施戈亮

摘??要：旨在探索建筑信息模型技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用，推進(jìn)建設(shè)綠色施工。通過對BIM在整個流程中的運(yùn)用進(jìn)行了剖析，并對其在各個階段的實施進(jìn)行了探討。在建筑設(shè)計中引入BIM可以提高設(shè)計效率，優(yōu)化施工方案，實現(xiàn)設(shè)計全過程的集成，是實現(xiàn)建筑設(shè)計的重要手段。研究表明：BIM在全程綠色施工設(shè)計中的應(yīng)用，對工程項目的整體品質(zhì)有明顯的提升。在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)團(tuán)隊協(xié)作與信息共享，對能耗、物料選擇及系統(tǒng)效能進(jìn)行仿真優(yōu)化，以達(dá)到更高的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：全過程設(shè)計?綠色建筑?BIM技術(shù)?建筑應(yīng)用

中圖分類號：TU17;TU201.5

Research?on?the?Application?of?Whole-Process?Green?Building?Design?Based?on?BIM?Technology

SHI?Geliang

（Hubei?Industrial?Polytechnic，?Shiyan，?Hubei?Province，?442000?China）

Abstract：?The?paper?aims?to?explore?the?application?of?building?information?modeling?（BIM）?technology?in?green?building?design?to?promote?green?construction.?The?paper?analyzes?the?use?of?BIM?in?the?whole?process?and?discusses?its?implementation?in?various?stages.?The?introduction?of?BIM?to?building?design?can?improve?design?efficiency，?optimize?the?construction?plan?and?realize?the?integration?of?the?whole?process?of?design，?and?it?is?an?important?means?to?realize?building?design.?The?study?shows?that?the?application?of?BIM?in?the?design?of?whole-process?green?construction?has?significantly?improved?the?overall?quality?of?the?project，?and?that?on?this?basis，?it?realizes?teamwork?and?information?sharing，?and?simulates?and?optimizes?energy?consumption，?material?selection?and?system?efficiency，?so?as?to?achieve?higher?energy-saving?and?environmental?goals.

Key?Words：?Whole-process?design;?Green?building;?BIM?technology;?Construction?application

在“大數(shù)據(jù)”和“制造業(yè)轉(zhuǎn)型”的大環(huán)境下，“信息技術(shù)”“工程技術(shù)”相結(jié)合是建設(shè)行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。促進(jìn)我國建筑產(chǎn)業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)新型業(yè)態(tài)的發(fā)展，促進(jìn)其服務(wù)方式的創(chuàng)新，促進(jìn)建筑工程的設(shè)計與建造的集成，是我國建筑業(yè)尋求轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵[1]。BIM技術(shù)以其參數(shù)化、模擬性和仿真性等特點(diǎn)，在建筑領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。

1???BIM技術(shù)與綠色建筑概述

1.1???BIM技術(shù)概述

BIM是一種基于計算機(jī)輔助設(shè)計（Computer?Aided?Design，?CAD）的多維度建模與數(shù)據(jù)融合，能夠?qū)⒔ㄖ娜S幾何尺寸、構(gòu)件的材質(zhì)、價格以及工程建設(shè)計劃等數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化傳輸。BIM技術(shù)以直觀的形式將建筑物的渲染圖和建筑物的三維造型進(jìn)行了直觀的表示[2]。而BIM技術(shù)還具備面向?qū)ο蟮奶卣?，可以對建設(shè)項目的設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行等各個環(huán)節(jié)的人事調(diào)動、交流與決策產(chǎn)生直接的作用。BIM模式具有多種特征，可以通過自己的數(shù)據(jù)進(jìn)行工程建設(shè)。

1.2??綠色建筑設(shè)計概述

“綠色建筑”指的是在全生命過程中，通過節(jié)能、環(huán)保和降低污染來實現(xiàn)節(jié)能減排；在此基礎(chǔ)上，提出了一種健康、適用和高效的居住環(huán)境，實現(xiàn)人類與環(huán)境的最大和諧共存。相較于傳統(tǒng)的建筑，綠色建筑以其節(jié)能降耗的特點(diǎn)更加契合可持續(xù)發(fā)展的思想。首先，要充分利用自然光和自然通風(fēng)等自然條件；其次，“因地制宜”“就地取材”是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本思路。在目前的“雙碳”政策背景下，節(jié)省能量，使中國的綠色建筑更加適應(yīng)其“低碳化”建設(shè)的整個生命周期。

2??基于BIM技術(shù)的綠色建筑設(shè)計優(yōu)勢與方法

2.1??BIM技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

BIM是以工程信息的建立、系統(tǒng)的管理和信息的分享為基礎(chǔ)，以達(dá)到工程的整個壽命周期為目的。BIM在綠色施工的設(shè)計過程中的運(yùn)用，既可以保證工程的工期，又可以對工程造價進(jìn)行有效控制，還可以保證竣工后的工程質(zhì)量。首先，BIM在綠色施工的應(yīng)用中具有重要意義，其工作接口可視化，其3D信息可以為綠色施工評估提供海量仿真數(shù)據(jù)，而非單純的平面渲染功能。并能為非建筑業(yè)的業(yè)主和使用者提供清晰明了的施工方案，并能直觀地表現(xiàn)出建筑物的室內(nèi)空間關(guān)系和各種管道布局[3]。其次，BIM為整個建筑工程的全過程進(jìn)行數(shù)字化設(shè)計，從前期規(guī)劃到方案設(shè)計，再到深化設(shè)計，都能得到高效率的存儲。因此，在施工過程中，可以很容易地調(diào)出施工過程中的每一個環(huán)節(jié)的工程資料。

2.2??BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的方法

與常規(guī)的施工工藝的重復(fù)進(jìn)行相比，BIM能夠在項目實施的前期工作中，將項目的前期工作納入項目現(xiàn)場的研究中。總體平面布置的總體布局，通過對建筑物形體形態(tài)的聲環(huán)境、風(fēng)環(huán)境進(jìn)行分析；通過對室內(nèi)燈光環(huán)境進(jìn)行仿真和分析，為室內(nèi)設(shè)計提供實時的信息，以提升室內(nèi)空間規(guī)劃的精度和舒適度。在以后的施工過程中，還需要對建筑材料和管道綜合進(jìn)行持續(xù)的深入研究，這需要多個專業(yè)的工程師一起參加，BIM平臺的協(xié)同作用可以讓問題得到實時反饋，并對模型的參數(shù)進(jìn)行修改。改善工程品質(zhì)與工作效能。BIM的完整性可以表現(xiàn)為對各行業(yè)和各體系的集成效應(yīng)，展示了從設(shè)計到建設(shè)到運(yùn)行到拆除的整個過程[4]。

3??綠色施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1??綠色施工管理技術(shù)

綠色施工管理技術(shù)是在建筑施工過程中，以促進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，采用新技術(shù)、新工藝和新材料，并且通過科學(xué)的管理手段，實現(xiàn)對施工活動中的環(huán)境影響、能源消耗、廢棄物排放等方面的有效控制。該技術(shù)強(qiáng)調(diào)減少對自然環(huán)境的破壞，提高資源利用效率，降低施工過程對生態(tài)環(huán)境造成的負(fù)面影響，從而實現(xiàn)建筑施工的可持續(xù)發(fā)展。

3.2??環(huán)境保護(hù)技術(shù)

目前，建筑工程對環(huán)境保護(hù)造成了3個主要問題：粉塵、噪聲、光污染?？諝庵械念w粒物是最為重要的一種污染源，其中10μm以下的顆粒物可通過呼吸進(jìn)入人體，對身體健康構(gòu)成威脅，包括建筑塵、塵土、路面塵土等。建筑揚(yáng)塵主要來源于堆放、清理等活動，由此引發(fā)了廣大群眾的抱怨和投訴。為了保護(hù)環(huán)境，在施工過程中應(yīng)采取多種環(huán)境保護(hù)技術(shù)措施，例如：在土方施工階段使用灑水和覆蓋等方法，確保作業(yè)區(qū)域的肉眼可見粉塵等級不超過1.5?m。此外，在結(jié)構(gòu)施工、安裝和裝修過程中，現(xiàn)場肉眼可見的粉塵高度應(yīng)控制在0.5?m以下。

3.3?節(jié)材與材料資源利用技術(shù)

目前，我國建筑行業(yè)普遍采用的節(jié)材和物質(zhì)資源綜合開發(fā)方法，主要是因為制度上的問題，缺乏相關(guān)的法律和制度，以及缺乏有效的管理措施，導(dǎo)致了建筑工程中大量的使用材料的隨意性和無意性。在住宅建設(shè)項目中，有2/3的建筑費(fèi)用都是原材料，因此節(jié)約材料是最重要的。綠色建造是指當(dāng)前國內(nèi)建設(shè)項目產(chǎn)生的大量建筑廢棄物，既要減少，又要強(qiáng)化循環(huán)再利用。目前，在鋼筋砼建筑施工中，模板用量大約為30%～40%，約為總工期的50%。以往，在建筑企業(yè)的固定資本中，模板系統(tǒng)大約占據(jù)了1/3左右。隨著技術(shù)的進(jìn)步，模板技術(shù)在建筑領(lǐng)域扮演著重要的角色。模板技術(shù)對項目的質(zhì)量、成本和效益都具有深遠(yuǎn)的影響，因此也成為建筑企業(yè)實現(xiàn)“綠色建造”的關(guān)鍵要素。

3.4?節(jié)水與水資源利用技術(shù)

節(jié)約用水是建設(shè)工程中一個不容忽視的問題。建設(shè)工程用水量很大，特別是在建設(shè)過程中，水泥用量占有很大比例。當(dāng)前，全國每年生產(chǎn)超過20多億m3，水泥拌和用量約為185?kg，因此，混凝土養(yǎng)護(hù)用水按區(qū)域和季節(jié)不同，專家測算為攪拌用水的2～5倍[5]。據(jù)估計，目前水泥生產(chǎn)所需的水泥和維護(hù)費(fèi)用在10億t左右，其中大部分使用的是自來水（工業(yè)用水量比家用水量大）。我國現(xiàn)有的水資源短缺高達(dá)60億t，而建設(shè)用水量又占據(jù)了相當(dāng)大的比例，由此可見，節(jié)約用水是建設(shè)中不容忽略的問題。

3.5??節(jié)地與施工用地保護(hù)技術(shù)

節(jié)地和建設(shè)土地的防護(hù)技術(shù)雖然在設(shè)計階段要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于建設(shè)階段，但是這并不意味著在建設(shè)過程中就沒有工作可以進(jìn)行，處理臨時設(shè)施和修建公路都是項目部對節(jié)地工作的強(qiáng)調(diào)。從節(jié)地工作的觀點(diǎn)出發(fā)，對于工地臨房、臨時圍墻、施工便道和硬地板，項目部要對工地臨房、臨時圍墻、施工便道和硬化地板等進(jìn)行科學(xué)的安排，根據(jù)施工生產(chǎn)規(guī)模、員工人數(shù)、材料設(shè)備需要用計劃以及現(xiàn)場情況，對其進(jìn)行嚴(yán)格的管理，從而提高土地利用效率，提高建筑的利用率[6]。

3.6??節(jié)能與能源利用技術(shù)

節(jié)能與能量使用技術(shù)是建筑工程必須遵循的一項重要內(nèi)容。建筑工程的節(jié)能主要有兩個方面：一是減少能源消耗，二是增加能源利用率；利用這兩個方面可更新資源是未來發(fā)展的趨勢。BIM技術(shù)能夠?qū)G色施工生命周期中的碳排放量進(jìn)行量化，這一點(diǎn)在深化設(shè)計中得到了充分體現(xiàn)，即對建材的選用。本項目擬采用BIM技術(shù)，將建筑材料和溫室氣體排放進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將建筑材料消耗與相應(yīng)的碳排放系數(shù)乘以相應(yīng)的碳排放系數(shù)，得到建材生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中的碳排放。通過對施工階段的仿真，并根據(jù)施工周期設(shè)置，給出了設(shè)備和物料的合理用量，從而得到該工藝的碳排放量。針對建設(shè)運(yùn)行期的碳排放，根據(jù)運(yùn)行中各環(huán)節(jié)的能耗與碳排放系數(shù)之間的對應(yīng)聯(lián)系，對運(yùn)行期間的碳排放進(jìn)行初步估算。

4??基于BIM技術(shù)的全過程綠色建筑設(shè)計應(yīng)用研究

4.1??提升綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)，全生命周期改進(jìn)

從全生命周期角度，本規(guī)程對涉及的工程項目各主要環(huán)節(jié)進(jìn)行了細(xì)化和深入研究，主要內(nèi)容主要有設(shè)計階段的施工圖審核、施工階段的竣工驗收、運(yùn)行期間的檢查；為施工過程中的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)及施工作業(yè)的支撐，更好地保證施工品質(zhì)。從功能需求方面，對現(xiàn)行的《綠色建筑》規(guī)范進(jìn)行了改進(jìn)，并將其擴(kuò)展范圍從“節(jié)能”提升至“無源”的“超低化”，從“室內(nèi)”向“室內(nèi)”“向”“人體的生理和心理健康”發(fā)展；使建筑物的綠化效果得到進(jìn)一步提高和充實。在適用對象方面，主要是以具體的綠色建筑及區(qū)域為對象，具體的綠色建筑的實際操作，甚至是具體的綠色建筑的具體實施范圍。例如：可以利用團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)的流動與彈性加以規(guī)制，從而進(jìn)一步豐富市場供給。

4.2??促進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈升級與生態(tài)圈融合

當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)主要集中在建筑設(shè)計、建造和運(yùn)營等各個主要方面，針對建筑整個壽命周期中的建材產(chǎn)品生產(chǎn)，室內(nèi)裝修，建筑改造；拆遷和再利用也得到了反映，而且會得到強(qiáng)化，例如：可以與《綠色建造》相配合，推動更多的綠色建筑材料的發(fā)展。

4.3?綠色建筑踐行綠色發(fā)展理念

對建筑主體而言，要逐步落實和落實綠色建筑工程建設(shè)、運(yùn)營管理標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范）中的各種規(guī)定，并進(jìn)而影響各學(xué)科專業(yè)的一般性和專用標(biāo)準(zhǔn)，使之適用于各種建筑。在施工過程中，環(huán)保設(shè)施與環(huán)保設(shè)施是該行業(yè)環(huán)保發(fā)展的硬體，當(dāng)前已有環(huán)保衛(wèi)生、環(huán)保循環(huán)；而在這個綠色的地方，則是代表著醫(yī)護(hù)人員的綠色。在未來，更多的行業(yè)會將綠色建筑作為其發(fā)展的前提。

5??結(jié)語

通過對BIM技術(shù)在全過程綠色建筑設(shè)計應(yīng)用進(jìn)行研究，認(rèn)識到其在提高設(shè)計效率、優(yōu)化設(shè)計方案、減少資源浪費(fèi)等方面的重要作用。然而，BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用還處于初級階段，需要進(jìn)一步研究和探索。未來，應(yīng)通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實踐，推動BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的深度融入，為實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭文博，鄭小豐，鄒輝，等.綠色施工技術(shù)在長沙綠地星城光塔項目中的運(yùn)用[J].建筑結(jié)構(gòu)，2022，52（S1）：3000-3002.

[2] 彭書意.綠色住宅建筑理念下的住宅建筑施工技術(shù)探討[J].居舍，2023（5）：169-172.

[3] 曾帥瑋，易穎.綠色環(huán)保理念下的建筑施工技術(shù)研究[J].佛山陶瓷，2023，33（5）：52-54.

[4] 張雷.裝配式建筑施工技術(shù)在綠色環(huán)保中的應(yīng)用[J].環(huán)境工程，2023，41（4）：294.

[5] 景俊寶.節(jié)能降耗理念下的綠色施工技術(shù)運(yùn)用分析[J].房地產(chǎn)世界，2023（13）：151-153.

[6] 靳藝超.綠色施工理念下建筑工程節(jié)能施工技術(shù)探析[J].居業(yè)，2023（6）：13-15.