白靈鯤 師飛 劉璐

摘 要： 建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)作為一種全新的數(shù)字化工具，在這一轉(zhuǎn)型中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，加強對BIM技術(shù)的應(yīng)用研究，對于推進(jìn)建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級有著重要意義。為落實我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，建筑行業(yè)逐漸采用可持續(xù)的施工模式，其中綠色建筑和裝配式建筑設(shè)計嶄露頭角。結(jié)合綠色建筑和裝配式建筑設(shè)計，針對BIM技術(shù)的應(yīng)用展開分析，旨在探討B(tài)IM技術(shù)在綠色建筑和裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用，推動綠色建筑和裝配式建筑的設(shè)計與施工。

關(guān)鍵詞： BIM技術(shù) 綠色建筑 裝配式 建筑設(shè)計

中圖分類號： TU72文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 1679-3567（2024）03-0051-04

Application of BIM technology in the Design of Green Buildings and Prefabricated Buildings

BAI Lingkun1 SHI Fei2 LIU Lu2

1.Qingjian Group Corporation； 2.Shandong Xinyi Jia Decoration Technology Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266000 China

Abstract： As a new digital tool， BIM technology has played a key role in this transformation， and strengthening research on the application of BIM technology is of great significance to promote the transformation and upgrading of the construction industry. In order to implement the sustainable development strategy in China， the construction industry is gradually adopting sustainable construction models， among which green building and prefabricated building design is emerging. This paper analyzes the application of BIM technology in combination with green building and prefabricated building design， aiming to discuss the application of BIM technology in green building and prefabricated building design， and promote the design and construction of green buildings and prefabricated buildings.

Key Words： BIM technology； Green building； Prefabricated； Building design傳統(tǒng)的建筑設(shè)計和施工方法不僅容易浪費建筑資源，也對生態(tài)環(huán)境造成了不可逆轉(zhuǎn)的損害?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展為建筑信息模型（Building Information Model？ ing，BIM）技術(shù)的應(yīng)用奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。BIM技術(shù)作為一種強大的工具，推動了建筑行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，該技術(shù)通過數(shù)字化建模和信息共享，促進(jìn)了建筑設(shè)計、施工和維護(hù)方式的轉(zhuǎn)變，加強對該技術(shù)的應(yīng)用研究，有助于建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

1 BIM技術(shù)的概述與優(yōu)勢

BIM是一種數(shù)字化的表示和管理建筑工程項目信息的方法，涵蓋了建筑物的幾何形狀、空間關(guān)系、數(shù)量和屬性信息，以及項目的時間和成本數(shù)據(jù)[1]。BIM模型不僅包括建筑物的物理特征，也涉及建筑元素之間的內(nèi)在聯(lián)系，是一類綜合性的信息資源庫，為綠色建筑及裝配式建筑的設(shè)計提供了全新的工具。

（1）BIM技術(shù)的一項顯著特點是信息一體化，BIM模型包含了多方面的信息，從幾何形狀到數(shù)量、成本、時間、材料等等，這些信息相互關(guān)聯(lián)，可在統(tǒng)一的平臺上進(jìn)行管理和訪問，便于項目團隊更好地協(xié)同工作。

（2）BIM技術(shù)具有三維建模功能，通過三維建模，BIM模型能夠準(zhǔn)確地表示建筑和工程項目的幾何形狀，使項目團隊能夠更好地理解設(shè)計意圖，發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計問題，并預(yù)測項目的施工過程。

（3）BIM技術(shù)提供了豐富的可視化工具，如虛擬現(xiàn)實、三維可視化、動畫等，幫助項目團隊更好地理解和交流設(shè)計意圖，預(yù)測項目的施工過程，以及為項目的決策提供支持。

（4）云計算和在線協(xié)同工作平臺支持項目團隊之間的協(xié)同工作，團隊成員可實時更新BIM模型，共享信息，進(jìn)行實時協(xié)作，減少溝通問題，提高項目的效率。

（5）BIM模型中的數(shù)據(jù)還可用于各種分析和模擬，包括結(jié)構(gòu)分析、能源效率分析、成本估算、進(jìn)度計劃等，為項目的決策和優(yōu)化提供參考，進(jìn)而提高項目的質(zhì)量和效率。

2 在綠色建筑及裝配式建筑中應(yīng)用BIM技術(shù)的意義

2.1 提升資源利用效率

（1）BIM技術(shù)可幫助項目團隊更好地規(guī)劃、管理和跟蹤材料的使用，實時監(jiān)控材料需求，避免資源浪費和過度采購，減少材料成本和資源浪費。

（2）BIM技術(shù)可以用于規(guī)劃和管理水資源的使用，借助BIM模型模擬不同水資源管理方案，包括雨水收集、廢水處理和節(jié)水設(shè)備的應(yīng)用，降低施工用水成本。

（3）BIM技術(shù)可用于土地的規(guī)劃與利用，模擬不同土地利用方案的影響，包括綠地、停車場、建筑布局等。

（4）在裝配式建筑中，BIM技術(shù)可用于建筑拆除和再利用的規(guī)劃，建立材料清單和拆除計劃，實現(xiàn)資源的最大化再利用[2]。

2.2 減少施工環(huán)境污染

（1）在設(shè)計階段，BIM技術(shù)可模擬不同材料的性能和環(huán)保特點，幫助項目團隊選擇環(huán)保建筑材料，減少施工環(huán)境污染。

（2）BIM技術(shù)可幫助項目團隊優(yōu)化施工過程，減少環(huán)境污染，基于大量的信息和數(shù)據(jù)模擬施工活動，選擇環(huán)保的施工材料，減少廢物排放。

（3）BIM技術(shù)可用于規(guī)劃和管理廢物的處理和再利用，利用完善的廢物管理計劃減少廢物的產(chǎn)生，避免出現(xiàn)環(huán)境污染問題。

（4）BIM技術(shù)還可在設(shè)計階段進(jìn)行能源模擬和分析，幫助設(shè)計師優(yōu)化建筑的能源效率，進(jìn)一步降低能源消耗。

3 BIM技術(shù)在綠色建筑及裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用

3.1 構(gòu)建建筑信息模型

在綠色建筑和裝配式建筑設(shè)計中，建立詳細(xì)的BIM模型較為關(guān)鍵。BIM模型是一個數(shù)字化的表示，包含了建筑物的幾何形狀、空間關(guān)系、屬性信息，以及項目的時間和成本數(shù)據(jù)，如圖1所示。借助BIM模型設(shè)計團隊可將建筑的各個方面完整呈現(xiàn)，為設(shè)計、施工和維護(hù)提供支持；BIM技術(shù)允許設(shè)計團隊整合多方信息到統(tǒng)一的模型中，包括建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、機械工程師、電氣工程師等多個專業(yè)領(lǐng)域的信息，不同的專業(yè)可以實時協(xié)作，共享信息，協(xié)同解決問題；BIM模型也是一個強大的可視化工具，能夠幫助設(shè)計團隊深入理解建筑的特點和設(shè)計意圖[3]。通過可視化設(shè)計師和業(yè)主可以直觀地看到建筑的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，提前發(fā)現(xiàn)問題；BIM技術(shù)還允許進(jìn)行各種模擬和分析，如結(jié)構(gòu)分析、能源效率分析、采光分析等。通過模擬不同設(shè)計方案，確定最佳的設(shè)計策略，優(yōu)化建筑的性能，提高綠色建筑的可持續(xù)性；BIM技術(shù)將設(shè)計過程變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動的過程，設(shè)計團隊可以實時獲取數(shù)據(jù)，分析結(jié)果，并作出決策，能夠提高設(shè)計的精確度。

3.2 協(xié)助構(gòu)件拆分工作

在裝配式建筑中，構(gòu)件的拆分工作是一個復(fù)雜的過程。以往的拆分工作周期較長，效率較低，BIM技術(shù)可用于構(gòu)件分析，幫助確定哪些構(gòu)件可以進(jìn)行預(yù)制和裝配，以及如何將它們拆分為合適的尺寸和形狀。BIM技術(shù)促進(jìn)了模塊化設(shè)計的實現(xiàn)，團隊可利用BIM模型將建筑分解為模塊，每個模塊可以在工廠中預(yù)制，然后在現(xiàn)場裝配，減少了施工時間和資源消耗。BIM技術(shù)還可使用自動化工具來協(xié)助構(gòu)件拆分工作，相關(guān)工具可根據(jù)BIM模型自動生成構(gòu)件的拆分圖紙，減少手工勞動，提高效率。BIM技術(shù)也可用于檢查構(gòu)件的拆分是否準(zhǔn)確、是否滿足設(shè)計要求，識別問題并及時糾正，以確保構(gòu)件的質(zhì)量。此外，BIM技術(shù)可用于制訂施工計劃，包括構(gòu)件拆分的時間表和順序。

3.3 優(yōu)化構(gòu)件埋件布置

在建筑和結(jié)構(gòu)中，埋件的布置對于整個工程的質(zhì)量有著重要影響。BIM技術(shù)可用于埋件分析，幫助技術(shù)人員確定埋件的最佳位置和布置，以確保建筑的穩(wěn)定性和耐久性。借助BIM技術(shù)，可檢查埋件位置是否與其他構(gòu)件或管道存在沖突，并及時解決，避免后期施工問題和成本增加。BIM技術(shù)還可用于選擇材料和埋件類型，模擬不同材料和埋件的性能，明確合理的項目材料，提高建筑的質(zhì)量。BIM模型的可視化功能允許設(shè)計師和工程師更好地理解埋件的位置和布置，發(fā)揮BIM技術(shù)的可視化優(yōu)勢，可直觀地看到埋件如何影響整體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計方案，提高建筑的性能。

在綠色建筑設(shè)計中，埋件的位置和布置也會影響建筑的環(huán)境性能，如采光、通風(fēng)、能源效率等，可利用BIM技術(shù)分析埋件的環(huán)境影響，確定最佳位置和布置方案，提高建筑的可持續(xù)性。

4 BIM技術(shù)在綠色建筑及裝配式建筑設(shè)計中的應(yīng)用策略

4.1 轉(zhuǎn)變建筑設(shè)計觀念

（1）BIM技術(shù)可幫助建筑設(shè)計團隊實現(xiàn)綜合設(shè)計，將各個專業(yè)的信息集成到統(tǒng)一的模型中，有助于提前發(fā)現(xiàn)和解決問題，減少后期設(shè)計的變更。（2）綠色建筑設(shè)計的觀念要求建筑師和設(shè)計團隊將可持續(xù)性考慮為設(shè)計的核心原則，BIM技術(shù)可用于模擬和分析不同可持續(xù)性策略的效果，如能源效率、材料選擇、廢物管理等，引導(dǎo)建筑設(shè)計團隊優(yōu)化設(shè)計方案。（3）BIM技術(shù)支持集成項目交付（IPD）的實施，鼓勵項目各方在項目的所有階段協(xié)同工作，共享風(fēng)險和獎勵。通過BIM模型，項目團隊可以實時共享信息，協(xié)同解決問題，提高項目的效率和質(zhì)量。（4）BIM技術(shù)的應(yīng)用也導(dǎo)致了建筑師的角色發(fā)生變化，傳統(tǒng)的建筑師更多地關(guān)注設(shè)計的美學(xué)和形式，而BIM技術(shù)要求建筑師更多地關(guān)注建筑的性能和可持續(xù)性，建筑師需要具備多方面知識，以更好地應(yīng)對綠色建筑設(shè)計的挑戰(zhàn)。

4.2 更新建筑設(shè)計設(shè)備

專業(yè)的建筑設(shè)計設(shè)備能夠為BIM技術(shù)的應(yīng)用奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。為更好地應(yīng)用BIM技術(shù)，建筑設(shè)計公司需要更新其設(shè)計設(shè)備，包括BIM軟件和工具，以支持綠色建筑和裝配式建筑的設(shè)計[4]，這些軟件需要與其他設(shè)計和分析工具集成，以實現(xiàn)全面的綜合設(shè)計。BIM模型在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用通常需要大量的計算和模擬，包括結(jié)構(gòu)分析、能源模擬、采光分析等。因此，建筑設(shè)計公司需要更新其計算設(shè)備，包括高性能計算機集群，以支持這些計算需求。BIM模型的創(chuàng)建和維護(hù)需要大量的數(shù)據(jù)，包括建筑測量數(shù)據(jù)、材料性能數(shù)據(jù)、能源數(shù)據(jù)等，要求建筑設(shè)計公司更新數(shù)據(jù)采集設(shè)備，包括激光掃描儀、傳感器、數(shù)據(jù)采集軟件等，以支持BIM模型的數(shù)據(jù)需求。虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）設(shè)備可以幫助設(shè)計團隊更好地可視化建筑設(shè)計，實時體驗建筑空間，這類設(shè)備可與BIM模型集成，為建筑設(shè)計提供更直觀的工具，幫助設(shè)計師和業(yè)主更好地理解設(shè)計方案。在裝配式建筑設(shè)計中，3D打印設(shè)備可用于制造預(yù)制構(gòu)件，建筑設(shè)計公司應(yīng)更新3D打印設(shè)備，以支持預(yù)制構(gòu)件的制造。BIM裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑如圖2所示。

4.3 培養(yǎng)專業(yè)設(shè)計人才

BIM技術(shù)不僅涉及到大量的建筑專業(yè)知識，也包括很多的信息技術(shù)知識，對技術(shù)人員的素質(zhì)提出了更高的要求。建筑設(shè)計公司需要培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人才，培訓(xùn)包括課堂培訓(xùn)、在線培訓(xùn)、工作坊等形式，以確保員工具備必要的技能和知識。綠色建筑和裝配式建筑設(shè)計要求多學(xué)科的團隊協(xié)作，包括建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、機械工程師、電氣工程師等。建筑設(shè)計公司需要培養(yǎng)多學(xué)科團隊的協(xié)作能力，鼓勵不同專業(yè)領(lǐng)域的專家共同工作，共同解決問題。建筑設(shè)計人才需要了解綠色建筑認(rèn)證體系，如LEED、BREEAM等，相關(guān)認(rèn)證體系要求建筑在能源效率、材料選擇、室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量等方面達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)。培訓(xùn)設(shè)計人才了解這些標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證要求，以更好地設(shè)計符合綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)的建筑[5]。

此外，建筑設(shè)計人才需要進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)，跟蹤行業(yè)的最新發(fā)展和技術(shù)。綠色建筑和裝配式建筑領(lǐng)域的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)不斷更新，建筑設(shè)計人才需要保持敏銳的洞察力，不斷提高自己的專業(yè)素養(yǎng)。

5 結(jié)語

綠色建筑和裝配式建筑設(shè)計是建筑行業(yè)的未來發(fā)展趨勢，不僅能夠滿足多樣化的建筑設(shè)計需求，同時也能推進(jìn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。建筑行業(yè)要加大對BIM技術(shù)及相關(guān)信息技術(shù)的重視，針對不同的建筑類型，合理應(yīng)用BIM技術(shù)，通過建立建筑信息模型、協(xié)助構(gòu)件拆分工作、優(yōu)化構(gòu)件埋件布置等多項措施推進(jìn)建筑設(shè)計及施工，促進(jìn)資源的合理利用，以實現(xiàn)更可持續(xù)、高效和環(huán)保的建筑項目，為建筑行業(yè)的創(chuàng)新和進(jìn)步提供技術(shù)支撐，促進(jìn)行業(yè)的長遠(yuǎn)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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