次曉樂 朱厚宏 朱佳迪

(1.中國礦業(yè)大學(xué)(北京) 力學(xué)與建筑工程學(xué)院，北京 100083；2.中國建筑科學(xué)研究院有限公司，北京 100013；3.深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司,深圳 518000)

引言

隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，綠色施工理念和技術(shù)已經(jīng)成為建筑施工中主要的應(yīng)用技術(shù)。通過綠色施工手段的應(yīng)用，可以減少資源消耗，降低施工成本。施工現(xiàn)場的綠色施工管理主要依賴人員進(jìn)行被動管理，并輔以簡單的監(jiān)測工具對現(xiàn)場環(huán)境狀況進(jìn)行了解和記錄，可與信息化手段相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)綠色施工的自動監(jiān)管、預(yù)警與評價，更好地實(shí)現(xiàn)綠色施工“四節(jié)一環(huán)?！钡囊蟆檫_(dá)到綠色施工管理的智能化、自動化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)綠色施工各要素的要求，綠色施工信息需要可儲存、可分析、可分享，構(gòu)建綠色施工相關(guān)指標(biāo)信息化模型非常必要，因此本文嘗試建立以綠色施工監(jiān)管平臺為基礎(chǔ)的綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)與影響因素的信息化模型，對綠色施工評價的影響因素展開研究。

近年來，BIM技術(shù)在項(xiàng)目的綠色施工過程中已得到了一定的應(yīng)用。利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工場地設(shè)計(jì)、總平面圖布置、日照分析、綜合布管等，可以有效提高施工場地利用率，節(jié)省施工材料，節(jié)約能源[1-3]。通過綠色施工管控平臺，充分地利用移動互聯(lián)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，已有很多建筑項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)綠色施工的遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測、分析、管理[4-5]。

基于以上現(xiàn)狀和研究，本文提出構(gòu)建基于綠色施工管控平臺的綠色施工評價指標(biāo)與影響因素信息化模型。

1 綠色施工監(jiān)管平臺

課題組研發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)和分布式計(jì)算的綠色施工監(jiān)控管理平臺(以下簡稱“平臺)，可實(shí)現(xiàn)基于綠色施工BIM模型和物聯(lián)網(wǎng)的場地、人員、設(shè)施、質(zhì)量、安全等現(xiàn)場管理信息的動態(tài)監(jiān)控及模擬分析與優(yōu)化。本平臺按課題組研究編制的《基于BIM的綠色施工監(jiān)控信息化管理規(guī)程》的要求采集、集成和處理應(yīng)用綠色施工相關(guān)信息，對施工策劃、材料采購、現(xiàn)場施工、工程驗(yàn)收等各階段進(jìn)行控制，以加強(qiáng)對整個施工過程的管理和監(jiān)督[6]。平臺總體框架如圖1所示。

圖1 平臺總體框架圖

平臺是本研究中綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)與影響因素的信息化模型的載體，是綠色施工評價的具體工具。建立綠色施工評價指標(biāo)與影響因素的信息化模型，導(dǎo)入平臺并由平臺做出預(yù)警和定量評價，可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場管理信息的動態(tài)監(jiān)管，有利于建立綠色施工的良性循環(huán)。本文在本課題組論文《綠色施工評價指標(biāo)與影響因素研究》關(guān)于綠色施工評價指標(biāo)與影響因素研究的基礎(chǔ)上，建立綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)與影響因素的信息化模型，并提出綠色施工信息化模型的模型要求及建模方法、原則[7]。最后將建立的模型與建筑信息模型結(jié)合，通過一定的方式導(dǎo)入綠色施工監(jiān)控管理平臺，實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)管及評價。

2 綠色施工評價指標(biāo)與影響因素信息化模型構(gòu)建

2.1 綠色施工評價指標(biāo)與影響因素信息化模型簡介

綠色施工信息為綠色施工過程中形成的與綠色施工全過程相關(guān)的數(shù)據(jù)、資料及文件，綠色施工信息模型是指施工階段用于記錄、存儲、傳遞相關(guān)綠色施工信息的模型。基于綠色施工管控平臺的綠色施工信息模型是指在施工信息模型的基礎(chǔ)上建立的，用于記錄、存儲、傳遞綠色施工評價指標(biāo)及影響因素信息的模型，其中主要途徑是傳遞至綠色施工管控平臺。

實(shí)質(zhì)上，本文研究的綠色施工評價指標(biāo)與影響因素信息化模型與綠色施工信息模型既有聯(lián)系又有區(qū)別。從內(nèi)容上看，本模型為綠色施工信息模型的一部分，包含項(xiàng)目基本信息、分項(xiàng)評價指標(biāo)信息和影響因素信息，根據(jù)規(guī)程對項(xiàng)目的基本數(shù)據(jù)、四節(jié)一環(huán)保及人文關(guān)懷及健康等監(jiān)管指標(biāo)作出細(xì)分，并研究不同的因素對各指標(biāo)的影響，結(jié)合現(xiàn)場施工過程中的綠色施工信息，為項(xiàng)目綠色施工評價服務(wù)。

其中基本信息包括項(xiàng)目基本信息如名稱、建設(shè)單位、結(jié)構(gòu)類型、建設(shè)規(guī)模等，以及人員組織信息； 綠色施工影響因素信息包括項(xiàng)目類型、施工階段、地域及氣候、天氣情況以及人文環(huán)境?；拘畔?、綠色施工影響因素及評價指標(biāo)詳細(xì)內(nèi)容可參見本刊第五期《綠色施工評價指標(biāo)與影響因素研究》一文[7]。

另一方面，模型更側(cè)重數(shù)據(jù)的分析與綜合考量，不僅僅是采集和監(jiān)控現(xiàn)場情況，這一點(diǎn)也體現(xiàn)了本模型在平臺存在的必要性。

2.2 綠色施工評價指標(biāo)與影響因素信息化模型的建模要求

(1)綠色施工評價指標(biāo)與影響因素信息化模型的建立首先要滿足綠色施工管控平臺對格式和數(shù)據(jù)的要求。具體要求如下：

1)模型創(chuàng)建的基礎(chǔ)是綠色施工信息模型，而綠色施工信息模型則是在施工圖設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上創(chuàng)建；

2)建模軟件要求：Revit； 文件格式要求：RVT格式； 軟件版本：不做強(qiáng)制性要求；

3)綠色施工信息模型里，現(xiàn)場的建筑設(shè)備和信息采集設(shè)備等可以被簡略替代為簡單幾何體，但要攜帶相關(guān)綠色施工監(jiān)控信息；

4)綠色施工基本信息、分項(xiàng)評價指標(biāo)及影響因素信息等要求與項(xiàng)目的BIM模型自動關(guān)聯(lián)，而且可以通過BIM模型查看此類施工信息，如聲像、電子文件、過程數(shù)據(jù)等，平臺還可單獨(dú)提取模型的構(gòu)件信息，對分項(xiàng)評價指標(biāo)和影響因素進(jìn)行查看。

(2)應(yīng)符合國家現(xiàn)行規(guī)范《建筑信息模型施工應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。

(3)根據(jù)工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)和綠色施工監(jiān)管要求進(jìn)行必要的拆分。其拆分構(gòu)架如下：

1)其總模型為：綠色施工信息模型；

2)模型下分為三個信息類型，分別為：綠色施工基本信息、綠色施工影響因素信息、綠色施工評價指標(biāo)信息；

3)綠色施工基本信息類型下分為四個組：項(xiàng)目基本信息、人員組織信息、規(guī)劃方案文件、施工平面布置，每個組下為具體的信息內(nèi)容；

4)綠色施工影響因素信息下為具體的影響因素信息；

5)綠色施工評價指標(biāo)信息下分為“四節(jié)一環(huán)?！奔叭宋年P(guān)懷六個子項(xiàng)，“四節(jié)一環(huán)?！奔叭宋年P(guān)懷六個子項(xiàng)下，分別再分解為組，每個組之下為具體的指標(biāo)信息。

2.3 模型及參數(shù)的建立原則及方法

2.3.1 綠色施工基本信息

綠色施工基本信息需以共享參數(shù)的形式錄入模型中，錄入的步驟為：1)創(chuàng)建綠色施工基本信息共享參數(shù)文件； 2)新建綠色施工基本信息組； 3)根據(jù)綠色施工基本信息參數(shù)錄入表的內(nèi)容新建共享參數(shù)。規(guī)程選擇“公共”，參數(shù)類型選擇“文字”； 4)打開項(xiàng)目參數(shù)對話框，點(diǎn)擊“添加”參數(shù)，選擇“共享參數(shù)”，因?yàn)闆]有綠色施工分組方式，因此參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類別“項(xiàng)目信息”。錄入綠色施工基本信息后，打開項(xiàng)目信息，可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數(shù)。模型錄入步驟如圖2-5所示(下文綠色施工影響因素信息與綠色施工評價指標(biāo)信息錄入步驟同，不再贅述)。綠色施工基本信息參數(shù)如表1所示。

圖2 步驟一

圖3 步驟二

圖4 步驟三

圖5 步驟四

2.3.2 綠色施工影響因素信息

影響因素以共享參數(shù)形式錄入模型(見表2)。錄入步驟為：1)創(chuàng)建影響因素共享參數(shù)文件； 2)新建項(xiàng)目類型、施工階段、地域及氣候、天氣情況、人文環(huán)境五個信息組； 3)根據(jù)表2綠色施工影響因素參數(shù)錄入表的內(nèi)容，在每個信息組下新建共享參數(shù)； 4)打開項(xiàng)目參數(shù)對話框，點(diǎn)擊“添加”參數(shù)，選擇“共享參數(shù)”，參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類別“項(xiàng)目信息”； 5)錄入影響因素信息后，打開項(xiàng)目信息，可以查看所錄入的綠色施工基本信息參數(shù)。

表1 綠色施工基本信息參數(shù)錄入表

表2 綠色施工影響因素參數(shù)錄入表

2.3.3 綠色施工評價指標(biāo)模型建立及信息錄入

綠色施工評價指標(biāo)以構(gòu)件形式錄入模型，并建立構(gòu)件的族參數(shù)，錄入指標(biāo)信息(見表3- 8)。下面以“環(huán)境保護(hù)”中“空氣質(zhì)量指標(biāo)”的相關(guān)信息錄入為例，進(jìn)行解析：1)以公制常規(guī)模型為族樣板，創(chuàng)建族(250*250*250的拉伸模型)，并以“空氣質(zhì)量”命名族名稱； 2)新建共享參數(shù)。打開共享參數(shù)對話框，創(chuàng)建“環(huán)境保護(hù)”共享參數(shù)文件，新建“空氣質(zhì)量”參數(shù)組，并新建“PM2.5”、“PM10”兩個參數(shù)； 打開族類型對話框，添加參數(shù)，選擇“共享參數(shù)”，參數(shù)分組方式選擇“綠色建筑屬性”，類別選擇“常規(guī)模型”； 3)把“空氣質(zhì)量”族導(dǎo)入項(xiàng)目中，創(chuàng)建構(gòu)件類型，并命名為“環(huán)境保護(hù)—空氣質(zhì)量”； 4)根據(jù)綠色監(jiān)控平臺末端監(jiān)控設(shè)備的數(shù)量和位置創(chuàng)建實(shí)例。

表3 環(huán)境保護(hù)監(jiān)管信息錄入

表4 節(jié)材與材料資源利用監(jiān)管信息

表5 節(jié)水與水資源利用監(jiān)管信息

表6 節(jié)能與能源利用監(jiān)管信息

表7 節(jié)地與施工用地保護(hù)監(jiān)管信息錄入內(nèi)容

表8 人文關(guān)懷及健康監(jiān)管信息錄入內(nèi)容

3 基于綠色施工監(jiān)管平臺的綠色施工評價方法

3.1 綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)和影響因素信息化模型在平臺的自動評價

綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)和影響因素信息化模型的信息包括基本信息、分項(xiàng)指標(biāo)信息和影響因素信息，信息和模型在平臺里都將以BIM模型的樣式存在，把BIM模型在平臺中展示，BIM模型里的內(nèi)容即為平臺展示的內(nèi)容。

如上節(jié)所述，模型里的構(gòu)件以各個分項(xiàng)評價指標(biāo)命名，在模型里以常規(guī)模型的方式存在。在構(gòu)件上賦予參數(shù)，即影響因素，并且在不同影響因素下分別設(shè)定指標(biāo)的值為X1，X2，X3,…，以此作為分項(xiàng)指標(biāo)和影響因素的信息。將這些信息輸入到綠色施工信息模型，再導(dǎo)入平臺，平臺將現(xiàn)場采集或錄入的對應(yīng)信息表示為Y1，Y2，Y3,…，再作對比以此產(chǎn)生預(yù)警和評價。如環(huán)境監(jiān)測中，揚(yáng)塵的數(shù)據(jù)如果超出一定數(shù)值就可以自動預(yù)警，即采集的數(shù)據(jù)>模型預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)，則平臺產(chǎn)生預(yù)警，并啟動霧炮來降塵使現(xiàn)場環(huán)境達(dá)到規(guī)范要求。平臺綠色施工評價流程如圖6所示。

同時，綠色施工信息模型里現(xiàn)場采集或錄入的數(shù)據(jù)在平臺中可以提取出來，建立的信息化模型各項(xiàng)數(shù)據(jù)也可以查閱，方便項(xiàng)目管理人員查看詳細(xì)對比情況，有助于綠色施工的管理。

圖6 平臺綠色施工評價流程分析

3.2 綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)和影響因素模型在綠色施工監(jiān)管平臺的適用性

平臺將現(xiàn)場采集的揚(yáng)塵值、空氣質(zhì)量、噪音信息、建筑垃圾、用水量、用電量等信息與模型的控制值進(jìn)行實(shí)時對比分析，自動生成綠色施工評價報告，評價結(jié)果按照一定頻率發(fā)送給項(xiàng)目各參與單位。當(dāng)評價結(jié)果合格時，該項(xiàng)目的綠色施工措施和管理方法將會在平臺進(jìn)行公示，以供各參與方借鑒； 當(dāng)評價結(jié)果不合格時，則項(xiàng)目參與方需立即做出整改，整改合格后將整改的措施等及時上傳至平臺，并及時更新綠色施工信息，若整改后仍舊不合格，平臺則會加大督促力度，采取強(qiáng)制行動促使相關(guān)參與方進(jìn)行進(jìn)一步的整改，使其達(dá)到綠色施工要求。

4 總結(jié)與展望

綠色施工分項(xiàng)評價指標(biāo)與影響因素信息化模型導(dǎo)入綠色施工管控平臺，針對不同的影響條件，確定各指標(biāo)的效果，評價結(jié)果更準(zhǔn)確、更有針對性，與平臺結(jié)合后更自動和智能。模型更為深入地探究了綠色施工評價的差異性，綠色施工的管理也更有針對性、更集約。模型為各種情況下的綠色施工評價提供了一定的借鑒作用，其建立方式和平臺的應(yīng)用方式也會為以后的信息化綠色施工提供重要的參考價值。

模型明確了各評價指標(biāo)的控制值，可與現(xiàn)場采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)作對比，平臺可作出相應(yīng)的反應(yīng)。在未來的研究中，在本文模型的基礎(chǔ)上可依據(jù)《建筑工程綠色施工評價標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定對對比的結(jié)果進(jìn)行定量化的評價研究，目標(biāo)實(shí)現(xiàn)施工項(xiàng)目結(jié)束后，綠色施工得分自動統(tǒng)計(jì)。綠色施工及其評價是一個有待繼續(xù)深入研究和探索的方向，信息化為其提供了良好的思路和手段，相信在推廣和應(yīng)用之下必將出現(xiàn)新的成果。