BI M技術(shù)在綠色智能建筑建設(shè)中的應(yīng)用分析

任亞華

（星際空間（天津）科技發(fā)展有限公司，天津 300384）

1 引言

在綠色智能建筑的設(shè)計(jì)工作中應(yīng)用BIM 技術(shù)能夠保障工程項(xiàng)目整體節(jié)能目標(biāo)的達(dá)成，確保復(fù)雜工程項(xiàng)目技術(shù)要點(diǎn)的落實(shí)，避免多個(gè)分項(xiàng)工程在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)彼此矛盾或交叉影響，可提高工作的整體效率和正確率。因此，在綠色智能建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中使用BIM 技術(shù)具有一定的必要性[1]。

2 BI M技術(shù)在工程前期的應(yīng)用

2.1 工程整體規(guī)劃設(shè)計(jì)

對(duì)于綠色智能建筑，在規(guī)劃階段需要完善的工作較為復(fù)雜，應(yīng)用BIM 技術(shù)之后能夠在以下兩個(gè)方面完成優(yōu)化：在前期場(chǎng)地規(guī)劃過(guò)程中，能夠考慮工程項(xiàng)目的建造對(duì)周邊人們的生產(chǎn)生活造成的影響，以及項(xiàng)目建造后期的配套完善情況，有助于提高綠色建筑的居住品質(zhì)；在規(guī)劃過(guò)程中，需要確定建筑的線性系數(shù)、方位及朝向等信息，這一系列內(nèi)容與工程項(xiàng)目的節(jié)能評(píng)價(jià)有關(guān)，應(yīng)用BIM 技術(shù)能更加直觀明確地量化各個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)，以確保當(dāng)下規(guī)劃方案為最優(yōu)方案。

2.2 節(jié)能計(jì)算

綠色建筑中，節(jié)能是較為核心的設(shè)計(jì)指標(biāo)，根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行的建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，新建工程項(xiàng)目的整體節(jié)能效率應(yīng)達(dá)75%。對(duì)于綠色建筑而言，達(dá)成上述節(jié)能要求也是十分必要的。在傳統(tǒng)的管理方式下，針對(duì)節(jié)能量化指標(biāo)的計(jì)算往往存在較大的誤差，同時(shí)對(duì)工程項(xiàng)目實(shí)際使用過(guò)程所產(chǎn)生的能源消耗很難進(jìn)行精準(zhǔn)的預(yù)估，這也導(dǎo)致有相當(dāng)一部分項(xiàng)目雖然按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工，但最終無(wú)法通過(guò)綠色建筑節(jié)能評(píng)價(jià)。BIM 技術(shù)作為一種直觀性強(qiáng)、信息化程度高的新型技術(shù)形式，其應(yīng)用有利于節(jié)能計(jì)算，基于大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及建筑信息模型，在節(jié)能計(jì)算過(guò)程中具有更高的準(zhǔn)確率，通過(guò)模擬分析等方式得出的能源使用數(shù)據(jù)與真實(shí)使用情況相差較小，這對(duì)于節(jié)能建筑的普及以及綠色建筑節(jié)能相關(guān)指標(biāo)的達(dá)成具有積極促進(jìn)作用[2]。

2.3 工程量及資源統(tǒng)籌

在工程項(xiàng)目的前期規(guī)劃階段，針對(duì)工程量及工程資源進(jìn)行精準(zhǔn)的統(tǒng)籌規(guī)劃是工程管理的基本指標(biāo)之一。從綠色智能建筑實(shí)際管理需求來(lái)看，其所具有的分項(xiàng)工程內(nèi)容更多，依賴的工程資源類(lèi)型也較為復(fù)雜。若不能對(duì)工程量或工程資源進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，則在進(jìn)行勞務(wù)分包或材料采購(gòu)的過(guò)程中，極易發(fā)生超量或不足的情況，導(dǎo)致項(xiàng)目進(jìn)度或成本管理出現(xiàn)問(wèn)題。BIM 技術(shù)的應(yīng)用可優(yōu)化工程量及資源統(tǒng)籌相關(guān)工作，結(jié)合三維立體模型精確地進(jìn)行工程量的計(jì)算，也能夠?qū)λ枰母鞣N材料的性能及數(shù)量列出清單進(jìn)行展示，以此為基準(zhǔn)開(kāi)展各項(xiàng)采購(gòu)工作更符合工程管理需求。

2.4 工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)于綠色智能工程項(xiàng)目，開(kāi)展結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作是平衡工程項(xiàng)目成本及工程安全的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常具有較大的安全系數(shù)冗余，這雖然能保證建筑整體的安全性，但在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)成本上升以及進(jìn)度緩慢的問(wèn)題，并且進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化難度也較大。在新技術(shù)的指引下，通過(guò)BIM技術(shù)能夠建立工程項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)模型（見(jiàn)圖1），輸入各個(gè)材料及其體系信息，明確外部環(huán)境因素等工作之后，通過(guò)有限元模擬分析的形式可全面知悉該工程結(jié)構(gòu)的整體安全保障能力，同時(shí)明確其在結(jié)構(gòu)方面存在的薄弱點(diǎn)及設(shè)計(jì)余量，以此為基礎(chǔ)可以在保障工程項(xiàng)目結(jié)構(gòu)安全的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)工程成本的節(jié)約，也可使工程項(xiàng)目的資源投入更加合理。

圖1 某工程項(xiàng)目BI M模型

3 BI M技術(shù)在工程中期的應(yīng)用

3.1 質(zhì)量安全方案設(shè)計(jì)

質(zhì)量和安全一直是工程項(xiàng)目管理中的基本指標(biāo)，對(duì)于綠色智能建筑，其質(zhì)量要點(diǎn)復(fù)雜、危險(xiǎn)源較多，因此，開(kāi)展全面的質(zhì)量安全管理是綠色建筑的建設(shè)要求之一。對(duì)于綠色智能建筑，應(yīng)用BIM 技術(shù)有助于質(zhì)量安全管理工作，具體應(yīng)用有以下方面：

一是針對(duì)工程施工過(guò)程中的平面布局，通過(guò)BIM 技術(shù)的模擬施工和推演功能，可以輔助平面規(guī)劃工作的開(kāi)展，在滿足工程現(xiàn)場(chǎng)需要的同時(shí)，減少機(jī)械設(shè)備之間的交叉及垂直作業(yè)，這也是減少生產(chǎn)隱患的重要舉措之一。

二是通過(guò)質(zhì)量交底和施工工藝演示，對(duì)復(fù)雜工程內(nèi)容進(jìn)行直觀的演示，相比二維設(shè)計(jì)方案，可更有針對(duì)性地進(jìn)行質(zhì)量控制[3]。

三是BIM 技術(shù)應(yīng)用于工程檢查和驗(yàn)收工作中，能更加科學(xué)明確地統(tǒng)籌各個(gè)質(zhì)量安全檢查點(diǎn)位，同時(shí)將收集的檢查信息錄入BIM 模型當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的永久記錄，也可以此為數(shù)據(jù)指標(biāo)，分析項(xiàng)目當(dāng)下運(yùn)營(yíng)的實(shí)際質(zhì)量情況和安全隱患，實(shí)現(xiàn)對(duì)各指標(biāo)的防范管控。除此之外，BIM 技術(shù)能夠從更多的維度輔助工程項(xiàng)目質(zhì)量及安全管理工作的開(kāi)展，也可通過(guò)工程成本管控及進(jìn)度優(yōu)化的形式，為質(zhì)量安全管理的落實(shí)提供基本保障。

3.2 復(fù)雜工程深化設(shè)計(jì)

綠色智能建筑相比于一般工程建筑而言，施工內(nèi)容更加復(fù)雜，在施工過(guò)程中需要通過(guò)工程深化對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的解讀，經(jīng)深化后的方案可更好地指導(dǎo)后續(xù)施工工作的開(kāi)展。BIM 技術(shù)能夠應(yīng)用在以下幾個(gè)復(fù)雜工程當(dāng)中。

一是管道管線工程，由于綠色建筑和節(jié)能建筑的功能需求，各類(lèi)電氣設(shè)備及線路往往更加復(fù)雜，在施工過(guò)程中，需要考慮各個(gè)管道管線之間的互相關(guān)聯(lián)與影響，避免因發(fā)生碰撞或交叉等造成質(zhì)量問(wèn)題及安全隱患，結(jié)合BIM 技術(shù)能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)深化方案進(jìn)行全面整合，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是否合理，同時(shí)也可將相關(guān)需求輸入BIM 平臺(tái)中，既可滿足工程需求，同時(shí)利于施工方案比選。

二是各類(lèi)節(jié)能特有工程，例如，復(fù)雜的保溫節(jié)點(diǎn)施工或系統(tǒng)門(mén)窗施工，或部分分項(xiàng)工程的交叉關(guān)聯(lián)位置的施工處理，均具有施工內(nèi)容復(fù)雜、管理要點(diǎn)多，且影響建筑整體節(jié)能評(píng)價(jià)或質(zhì)量要求的特點(diǎn)，通過(guò)BIM 技術(shù)進(jìn)行施工深化，能夠?qū)?fù)雜的工程內(nèi)容逐步拆解，以便于工程項(xiàng)目的高品質(zhì)施工推行。

三是因BIM 技術(shù)具有交互和遠(yuǎn)程信息傳輸?shù)哪芰?，在進(jìn)行工程施工及深化的過(guò)程中，能夠由多個(gè)單位圍繞著同一套信息模型同步進(jìn)行深化，提高整體工作效率，同時(shí)避免因某一方方案錯(cuò)誤導(dǎo)致的施工問(wèn)題[4]。

3.3 工程進(jìn)度管理設(shè)計(jì)

在工程項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中，開(kāi)展全面的進(jìn)度管理尤為重要。對(duì)于大型工程項(xiàng)目而言，由于分項(xiàng)工程內(nèi)容較多，同時(shí)施工采取流水段作業(yè)的形式，碎片化的施工作業(yè)在工程開(kāi)展過(guò)程中很難進(jìn)行全面的進(jìn)度統(tǒng)籌。由于進(jìn)度的計(jì)算存在顯著的誤差，在進(jìn)行工程資源采購(gòu)以及工程進(jìn)度款結(jié)算時(shí)，也可能導(dǎo)致相關(guān)工作無(wú)法順利落實(shí)，進(jìn)而出現(xiàn)各方利益受損或材料采購(gòu)超量的情況。在BIM 技術(shù)的引用下能夠?qū)崿F(xiàn)工程項(xiàng)目進(jìn)度精準(zhǔn)管理，建立模型之后，可把現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)完成施工或正在施工的位置錄入模型中，可基于工程量或工程成本進(jìn)行進(jìn)度的精準(zhǔn)計(jì)算，輸出的進(jìn)度數(shù)據(jù)能夠保持與實(shí)際進(jìn)度嚴(yán)格匹配，可以此為基礎(chǔ)高效地開(kāi)展其他管理工作。同時(shí)在智能化建筑相關(guān)技術(shù)的保障之下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)各類(lèi)傳感器收集前期數(shù)據(jù)，或以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程材料的使用、工程設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)、工程進(jìn)度的實(shí)際進(jìn)展等信息都能進(jìn)行動(dòng)態(tài)的收集與匯總，可實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目進(jìn)度的智能更新，避免人為因素對(duì)工程整體管理所帶來(lái)的負(fù)面影響。

4 BI M技術(shù)在工程后期的應(yīng)用

4.1 節(jié)能分析與指標(biāo)監(jiān)控

綠色建筑所考核的是工程項(xiàng)目的全生命周期，因此，在工程項(xiàng)目施工完成進(jìn)入使用階段之后，同樣需要對(duì)節(jié)能指標(biāo)進(jìn)行全面的分析與監(jiān)控工作。顯然這一系列復(fù)雜的工作內(nèi)容是傳統(tǒng)管理技術(shù)無(wú)法達(dá)成的，而智能建筑自身對(duì)各類(lèi)數(shù)據(jù)的收集及處理具有較強(qiáng)的響應(yīng)能力。BIM 技術(shù)的應(yīng)用能更加清晰準(zhǔn)確地完成節(jié)能分析相關(guān)工作。例如，在工程項(xiàng)目各個(gè)電器設(shè)備以及室內(nèi)環(huán)境中安裝一系列傳感器，監(jiān)控室內(nèi)熱環(huán)境情況和各個(gè)設(shè)備的能源使用情況，并將相關(guān)信息通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)教幚碇行模儆商幚碇行膶?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，利用BIM 相關(guān)軟件的可視化功能將其展示出來(lái)，并以此為基準(zhǔn)開(kāi)展一系列后續(xù)管理工作，從而增強(qiáng)建筑整體的智能化能力。

4.2 工程維護(hù)管理

綠色智能建筑在進(jìn)入使用階段之后，由于其涵蓋的工程內(nèi)容較多，同時(shí)功能復(fù)雜，在使用過(guò)程中往往需要更加頻繁的維護(hù)管理。在應(yīng)用BIM 技術(shù)進(jìn)行工程維護(hù)管理的過(guò)程中，主要從以下方面發(fā)揮其價(jià)值。

一是對(duì)工程項(xiàng)目應(yīng)用進(jìn)行模擬分析。在工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案確定之后或建造過(guò)程中，就可通過(guò)全面模擬分析的形式了解后期維護(hù)管理的重點(diǎn)，在施工過(guò)程中就可以在相關(guān)位置預(yù)留檢修口、設(shè)置更便于進(jìn)行工程維護(hù)管理的相應(yīng)措施，減少未來(lái)維護(hù)管理過(guò)程中出現(xiàn)的二次施工或拆改問(wèn)題。

二是針對(duì)管道管線工程能夠進(jìn)行全面的監(jiān)控管理，配合智能建筑的一系列特性，對(duì)各類(lèi)設(shè)備以及管道、管線進(jìn)行全過(guò)程監(jiān)控，結(jié)合其自檢自查功能，當(dāng)某一位置發(fā)生故障或異常時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出提示，便于相關(guān)人員及時(shí)進(jìn)行維修和防護(hù)。

三是當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)方面出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，通過(guò)BIM 技術(shù)能夠更加快捷地得出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加固方案，在結(jié)構(gòu)修復(fù)或加固過(guò)程中，能盡可能地減少對(duì)原有結(jié)構(gòu)的拆除，減少整體資源投入量，同樣符合綠色建筑提出的節(jié)約能源的基本要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文圍繞BIM 技術(shù)在綠色智能建筑中的應(yīng)用展開(kāi)研究，從當(dāng)下行業(yè)實(shí)際發(fā)展角度來(lái)看，BIM 技術(shù)可應(yīng)用于工程項(xiàng)目的前期、中期及后期的3 個(gè)不同階段。研究結(jié)果表明，BIM 技術(shù)在綠色智能建筑建設(shè)中的應(yīng)用不僅有利于工程各項(xiàng)管理指標(biāo)的完成，還能準(zhǔn)確地從多個(gè)角度為綠色智能建筑的普及應(yīng)用提供保障支持，助力行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需求，研究結(jié)果可應(yīng)用于實(shí)際工作中。