BIM技术在绿色建筑全寿命周期内的应用分析
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作者:刘金健 许号琪
[摘 要]BIM技术的应用可以有效解决绿色建筑发展过程中遇到的技术障碍，推动绿色建筑发展。基于此，本文按照绿色建筑全寿命周期阶段依次分析使用BIM技术的优点，主要有提高设计效率、提升施工质量、缩短施工周期、降低交易成本等。
[关键词]BIM;绿色建筑;全寿命周期
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2019.20.069
[中图分类号]TU201.5;TU17 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2019）20-0-02
0 引 言
建筑信息模型（Building Information Model，BIM）是利用数字化技术建立建筑工程完整的信息资源库，是可以实现建筑工程构件、建造过程等方面的可视化效果的技术平台。BIM技术的应用可以促进工程项目团队间的信息交流，降低项目返工成本，提高建筑质量。这些优势吸引建筑行业不断探索与实践BIM技术在工程项目中的应用。目前，BIM技术已广泛应用在各类建筑工程中。但在绿色建筑领域的应用还不成熟，一方面，因为绿色建筑在我国还处于初期发展阶段，关于此方面的研究比较缺乏;另一方面，因为绿色建筑的全寿命周期比一般工程项目增加了能耗计算、绿色认证、运营管理阶段，过程的复杂性制约了发展。建筑领域在社会经济发展的促动下得到了前所未有的发展机遇，同时，社会的发展以及人们生活水平的提高也给建筑领域的发展带来了一定的挑战，不仅是建筑的质量和水平，更是对绿色节能的方面的要求。BIM技术在建筑设计中的应用是一种比较新的尝试，在绿色环保方面为建筑领域做出了一定的贡献。因此，本文试图通过文献综述法对绿色建筑全寿命周期内的BIM技术应用进行综合分析，旨在为BIM技术在绿色建筑领域发展做出理论参考。
1 BIM技术在绿色建筑全寿命周期内应用的发展现状
1.1 BIM发展现状
通过文献回顾可以发现，BIM概念最早可追溯到1975年，Chuck Eastman提出了建筑描述系统（Building Description System，DBS）的思想，系统采用数据库技术将图纸信息电子化，解决了图纸储存和及时修改的问题，同时推动BIM概念出现。随着在工程实践中的不断应用，BIM技术受到了专业人士的肯定，美国总务管理局于2003年首次提出了3D-4D-BIM计划。目前，对BIM定义相对完整的是“BIM是设施物理和功能特性的数字表达”。BIM技术不断完善更新，在我国建筑工程领域的应用十分广泛，如建筑设计，建筑施工方案可视化演示，施工场地布置、成本计算、安全演示等功能已被各大型建筑企业纳入日常办公软件范围。同时，BIM技术作为新的学科也被引入高校教育体系和专业课程范围之内。因此，BIM技术在工程领域的应用已经十分成熟，但针对于绿色建筑这一特殊建筑类型缺乏较为精确和可靠的应用方案，相对文献数量也较为缺乏。
1.2 绿色建筑发展现状
绿色建筑有很多定义。例如，Berardi将绿色建筑定义为利用生态原则，以节省资源的方式设计和建造的建筑物。我国2014年修订后的《绿色建筑评价标准》对绿色建筑的定义是：在建筑的全生命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生。笔者通过文献分析发现，国内外不同的绿色建筑项目定义持有相同观念，即尽可能小的破坏周围环境体系。值得注意的是，绿色建筑已经被用作可持续建筑和高性能建筑的代名词。近年来，由于新型城镇化的加速发展，资源短缺和环境恶化问题制约了建筑行业的发展，绿色建筑在我国逐渐受到广泛关注，并得到了飞快发展。截至2016年9月，绿色建筑地图网数据显示，我国绿色建筑标识项目已多达4 615项，增长幅度较快。“十三五”规划中明确提出2016-2020年，新建绿色建筑总面积应占新建建筑总面积50%，这一数据相较2015年增长了15%。相关机构预计，2020年，我国竣工完成的建筑面积将达到58.54亿m2，预计将有17.56亿m2为绿色建筑（新增），这充分说明我国绿色建筑具有广阔的发展前景。
2 BIM技术在绿色建筑全寿命周期内的应用
本文对绿色建筑全寿命周期划分为设计、施工、运行、绿色认证4个阶段，以下按照全寿命周期阶段对BIM技术的应用分析作详细描述。
2.1 设计阶段
BIM技术在绿色建筑设计阶段的应用十分广泛。赵鹏的研究表明BIM可实现建筑项目的正向设计。赵伟卓提出BIM软件的建筑内部布置功能方便设计师进行剖面观察，保证设计位置的准确性。结构设计师可通过BIM排查鋼筋分布，软件运算可实现设计阶段钢筋浪费率最小。绿色建筑的采光和日照时间可以通过BIM自带的门窗族库实现。此外，BIM能耗分析板块可以在设备设计阶段帮助设计师达到实时修正的效果;可视化效果可以模拟绿色建筑水循环系统和雨水积蓄效果。绿色建筑设计师运用BIM软件进行工程设计，在一定程度上提高了设计效率，降低了设计失误。
2.2 施工阶段
绿色建筑的施工难度较大，如施工设备较为新颖，但缺乏熟练的技术工人，缺乏绿色建材等都是需要克服的难题。此外，2014版的《绿色建筑评价标准》新增了施工管理评分项，要求绿色建筑在施工阶段还须保证绿色施工，保证尽可能小的影响环境系统。BIM技术的应用可以大幅提高绿色建筑的施工质量和进度，有效应对施工风险因素。如，应用BIM正向设计，施工方可以提前介入设计阶段。施工方对设计方案的可行性、复杂设备的安置方案等可以做出提前预判，从而最大程度地避免返工或因操作不当导致的施工停滞。此外，BIM技术可以精确计算施工成本，精确计算绿色材料的使用量，集中采购，降低因汇率波动带来的绿色材料价格上涨的成本风险。建立可视化效果有利于施工方提前制订施工组织设计方案，提高施工效率。总而言之，应用BIM技术可以形成建筑项目设计施工一体化，对绿色建筑项目施工周期长、施工方案复杂等问题给出有效的解决方案。 2.3 运营阶段
绿色建筑运营阶段是全寿命周期内最重要的阶段，需要专业的运营维护团队来支持。根据绿色建筑评价标识网的数据显示，仅有5%的绿色建筑在通过设计标识认证后申请了运行标识认证。其中，较为重要的原因是业主、设计方、施工方和物业没有形成有效的合作机制。例如，在运行期间，保温层、太阳能设备、地源热泵系统等较为专业的绿色设备出现故障需要多方参与协调。BIM可视化效果的呈现，对运行期间的设备状态做到实时监控，精确定位设备的损坏点，做到即时维修。建立BIM信息平台可以有效联结多方参与主体，降低沟通成本，做到运行期间的信息畅通。
2.4 绿色认证阶段
绿色建筑的认证阶段分为设计认证和运行认证两个阶段。设计认证主要对绿色建筑的设计图纸进行审查。BIM信息平台实现设计施工一体化功能，可以快速整合各类图纸。运行认证阶段是对绿色建筑能耗的计算与验证，BIM技术具有独立的能耗分析平台，该平台可以对建筑的物理性能进行分析，如不同预设的气象参数下采光分析、建筑物通风分析，设备能耗分析等，结果数据会形成图表的形式供工作人员下载和阅读。在绿色建筑的认证期间，采用BIM技术可以省却时间与人工成本，做到即时提交审核材料。
3 结 语
目前，中国绿色建筑的发展与推广存在较多的阻碍因素，问题存在于全寿命周期内的各个阶段。BIM技术在绿色建筑项目全寿命周期的应用可以提高设计效率，提高施工质量和进度，做到设计施工一体化。在运行和认证阶段，可以提升沟通效率，形成有效的合作机制，达到降低交易成本的效果。因此，BIM技术的应用可以有效解决技术难题，推动绿色建筑
的发展。
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