（三江學(xué)院建筑學(xué)院）

文博

1 引言

綠色建筑與BIM（建筑信息模型）技術(shù)是當(dāng)下建筑業(yè)的發(fā)展熱點。在生態(tài)環(huán)境日益惡化的今天，需要將綠色發(fā)展理念貫徹到建筑中。在智能化生產(chǎn)方式的時代，建筑也需要運用信息技術(shù)。兩者能夠怎樣結(jié)合？在運用中有哪些挑戰(zhàn)？這些問題值得探索討論。

2 綠色建筑

在20 世紀(jì)60 年代，一場“綠色運動”在世界興起，人們討論可持續(xù)發(fā)展并關(guān)注建筑領(lǐng)域。美籍意大利建筑師保羅·索勒瑞將生態(tài)學(xué)和建筑學(xué)兩個詞合并，首先提出了生態(tài)建筑的概念。1991年，英國建筑師威爾夫婦的《綠色建筑為可持續(xù)發(fā)展而設(shè)計》一書出版，提出了綜合考慮氣候、能源、材料以及用戶等因素的綠色建筑整體設(shè)計方法。之后，美國、英國、加拿大、日本等發(fā)達國家相繼推出了綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)，綠色建筑發(fā)展逐漸形成成熟系統(tǒng)。我國于2006 年頒布了《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，中國綠色建筑體系也正式建立[1]。目前，《綠色建筑評價體系》（GB/T50378-2019）2019 年版已經(jīng)發(fā)布執(zhí)行，其中綠色建筑的定義為“在全壽命期內(nèi)，節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少污染，為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑”[2]。

3 BIM技術(shù)

BIM（Building Information Modeling）建筑信息模型，這一理念是在20 世紀(jì)70年代由美國學(xué)者查克·伊斯特曼博士提出。在他的理念中，建筑項目全生命周期里的如幾何、功能、施工建造、維護管理等信息都可以被包含在一個信息模型中。2002 年美國Autodesk 公司，首次使用了BIM 一詞將此種信息模型進行了定義表述[3]。BIM 技術(shù)是一項基于建筑信息模型的3D 數(shù)字化技術(shù)，它應(yīng)用于建設(shè)項目的全生命周期，使用通用的數(shù)據(jù)格式創(chuàng)建并收集建設(shè)項目的所有信息，建設(shè)信息模型用來進行項目決策并共享利用這些信息資源。BIM技術(shù)具有操作可視化，信息完備、協(xié)調(diào)、互用等特點[4]。

4 綠色建筑的BIM應(yīng)用

4.1 策劃應(yīng)用

中國工程院院士莊惟敏大師于20 世紀(jì)90 年代在我國率先創(chuàng)建了建筑策劃理論。他在其著作中指出，信息時代建筑師們需要“通過運用計算機等近現(xiàn)代科技手段對研究目標(biāo)進行客觀分析，最終定量地得出實現(xiàn)既定目標(biāo)所應(yīng)遵循的方法及程序”[5]。

建筑物是人造環(huán)境與自然環(huán)境之間的媒介和過渡，綠色建筑最重要的功能是應(yīng)對和解決環(huán)境問題。綠色建筑的營建，是在創(chuàng)建人類適宜的建筑環(huán)境的同時，尊重和順應(yīng)自然環(huán)境，盡量減少對自然的破壞，其策劃注重自然環(huán)境因素的考量。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，給綠色建筑策劃提供了有利的信息化工具。BIM 技術(shù)在綠色建筑前期策劃時可以與GIS（Geographic Information System）地理信息系統(tǒng)相融合。GIS 系統(tǒng)中可包含降水量、土壤、植被等豐富的自然環(huán)境信息[6]。通過技術(shù)的融合應(yīng)用，能夠方便了解建筑所處的自然環(huán)境特點。根據(jù)項目具體需求，可以更加方便合理地策劃綠色建筑星級定位目標(biāo)等內(nèi)容[7]。

4.2 設(shè)計應(yīng)用

BIM 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的性能分析應(yīng)用最早，也是最廣泛的。由于其可視化特點，可使設(shè)計過程易于觀察和交互。綠色建筑設(shè)計的核心內(nèi)容涉及建筑物理熱工學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)等相關(guān)計算分析，BIM 技術(shù)的應(yīng)用可使建筑性能的模擬計算更加方便和準(zhǔn)確。

綠色建筑BIM 應(yīng)用的設(shè)計分析軟件以前主要是國外產(chǎn)品，比較常用的有Ecotect、EnergyPlus、IES 等。近年來，國內(nèi)出現(xiàn)了如綠建斯維爾、PKPM綠色建筑等綜合型BIM 應(yīng)用軟件。這些國產(chǎn)自主軟件能很好地將我國的自然氣候條件、建筑所在地信息、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范融入設(shè)計過程中，利用計算機信息技術(shù)將設(shè)計的過程簡易化，這是綠色建筑BIM 應(yīng)用的突破（見圖1）。

圖1 綠色建筑BIM應(yīng)用

但目前BIM 建模軟件與綠色建筑分析軟件之間，以及不同分析軟件之間的信息互傳還不是很通暢，無法交互或在信息傳遞時丟失信息。雖然目前國際上已經(jīng)有了BIM 技術(shù)工業(yè)基礎(chǔ)類IFC 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和綠色建筑的gbXML 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?qū)IM 模型數(shù)據(jù)與綠色建筑分析軟件數(shù)據(jù)進行交換，但是能夠支持gbXML 格式的BIM建模軟件還不多，數(shù)據(jù)交換時還會出現(xiàn)很多重要信息不支持并丟失信息的現(xiàn)象，需要進一步研發(fā)和建設(shè)[8]。

4.3 施工應(yīng)用

BIM 技術(shù)在綠色建筑實施建造階段的應(yīng)用也很有價值。2021年3月，住建部發(fā)布了《綠色建造技術(shù)導(dǎo)則（試行）》，文中明確給出了BIM 技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑施工建造的指導(dǎo)意見。在施工建造階段可以利用BIM 技術(shù)自動、信息、智能的特點推進建筑組件的工廠化生產(chǎn)，還可以運用BIM 技術(shù)協(xié)調(diào)各專業(yè)溝通并進行深化設(shè)計，對重大方案進行可視交底并進行模擬等[9]。

BIM技術(shù)在施工中應(yīng)用，可以進行場地布置，節(jié)約土地；還可以模擬檢查管線的碰撞，減少錯誤；在管理中通過信息模型實現(xiàn)對材料的精準(zhǔn)控制，能夠統(tǒng)計項目水電用量，節(jié)水節(jié)能。目前，國內(nèi)施工階段的BIM應(yīng)用軟件類型很豐富，常見的有廣聯(lián)達、品茗、魯班等平臺。

4.4 評價應(yīng)用

對建筑項目進行綠色建筑評價，是判斷綠色技術(shù)應(yīng)用程度以及建筑是否達到綠色標(biāo)準(zhǔn)的重要環(huán)節(jié)。世界范圍內(nèi)對綠色建筑進行評價的體系，主要有美國的LEED、英國的BREEAM、德國的DGNB、日本的CASBEE 等標(biāo)準(zhǔn)。我國于2006 年發(fā)布了首版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，現(xiàn)在執(zhí)行的為2019 年版本，其將綠色建筑的評價分為施工圖完成后的預(yù)評價和竣工后的正式評價兩類，評價的體系包含安全耐久、健康舒適、生活便利、資源節(jié)約、環(huán)境宜居五個方面，設(shè)有控制項和評分項、加分項[2]。

因為BIM技術(shù)的信息完備性，應(yīng)用在綠色建筑的評價中，可以將相關(guān)信息進行全面量化比對，并通過可視化良好展現(xiàn)，減少了錯誤的發(fā)生。目前，應(yīng)用在我國綠色建筑評價體系中的工具有綠建斯維爾的GUPA系統(tǒng)。另外，還有很多專項評價工具在開發(fā)。例如，包勝等基于BIM模型和Web 技術(shù)研發(fā)的輕量化綠色建筑評價工具，能夠?qū)ㄖ飯龅刂凉苍O(shè)施間距等相關(guān)評分項進行快速評價[10]。

4.5 運維應(yīng)用

2019 版《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》中明確指出“將綠色建筑評價定位在建筑物建成后的性能”，“綠色建筑未來必然向注重運行實效方向發(fā)展”[2]。因此，BIM 技術(shù)在綠色建筑運行維護上的應(yīng)用愈發(fā)重要。BIM 技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑，因其信息完備、可視化等特點可以方便技術(shù)與管理人員提取重要信息，發(fā)現(xiàn)存在的問題，方便提取相關(guān)參數(shù)進行維修。

5 結(jié)語

綠色建筑的BIM 應(yīng)用貫穿建筑項目全生命周期策劃、設(shè)計、施工、評價、運維等過程。目前，綠色建筑的BIM應(yīng)用已經(jīng)十分豐富，但還存在不少需要解決的問題。綠色建筑是建筑全壽命期內(nèi)各項指標(biāo)的綜合，因此，在綠色建筑BIM 應(yīng)用時需要注重提高全生命周期的應(yīng)用意識，尤其是前期策劃的意識需要提高。同時，要認識并重視BIM 技術(shù)在綠色建筑運行維護中的應(yīng)用價值。另外，綠色建筑性能模擬設(shè)計軟件已經(jīng)很多，但還缺少真正“一模多算”的BIM平臺。在建筑行業(yè)全面推進應(yīng)用BIM技術(shù)的今天，綠色建筑的BIM應(yīng)用是時代賦予工程技術(shù)及研究人員的機遇和挑戰(zhàn)。