。结合建立的BIM模型，可获取任意工程量和成本信息，详细地反映项目实施流程，对施工资源和成本进行实时监控和精细管理[8]。利用BIM技术模型对工程预算进行自动统计，避免出现成本偏差及进度偏差，准确掌握施工中各个环节的造价及整体施工成本。自动生成符合国家工程量清单计价规范标准的工程量清单及报表，又好又快地完成投资核算工作。3.1.2变更管理的应用。BIM技术在变更管理方面的应用主要体现在两个方面：一个是前期控制，一个是过程管理。前期控制阶段，BIM技术通过以下措施减少工程变更：碰撞检测、现场模拟、进度模拟[9]。BIM技术保证任意一个节点修改其他节点跟随进行修正，减少人工全盘修改的繁琐，避免各种碰撞（碰撞检查见图3）。过程管理阶段如果发生变更，就利用BIM技术进行管理，对相应数据进行修改，可以实时有效地进行管理和观察变更之后的准确效果。减少项目参建各方的不理解，实现绿色建筑的进度管控和有序管理。
3.2性能优化方面的整合
3.2.1过程模拟的应用。通过BIM建立的绿色建筑信息模型，可以对绿色建筑的相关环境和能源参数进行准确计算和分析，并根据实际情况进行优化。为确保绿色建筑的安全性、节能性等，对模型进行BIM技术的各项模拟设置的测验，以保证绿色建筑的技术经济性。通过模型与施工过程的交互，可以更好地控制项目能耗，节约资源和成本（见图4）。3.2.2材料选择与管理。在绿色建筑的设计和施工过程中，要尽量减少能耗高的建筑材料的使用。借助于BIM技术完成项目所有材料的统计工作，将统计结果反馈给相关材料供应商，供应商根据统计数据即可按需配送，从而有效减少材料使用过程中的偏差，避免不必要的资源浪费与成本浪费。同时，借助BIM技术的相关软件进行主要材料的性能模拟，真实反映建筑材料的应用效果。提前进行预判和模拟，在材料选用方面提供可参考的数据依据。
3.3风险控制方面的整合
在充分应用BIM所构建出的绿色建筑模型之后，任何变动信息都能达到提前预判和模拟计算的程度，不仅节省人工和时长，还能准确地对实际风险进行预警[10]。BIM技术的灾害模拟工具也能对灾害发生的原因进行预测，同时提醒相关部门采取应急预案。后台数据库还能针对数据统计信息快速给救援团队提供有效指引。
4结语
绿色建筑要做到的不仅是“四节一环保”理念的传递，还应该形成一套完整的标准和技术，用于推动建筑行业全生命周期管理的提升。近年来，国家和行业在推进建筑信息化方面开展了多项活动和举措，力求BIM技术和绿色建筑有效融合，加快设计到施工，再到运维周期性的无缝连接。本文从绿色建筑和BIM技术的结合点进行了探讨，分阶段研究了两者相互促进和作用的过程，并从BIM技术的实际应用价值和突出作用角度探讨了BIM技术和绿色建筑的整合渠道，将BIM技术真正落地使用到绿色建筑中去，有效促进绿色建筑全生命周期的管理。
宋永朋 张艳 青海省创业发展孵化器有限公司
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