BIM技術(shù)在綠色建筑施工管理中的應(yīng)用

萬猛

（中建材礦業(yè)吉林有限公司）

1 引言

自20世紀(jì)60年代開始，世界正面臨生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重污染、自然生態(tài)平衡失調(diào)等諸多全球性的社會問題，人們重新開始認(rèn)識和重視對自然生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)[1]。美國知名的生態(tài)建筑師保羅·索勒瑞將現(xiàn)代生態(tài)學(xué)和傳統(tǒng)建筑學(xué)這兩門重要基礎(chǔ)學(xué)科有機(jī)地進(jìn)行融合，提出了“生態(tài)建筑學(xué)”的概念。到20世紀(jì)80年代，“可持續(xù)發(fā)展”理念在世界上許可國家的綠色節(jié)能建筑中的應(yīng)用也越來越多。

而隨著我國智能建筑與智慧城市的發(fā)展，《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2019）也于2019年在2006版的基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善，該標(biāo)準(zhǔn)從我國城市社區(qū)居民使用房屋和其他公共建筑的全方位生命周期出發(fā)，多領(lǐng)域目標(biāo)、多層次地針對城市綠色公共建筑相關(guān)問題進(jìn)行了研究，綜合性地對建筑體系進(jìn)行了評價。由于近些年以來，建筑信息模型（BIM）技術(shù)在智慧城市的綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用越來越多，BIM技術(shù)是一種以三維圖形為主、物件導(dǎo)向、建筑學(xué)有關(guān)的電腦輔助設(shè)計措施[2]。通過BIM技術(shù)，結(jié)合《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50378-2019）、《民用建筑設(shè)計通則》（GB 50352-2005）、《建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50300-2013）等規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對BIM技術(shù)在綠色建筑施工管理中的應(yīng)用進(jìn)行分析，有利于促進(jìn)智能建筑與智慧城市的發(fā)展。

2 BIM技術(shù)

建筑信息模型技術(shù)也稱為BIM技術(shù)，BIM技術(shù)是利用數(shù)字建模系統(tǒng)，對建筑工程的信息進(jìn)行真實表述，由物件化的幾何組件構(gòu)成仿真的三維立體模型，以此對建筑的信息進(jìn)行分析和展示[3]。除此之外，BIM技術(shù)模型可以包含數(shù)量、顏色、結(jié)構(gòu)不同的構(gòu)件，為了展示出更加清楚的建筑工程項目的生命周期全過程信息，為了確保擁有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)支持以及仿真可視化的模擬，要將設(shè)計、施工、運(yùn)營等領(lǐng)域進(jìn)行協(xié)同。

在綠色建筑施工前期，建筑施工模型建立要使用BIM建模軟件，通過模型的構(gòu)建可以直觀地進(jìn)行局部設(shè)計和施工方案的調(diào)整。信息數(shù)據(jù)是BIM技術(shù)的核心部分，其核心是由信息收集、錄入、轉(zhuǎn)換等內(nèi)容組成，通過使用BIM技術(shù)，借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，達(dá)到對建筑方案進(jìn)行多角度的分析，再通過使用模擬的虛擬建筑模型，判斷建筑的采光，通風(fēng)等性能[4]。另外，在綠色建筑施工管理中，施工流程的模擬可以通過BIM來實現(xiàn)，能夠?qū)⒏鱾€施工環(huán)節(jié)進(jìn)行有效還原，可以為施工管理人員發(fā)現(xiàn)問題提供便捷的方法，為施工方案的修改，施工工序的優(yōu)化提供幫助。

3 綠色建筑施工管理中BIM技術(shù)的價值

3.1 BIM協(xié)同設(shè)計

綠色建筑工程施工是一個跨領(lǐng)域、多環(huán)節(jié)的綜合性施工過程。在BIM協(xié)同設(shè)計平臺上（見圖1），有利于綠色建筑咨詢師、結(jié)構(gòu)工程師、暖通工程師、電氣工程師、室內(nèi)設(shè)計師、景觀規(guī)劃工程師和開發(fā)商之間的有效、快速溝通，實現(xiàn)綠色建筑的協(xié)同設(shè)計。而BIM協(xié)同設(shè)計平臺，能夠讓項目所有的參與者及時了解項目的進(jìn)展，對項目的施工過程進(jìn)行熟悉，解決了設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位之間溝通困難的問題，提高了施工管理人員對綠色建筑的認(rèn)識，確保了項目的順利實施。

圖1 BIM協(xié)同設(shè)計平臺示意圖

另外，BIM協(xié)同設(shè)計有利于將建筑的綠色環(huán)保、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)保節(jié)能的建筑設(shè)計觀念融進(jìn)項目中，更加注重綠色建筑的外部結(jié)構(gòu)與室內(nèi)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)，通過共享資源的BIM模式，優(yōu)化綠色建筑的設(shè)計方案，讓所有專業(yè)的工作人員參加到項目的建設(shè)中。通過BIM協(xié)同設(shè)計，重視綠色建筑的節(jié)能環(huán)保設(shè)計，比如通過窗戶材料的選擇，窗戶朝向的合理設(shè)計，可減少室內(nèi)空調(diào)等設(shè)備的使用率，降低能源消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

3.2 方案比選

綠色建筑的BIM模型構(gòu)建需要由專業(yè)的人員進(jìn)行負(fù)責(zé)和操作，對于BIM模型中有數(shù)據(jù)需要修改的時候，應(yīng)該能夠快速便捷地進(jìn)行數(shù)據(jù)的更新，避免需要重新建模造成人力成本的浪費(fèi)。BIM技術(shù)在綠色建筑施工管理中應(yīng)用的時候，通過BIM模型，可對多種施工方案和施工所采用的材料進(jìn)行性能對比分析。由于BIM模型庫中存儲了大量設(shè)計資料，包括各種材料的參數(shù)、性能等，各種預(yù)制構(gòu)件的大小、型號，不同廠家生產(chǎn)的各種施工設(shè)備等。選擇不同的材料、設(shè)備、構(gòu)件等都會對施工工期、施工質(zhì)量、施工成本產(chǎn)生不同的影響。因此，通過BIM技術(shù)可進(jìn)行施工方案的比對，通過不斷地方案優(yōu)化，選擇出施工工期最優(yōu)、建設(shè)成本最低、施工質(zhì)量又有保障的可行性綠色建筑施工方案。

3.3 全生命期建筑模型信息完整傳遞

綠色建筑和BIM技術(shù)都非常注重建筑物的全壽命周期。BIM技術(shù)的信息完備性這一基本特點(diǎn)導(dǎo)致BIM模型已經(jīng)包含了整個生命周期中的所有信息，并保證了信息的準(zhǔn)確性。通過綜合應(yīng)用BIM技術(shù)能夠有效解決我們在傳統(tǒng)綠色建筑中存在的信息冗余、信息傳播速度慢的問題。BIM模型包含綠色建筑設(shè)計的大量數(shù)據(jù)，施工所需的材料、設(shè)備體系和建筑物所用材料的特殊屬性、設(shè)備體系的生產(chǎn)廠商等。完整信息通過電子商務(wù)流量網(wǎng)絡(luò)直接傳送至運(yùn)營階段，使施工管理人員能夠更全面地掌握項目，從而實現(xiàn)科學(xué)、節(jié)能地經(jīng)營管理。

4 提高BIM技術(shù)在綠色建筑施工管理中應(yīng)用措施

4.1 構(gòu)建專業(yè)的團(tuán)隊

基于BIM技術(shù)平臺實現(xiàn)綠色建筑施工管理，可以參照我國傳統(tǒng)的建筑工程施工管理流程，對各種綠色建筑施工管理流程進(jìn)行規(guī)范，并且要將綠色建筑理念融入建筑施工管理中，使之發(fā)展成為一種可進(jìn)行實踐性操作的工作管理方法和工作流程。首先，建立一支BIM技術(shù)團(tuán)隊，由于這些綠色建筑模型構(gòu)建所需要的專業(yè)比較廣泛，所以我們更應(yīng)該在建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、裝置等專業(yè)人才團(tuán)隊的支持下，增設(shè)規(guī)劃、經(jīng)濟(jì)、景觀、生態(tài)環(huán)保、計算機(jī)軟件以及建筑綠色咨詢等相關(guān)專業(yè)人才。當(dāng)一個綠色建筑項目團(tuán)隊被擴(kuò)建后，還需要在此基礎(chǔ)上繼續(xù)進(jìn)行與BIM技術(shù)團(tuán)隊的融合，開始時需要指定專門的負(fù)責(zé)人作為BIM技術(shù)團(tuán)隊的經(jīng)理，這就需要BIM技術(shù)團(tuán)隊的負(fù)責(zé)人需要對BIM技術(shù)、整個綠色建筑的設(shè)計、施工、運(yùn)行都有全面、深入了解的專業(yè)技術(shù)人員。相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)親自率先帶領(lǐng)BIM建模師、BIM數(shù)據(jù)分析師、BIM咨詢師和綠色建筑設(shè)計、綠色建筑施工小組，進(jìn)行綠色建筑工程整體施工工作內(nèi)容的策劃與編制。

4.2 確定建設(shè)項目的目標(biāo)

在項目施工管理的過程中，需要確定建設(shè)項目的目標(biāo)，包括綠色建筑項目建成后的評價等級，搭建BIM交流平臺讓各參與方探討研究項目的定位，統(tǒng)一形成共同的綠色建設(shè)施工管理理念。

4.3 制定項目的工作流程

在BIM技術(shù)經(jīng)理的指導(dǎo)帶動下，指定實際負(fù)責(zé)項目的技術(shù)人員和工程師設(shè)計項目BIM模型，項目施工管理人員提供施工技術(shù)支持，共同為此確定綠色建筑工程項目BIM技術(shù)應(yīng)用中的先后次序和相互關(guān)系，讓所有項目團(tuán)隊的成員都能夠了解各自的項目工作流程，以及與其他項目團(tuán)隊工作流程之間的聯(lián)系。

4.4 促進(jìn)協(xié)調(diào)溝通

在BIM模型構(gòu)建的過程中，需要滿足各種不同類型信息的共享和交換需求，定義不同的參與者之間信息共享和交換的需求，使每一位信息的創(chuàng)造者和信息的接受者之間都清楚地認(rèn)識到這些信息共享和交換的主體性、標(biāo)準(zhǔn)和要求，更利于綠色建筑施工管理人員與其他單位或部分之間的協(xié)調(diào)溝通。

4.5 優(yōu)化施工方案，指導(dǎo)現(xiàn)場施工

確保綠色建筑施工管理人員在BIM模型構(gòu)建過程中的全階段介入，保證對綠色建筑項目以綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行指導(dǎo)和優(yōu)化。由于我國現(xiàn)有綠色建筑設(shè)計導(dǎo)則和其評價指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定條文劃分大多數(shù)都是按建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、設(shè)備等相關(guān)的專業(yè)系統(tǒng)劃分，或是按“四節(jié)一環(huán)?！本G色建筑管理體系劃分，缺少了以建筑項目的時間縱向和維度劃分為主要標(biāo)準(zhǔn)的劃分。因此，可以將BIM建模的過程中，綠色建筑設(shè)計劃分為前期設(shè)計、初步設(shè)計、施工效果圖設(shè)計等階段。通過BIM建模的過程，指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

在綠色建筑施工現(xiàn)場遇到特殊情況或較大困難的時候，應(yīng)用BIM技術(shù)參數(shù)化、可視化等功能特點(diǎn)，對建筑物進(jìn)行快捷概念化建模，并充分利用太陽光、日照、通風(fēng)等仿真模擬對各種建筑物的體型、總平面布局等進(jìn)行設(shè)計，模擬綠色建筑施工現(xiàn)場的情況，對特殊部位進(jìn)行建模，計算分析可行的施工方案，進(jìn)行初步的性能評估和分析，對比篩選出最佳解決方案。

4.6 性能評價

BIM設(shè)計平臺技術(shù)泛指在設(shè)計實施新型綠色節(jié)能建筑建設(shè)的各個階段，應(yīng)用符合BIM平臺技術(shù)的設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)同化等設(shè)計的基本特征，對建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等各個專業(yè)進(jìn)行整合，篩選出最優(yōu)的設(shè)計方案，并且通過音頻、視頻和3D技術(shù)對建筑物的性能進(jìn)行模擬，比如建筑物的占地面積、朝向、排水系統(tǒng)等，從而對建筑物的各項性能進(jìn)行綜合性評價，使建筑物具有更好的節(jié)能效果。

4.7 施工可視化展示

應(yīng)用BIM技術(shù)對施工管線內(nèi)部進(jìn)行高度可視性管線排布，并對施工管線內(nèi)部進(jìn)行一次碰撞性試驗檢查，為后期綠色建筑施工做好準(zhǔn)備。對綠色建筑施工過程進(jìn)行可視化展示，動畫模擬整個施工過程，對施工管理的有效性具有重要作用。

5 結(jié)語

BIM技術(shù)在智慧城市綠色建筑施工管理中的應(yīng)用需要綜合考慮BIM模型構(gòu)建的難度，綠色建筑的特點(diǎn)，還有技術(shù)人員的水平等多方面的因素，并結(jié)合項目的實際情況，優(yōu)化和調(diào)整施工方案，從而更好地發(fā)揮BIM技術(shù)在綠色建筑施工管理中的作用，進(jìn)一步促進(jìn)智能建筑與智慧城市的發(fā)展。