基于BIM技術(shù)的超低能綠色建筑全生命周期管理

張國佳

摘 ? 要：為解決我國綠色建筑在發(fā)展過程中存在的諸如缺乏深度和系統(tǒng)性等問題，以可持續(xù)綠色發(fā)展為目標，以BIM技術(shù)為手段，提出了綠色建筑全生命周期數(shù)字化管控的新模式，突破了綠色建筑產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)融合性差以及標準體系統(tǒng)一性差的發(fā)展瓶頸，為綠色建筑的開發(fā)建設(shè)提供有效的管理模式，充分踐行了綠色建筑“四節(jié)一環(huán)?！钡膬r值觀，進而推動我國綠色建筑產(chǎn)業(yè)的全方位發(fā)展。

關(guān)鍵詞：綠色建筑 ?BIM技術(shù) ?全生命周期

中圖分類號：TU201.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（b）-0135-02

基于近年來中國建筑能耗占社會總能耗比值不斷增大的背景，我國正在積極發(fā)展與自然相互和諧的綠色建筑來應對生態(tài)與能源危機。然而在綠色建筑的實踐過程中，全產(chǎn)業(yè)鏈各階段信息難以集成共享，出現(xiàn)了各階段信息孤島等問題，而BIM+綠色建筑方案的核心價值就是解決綠色建筑從生產(chǎn)到運維全生命周期的工程信息共享問題，形成綠色建筑項目全過程追溯體系，加快綠色建筑的發(fā)展和順利實施。

1 ?BIM云平臺協(xié)作中心

隨著綠色工程項目的不斷增多，企業(yè)將面臨項目難以統(tǒng)一跟蹤管理以及與其他既有信息化系統(tǒng)整合的需求。因此，業(yè)主有必要建立統(tǒng)一的一個作為上下游產(chǎn)業(yè)鏈融合的BIM云平臺中心，對所有工程項目統(tǒng)一跟蹤、管控，一方面實現(xiàn)超低能綠色建筑開發(fā)建設(shè)全產(chǎn)業(yè)鏈過程中，包括規(guī)劃設(shè)計、采購施工以及運營維護等各階段信息的集成共享，為各參建方提供一個高效的協(xié)同工作平臺，完成粗放式管理向精細化管理的躍升，使工程全生命周期內(nèi)的各項工作更加集約化、協(xié)同化;另一方面為數(shù)據(jù)沉淀、知識資產(chǎn)積累與大數(shù)據(jù)科學決策提供基礎(chǔ)支撐，形成板塊化管理系統(tǒng)，從而為綠色建筑的大規(guī)模快速開發(fā)提供全面的支持。

2 ?BIM+綠色規(guī)劃

合理利用BIM融合GIS技術(shù)，通過對綠色建筑和場地進行建模分析，輔助建筑在規(guī)劃階段進行場地評價和分析，包括場地氣候條件、地貌、建筑的景觀規(guī)劃、建筑周邊環(huán)境、建筑施工配套以及交通流量，確定該綠色建筑合理的的場地規(guī)劃、空間布局、交通組織等方案，解決了傳統(tǒng)方法存在的無法處理大量的數(shù)據(jù)信息、定量分析不足、定性分析過重等問題，踐行了綠色建筑節(jié)地的發(fā)展理念。

3 ?BIM+綠色設(shè)計

3.1 綠色分析

在綠色建筑設(shè)計過程中需把控建筑的節(jié)能標準，可以將BIM模型傳遞至綠色分析軟件中進行分析優(yōu)化，一方面，通過聲光熱風等仿真工具對BIM模型進行能耗、熱工等分析，并根據(jù)分析結(jié)果有效優(yōu)化了綠色建筑的形體、朝向、樓距、圍護結(jié)構(gòu)的開窗設(shè)置等，提高對自然能源的利用率;另一方面，通過仿真模擬空調(diào)、給排水、通風、照明等系統(tǒng)對能耗進行分析，以實現(xiàn)《綠色建筑評價標準》中的熱工環(huán)境、室內(nèi)照明環(huán)境、機械節(jié)能等方面的要求，并最終為人類提供健康、舒適、低成本的生活場所。

3.2 碰撞檢查

為避免在施工階段發(fā)生碰撞沖突而造成的材料浪費，基于BIM全專業(yè)模型，在設(shè)計階段對建筑結(jié)構(gòu)以及各機電專業(yè)進行管線綜合和協(xié)調(diào)審查，檢測出各專業(yè)間以及各專業(yè)內(nèi)的空間沖突，包括軟碰撞和硬碰撞，并及時根據(jù)碰撞報告優(yōu)化方案。利用BIM參數(shù)化與幾何特性解決了二維CAD時代難以解決的專業(yè)內(nèi)及專業(yè)間的碰撞檢查，不僅提高了協(xié)調(diào)設(shè)計過程中的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量，而且在后期施工過程中節(jié)約人材機成本、縮短建設(shè)周期，達到綠色建筑節(jié)材、節(jié)能的目標。

3.3 成本管控

利用BIM在建設(shè)項目全生命周期內(nèi)一模到底的特征，在設(shè)計階段的概預算環(huán)節(jié)中，將BIM模型傳遞至造價軟件并與清單標準、定額標準掛接形成算量模型，快速準確生成該項目的清單量、定額算價報告以指導限額設(shè)計。在變更設(shè)計方案并修正BIM模型后，隨著工程量的自動實時更新，其相應的統(tǒng)計報表也可自動更改，最大程度提高工程量統(tǒng)計的進度和準確度[2]，使成本統(tǒng)計邁向精細化管理，對提升綠色建筑實施績效具有重要意義。

3.4 三維交底

由于建設(shè)項目各專業(yè)構(gòu)件關(guān)系復雜，依靠文字和二維圖紙很難分析出各構(gòu)件之間的關(guān)系，而利用BIM模型的可視化與參數(shù)化特征，在設(shè)計交底會議上采用三維文檔、模型和動畫的BIM交底形式，輔助各參建方溝通。與傳統(tǒng)交底相比，具有直觀明了、易于理解等優(yōu)點，提高了會議現(xiàn)場的效率，節(jié)省了溝通時間成本，特別是在綠色節(jié)能效益評估環(huán)節(jié)當中明顯提高各單位溝通的時效性。

3.5 綠色材料數(shù)據(jù)庫

在進行綠色建筑設(shè)計過程中，由于設(shè)計企業(yè)與材料供應商之間存在著市場信息不能及時共享的問題，導致一些性能好和質(zhì)量優(yōu)的綠色建材產(chǎn)品沒有及時為設(shè)計方所知，或者綠色建筑的材料類型與市場材料不相符。為解決此類問題，建立一個符合中國設(shè)計規(guī)范的綠色建筑產(chǎn)品BIM數(shù)據(jù)庫顯得十分必要，一方面充分利用數(shù)據(jù)庫中儲存完備、準確的材料信息，將模型信息與材料供應商共享，使供應商能充分了解工程材料需求;另一方面通過BIM數(shù)據(jù)庫平臺直接在網(wǎng)上完成綠色材料的采購，使建筑企業(yè)始終與新材料有效的銜接。

4 ?BIM+綠色建造

4.1 施工模擬

利用BIM虛擬建造技術(shù)可以預先模擬現(xiàn)場的施工過程，及時發(fā)現(xiàn)施工方案中存在的問題和風險[3]，并提前制定優(yōu)化方案，包括對施工流程、現(xiàn)場空間以及資源分配計劃等的調(diào)整，提出最節(jié)省時間和資金的方案用來指導實際的項目施工，從而可以縮短工期、節(jié)約成本、提高施工效率，為環(huán)境友好型綠色建筑的開發(fā)建造提供有力的支撐。

4.2 材料管理

基于BIM模型結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和移動終端，一方面及時準確地讀取BIM數(shù)據(jù)信息用以指導現(xiàn)場施工;另一方面，借助移動前端通過物聯(lián)網(wǎng)對綠色建筑材料展開監(jiān)管與跟蹤，其作用覆蓋了預制產(chǎn)品全周期，包括生產(chǎn)、運輸、倉儲、安裝、運維等各個環(huán)節(jié)，從而大幅度提高超低能綠色建筑項目中材料產(chǎn)品的管理水平，其效果包括精細化控制材料訂單的加工生產(chǎn)、降低運輸費用和進場自動登記、提高施工現(xiàn)場倉儲管理精度、提高安裝和驗收的效率及準確性、減少維護成本。這種數(shù)字化材料集成管理的方法明顯達到了綠色建筑節(jié)材的評價標準。

4.3 工期管理

為實現(xiàn)綠色建筑建造資源和成本的節(jié)約，將進度計劃文件掛接于BIM3D模型形成4D模型，在施工之前進行基于時間維度的施工模擬，合理安排施工各階段建設(shè)資源和空間的配置，提前控制施工中可能出現(xiàn)的沖突現(xiàn)象和質(zhì)量漏洞，從而不斷優(yōu)化施工方案;施工過程中，BIM系統(tǒng)實時追蹤工程施工質(zhì)量和施工進度，并將現(xiàn)場施工狀況與施工計劃進行實時對比，自動分析存在的風險與控制措施，并及時提醒管理人員調(diào)整方案，確保綠色建筑施工順利開展。利用BIM4D的可視化、實時性、智能化特點提高了綠色建筑工期管理的精細度，大大降低了工期的延誤風險。

4.4 造價管理

基于BIM信息化、集約化和精細化的特點，在BIM4D模型上掛接定額算量、人材機、合同等文件可形成基于時間維度的BIM5D模型，不僅可以通過快速精確地計算施工進度的工程量，減少預決算的時間和錯誤，還可以實時自動計算施工進度的材料用量、勞動用量、以及施工機械用量，完成包括資源實時狀態(tài)的獲取、成本數(shù)據(jù)的集成、限額領(lǐng)料控制、不同維度多算比較和施工模擬分析等[2]。相對于傳統(tǒng)的造價控制技術(shù)，BIM技術(shù)的輔助可以優(yōu)化成本結(jié)構(gòu)，并實時動態(tài)地控制與管理成本數(shù)據(jù)，最終達到了綠色建筑智慧建造的發(fā)展理念。

4.5 質(zhì)量管理

事前質(zhì)量管控，通過BIM施工動畫精確預演現(xiàn)場復雜施工部位，避免因施工順序、技術(shù)錯誤造成的返工;事中質(zhì)量管控，將現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)集成于BIM云平臺協(xié)作系統(tǒng)，實時監(jiān)控跟蹤施工現(xiàn)場關(guān)鍵部位的施工情況以及污染物排放情況;事后質(zhì)量管控，一方面利用三維掃描儀逆向建模與BIM模型對比，系統(tǒng)自動分析驗收構(gòu)件的施工誤差率，另一方面基于移動終端錄入質(zhì)檢和安全數(shù)據(jù)并通過物聯(lián)網(wǎng)連接BIM模型的對應構(gòu)件。因此，基于BIM的數(shù)字化工地技術(shù)全方位提高了綠色建筑現(xiàn)場質(zhì)量管理效率并達到了降噪降排的要求。

4.6 安全管理

事前安全管控，首先基于BIM模型對綠色建筑各樓層自動查找存在安全隱患的洞口、臨邊等，提出安全預警并自動布置安全措施、標明部位和位置，并且將防護施工的地點日期和工程量等信息應用到4D模擬中完成布置任務;事中安全管控，一方面為工人安全帽以及大型施工機械植入RFID識別系統(tǒng)，實現(xiàn)人機實時位置跟蹤和安全提醒，另一方面在BIM模型上根據(jù)危險源辨識結(jié)果對區(qū)域的危險程度進行劃分管理以指導施工，避免由于危險區(qū)域不清晰導致的安全事故;事后安全管控，當施工現(xiàn)場出現(xiàn)安全風險時，在BIM模型對應的空間位置填寫相關(guān)安全問題并及時上傳管理系統(tǒng)。與傳統(tǒng)安全管理方法相比，BIM技術(shù)全方位實時監(jiān)管綠色建筑施工現(xiàn)場的文明安全，將安全風險降到最低。

5 ?BIM+綠色運維

將BIM竣工模型導入到運營管理系統(tǒng)，滿足了綠色建筑運維階段對信息準確、詳細且全面的需求。首先，基于BIM模型結(jié)合設(shè)備傳感器等技術(shù)進行室內(nèi)能耗等方面的監(jiān)控分析，實現(xiàn)綠色建筑低能耗運行;其次，通過BIM可視化特點可以迅速獲得構(gòu)件的空間位置和相關(guān)參數(shù)，并通過移動終端反饋工作信息，實現(xiàn)高效維修和巡檢工作;最后還可通過固定資產(chǎn)設(shè)施的管理與統(tǒng)計，全方位現(xiàn)場安全監(jiān)控，應急方案模擬等方面實現(xiàn)數(shù)字化智慧運維。在BIM技術(shù)的輔助下，超低能綠色建筑可以在為人類提供健康、舒適和智慧生活場所的前提下大幅度地節(jié)約運營維護成本。

6 ?結(jié)語

以BIM云平臺為協(xié)作中心，以BIM技術(shù)作為支撐體系，改善了綠色建筑在規(guī)劃、設(shè)計、采購、施工以及運維全生命周期各階段的協(xié)同化和精細化管理水平，實現(xiàn)綠色建筑全壽命周期的節(jié)能和質(zhì)量管理，有效提高綠色建筑設(shè)計、施工和維護的效率，降低生產(chǎn)成本，能夠順利實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)?！钡目沙掷m(xù)發(fā)展目標[4]。

參考文獻

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