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1引言

隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，社會各界越來越關(guān)注生態(tài)破壞、環(huán)境污染和氣候變化等問題，以綠色發(fā)展為代表的可持續(xù)發(fā)展理念漸入人心。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑業(yè)能耗約占全社會總能耗的1/3[1]。同時，隨著城鎮(zhèn)化進程的不斷推進，建筑業(yè)的能耗總量還將繼續(xù)增加。因此，綠色建筑的推行將勢在必行。綠色建筑以可持續(xù)發(fā)展為目標，通過規(guī)劃設(shè)計和工程建設(shè)，使資源得到最佳利用，減少環(huán)境污染。綠色建筑能為人們提供舒適、健康的居住環(huán)境，使空間更加高效、便捷，促進人與自然、建筑的和諧發(fā)展。BIM技術(shù)在西方發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，使人們意識到其在降低建筑項目全壽命周期能耗，滿足“綠色建筑”相關(guān)要求，改善和提升綠色建筑全壽命周期實施效率方面的潛能巨大[2]。本文基于綠色建筑全壽命周期的理念，從最初的BIM模型、設(shè)計糾錯到管道綜合檢測、施工協(xié)調(diào)管理以及虛擬現(xiàn)實，再到最終的運營管理，系統(tǒng)分析BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用。

2項目介紹

徐州某綠色工程項目（5#樓、13#樓）位于徐州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)（見圖1），毗鄰銅山區(qū)、新城區(qū)，位于徐州市城市發(fā)展的重點方向之一。項目規(guī)劃用地面積為63242.99m2，共包含四棟8層洋房、十棟高層（15層～27層）、商業(yè)及幼兒園，總建筑面積約217913.19m2，項目采取工程總承包（EPC）模式，立足于“以人為本”的設(shè)計理念，運用新型工業(yè)化建造方式，深度融合綠色健康、裝配式組合結(jié)構(gòu)、科技智慧等集成技術(shù)，打造綠色三星、健康三星、高品位、高質(zhì)量、高舒適度的時尚人文國際社區(qū)。其中，本次申報的5#樓建筑面積為5337.50m2，13#樓建筑面積為5108.62m2，5#樓和13#樓建筑高度均為24.40m，地上八層，地下一層，其中地上為住宅，地下為非機動車庫和機動車庫及其設(shè)備用房。建筑設(shè)計使用年限為50a，主要結(jié)構(gòu)類型為裝配式混凝土剪力墻，地上建筑耐火等級為二級，地下建筑耐火等級為一級。項目100%采用精裝修，其中5#樓戶內(nèi)采用裝配化裝修方式。

3課題研究思路

①利用BIM技術(shù)進行成本分析，分析測算綠色建筑與普通建筑的投資差異與各項指標，驗證綠色建筑在成本方面的可行性與可推廣性。②實施階段利用BIM技術(shù)，通過碰撞檢查、4D虛擬建造、優(yōu)化綠色施工方案等BIM應(yīng)用點，結(jié)合BIM平臺輔助施工管理，總結(jié)出綠色建筑BIM應(yīng)用的方式方法，推動建筑行業(yè)綠色、信息化、標準化發(fā)展。

4BIM技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用流程

對于綠色建筑來說，它的生命周期可以分為四個階段，依次是決策階段、設(shè)計階段、施工階段以及最后的運營管理階段。而BIM技術(shù)價值的實現(xiàn)往往要通過數(shù)值信息的前期分析，到BIM模型的建立和BIM虛擬現(xiàn)實，直至最后利用BIM信息平臺進行項目運行管理。通過大量的實踐和理論分析，BIM技術(shù)的應(yīng)用過程和綠色建筑全周期的各個階段正好能相互匹配，體現(xiàn)了良好的適配性。決策與設(shè)計階段是方案從無到有產(chǎn)生的過程，利用BIM技術(shù)提供的數(shù)值信息（外圍環(huán)境和綠色潛能）進行科學(xué)決策，根據(jù)BIM三維模型輔助設(shè)計優(yōu)化。施工階段是將綠色建筑從模型轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的過程，利用BIM的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，模擬整個施工過程，找出不合理的地方，提前進行優(yōu)化改進。后期運維階段，是保證綠色建筑持久有效地發(fā)揮其功能的過程，依據(jù)前期搭建起來的BIM信息管理平臺，對結(jié)構(gòu)設(shè)施等科學(xué)合理地管理，保證將綠色建筑的“綠色”效益發(fā)揮到最大化（見圖2）。

5BIM技術(shù)在綠色建筑中的實施策劃

5.1決策設(shè)計階段

5.1.1　基于BIM的科學(xué)決策在綠色建筑設(shè)計之初，就要對建筑環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展做出有效的預(yù)算。在一些復(fù)雜的模型計算和分析中，采用傳統(tǒng)的建模和參數(shù)設(shè)置會導(dǎo)致很多誤差。然而，BIM的出現(xiàn)有效地解決了這一問題?；贐IM技術(shù)提供的數(shù)值細膩些，可以相對準確計算和分析了綠色建筑的環(huán)境和能源參數(shù)，從而進行合理有效的決策[3]。

5.1.2　基于BIM技術(shù)確立三維模型應(yīng)用BIM技術(shù)，可以對綠色建筑工程進行建模，不斷完善綠色建筑工程的三維模型，從而保證建筑工程的完整性，為實際施工操作提供科學(xué)指導(dǎo)。三維信息模型是在已知二維模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合綠色建筑的實際需要而建立的。對于一些復(fù)雜、分工不明確的項目，可以直接將二維模型的軸線進行三維可視化，從而提高三維建模的完整性和準確性。

5.1.3　室內(nèi)環(huán)境隔聲控制分析在綠色建筑中，BIM可以用來建立三維可視化信息模型，實現(xiàn)建筑中的所有信息。具體到窗、梁、柱，包括每層樓板的拆裝。利用所建立的BIM模型統(tǒng)計數(shù)據(jù)和室內(nèi)運行情況，計算出該房間的室內(nèi)噪聲水平，以此確定主體建筑的隔聲性能。通過與國家規(guī)范中相應(yīng)的噪聲限值進行比較，確定其是否符合相應(yīng)的建筑隔聲要求。

5.1.4　綠色建筑的隔熱保溫分析在預(yù)建模設(shè)計中，可以在BIM中同時建立二維和三維模型。在建立模型時，可以給出模型外罩結(jié)構(gòu)的材料熱性能參數(shù)。包括屋面、墻體、門窗的材料和保溫材料。利用BIM軟件中相應(yīng)的計算功能，將圍護結(jié)構(gòu)熱工參數(shù)值的輸出與國家有關(guān)建筑節(jié)能標準進行比較，以確定設(shè)計建筑周圍結(jié)構(gòu)的熱工性能和采暖空調(diào)負荷是否滿足節(jié)能要求。高的材料熱工性能參數(shù)或良好的方案設(shè)計，有助于周邊結(jié)構(gòu)的熱工性能指標和采暖空調(diào)年計算負荷比現(xiàn)行國家建筑節(jié)能標準提高10%，從而進一步達到相關(guān)標準《綠色建筑評價標準》中的綠色設(shè)計評價。

5.1.5　節(jié)水與水資源利用分析只有提高水資源利用率，才能實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。將BIM技術(shù)應(yīng)用于綠色建筑設(shè)計中，根據(jù)三維信息模型，結(jié)合局地暴雨強度計算公式和局地暴雨強度系數(shù)，可以建立一個較為完整的大型數(shù)據(jù)庫。該模型還可以作為雨水積蓄計算的重要依據(jù)，根據(jù)不同的材料和不同的景觀在雨水收集方式上，進一步確定徑流系數(shù)的影響，并根據(jù)綠地面積、建筑面積和道路面積計算集雨量同時及時優(yōu)化調(diào)整設(shè)計方案[4]。

5.2施工階段

5.2.1　虛擬現(xiàn)實BIM技術(shù)可以利用屏幕讓工程技術(shù)人員在BIM平臺上的三維建筑空間中進行虛擬漫游、虛擬設(shè)計、仿真持續(xù)時間、過程動畫、虛擬銷售等活動，其結(jié)合了當前架構(gòu)領(lǐng)域的精髓，并基于共享平臺發(fā)布和共享。

5.2.2　管線綜合通過建立建筑、結(jié)構(gòu)、機電一體化等學(xué)科的BIM模型，可以避免虛擬三維環(huán)境中各學(xué)科之間的碰撞沖突，從而大大提高管道的綜合設(shè)計能力和工作效率。在狹窄的空間內(nèi)找到最合理的管道布置方案，盡量提高凈空高度，使業(yè)主能直觀地理解設(shè)計意圖，使設(shè)計真正滿足業(yè)主的需要，便于今后的運營管理。

5.2.3　施工現(xiàn)場風(fēng)險控制在綠色建筑的施工過程中，很容易出現(xiàn)一些不可控因素。過去，傳統(tǒng)的做法是在施工過程中發(fā)現(xiàn)問題，然后提出整改方案，但這會導(dǎo)致一個環(huán)節(jié)的變化，另一個環(huán)節(jié)的變化。如果不及時采取有效措施，將給施工帶來很大風(fēng)險。然而，BIM的出現(xiàn)改善了這一問題。通過使用BIM技術(shù)，可以識別出施工早期的問題，并能盡早解決這些問題。BIM是構(gòu)建綠色建筑的整體模型，無論哪個環(huán)節(jié)發(fā)生變化，系統(tǒng)都會自動重新計算和模擬其他信息，這大大減少了施工人員重建模型的步驟，使企業(yè)利潤最大化。

5.3運行管理階段

5.3.1　設(shè)備集成管理利用BIM模型可以整合各系統(tǒng)在三維模型中直觀展示，同時實現(xiàn)快速的查詢和調(diào)取。通過竣工模型提供的資料，可以設(shè)置設(shè)備養(yǎng)護和更換自動提醒，把安全隱患控制在萌芽狀態(tài)。

5.3.2　突發(fā)事件應(yīng)急處理維護階段對于突發(fā)事件的處置在于準確和快速，例如疏導(dǎo)人員的撤離，設(shè)備緊急關(guān)閉或更換，重要領(lǐng)導(dǎo)來訪的安保等。通過BIM模型可以很好地解決目前存在的問題。

5.3.3　公共安全管理1）視頻監(jiān)控通過配備監(jiān)控大屏幕可以對整個廣場的視頻監(jiān)控系統(tǒng)進行操作。所有監(jiān)控設(shè)備均定位于模型中。點擊對應(yīng)部位即可查看改點監(jiān)控視頻，代替?zhèn)鹘y(tǒng)按照編號查看，極易查詢錯誤。2）可疑人員的定位利用視頻識別及跟蹤系統(tǒng)，對不良人員、非法人員，甚至恐怖分子等進行標識，利用視頻識別軟件使攝像頭自動跟蹤及互相切換，對目標進行鎖定。3）火災(zāi)消防管理基于BIM信息化技術(shù)的管理系統(tǒng)可以通過噴淋感應(yīng)器感應(yīng)信息，迅速確定火災(zāi)第一發(fā)生點。

6基于BIM技術(shù)精細化造價差異分析

基于“構(gòu)件級”BIM造價模型，利用量價結(jié)合的特點，針對本綠色住宅與普通住宅的差異，精細化分析造價差異。5#樓和13#樓應(yīng)用了區(qū)域集中供暖、海綿城市設(shè)計、保溫隔熱設(shè)計、活動外遮陽、除霾新風(fēng)系統(tǒng)、太陽能光熱系統(tǒng)及空氣智能監(jiān)控等技術(shù)，5#樓和13#樓建筑綜合節(jié)能率為75%以上（見表1、表2）。通過BIM模型與同小區(qū)內(nèi)普通住宅對比發(fā)現(xiàn)：預(yù)制剪力墻增加110.8m3，增加造價37.9萬元；預(yù)制陽臺隔墻增加4.32m3，增加造價1.5萬元（見表3）。通過借用BIM模型量價對比發(fā)現(xiàn)：高品質(zhì)綠色住宅采用預(yù)制夾心保溫外墻板做法，比普通樓外墻采用砌筑外墻+外墻保溫做法，每立方增加造價2220元，總造價增加71.4萬元（見表4）。海綿城市增量成本主要包括下凹式綠地、雨水花園、透水鋪裝、蓄水池、監(jiān)控系統(tǒng)以及排水溝六大實施成本，共計154.98萬元。

7結(jié)語

本工程在規(guī)劃設(shè)計階段、施工建造階段充分利用了BIM技術(shù)，在前期進行碰撞檢查，直觀解決空間關(guān)系沖突，優(yōu)化工程設(shè)計以及管線排布方案，減少在建筑施工階段可能存在的錯誤和返工。施工人員利用碰撞優(yōu)化后的方案進行施工交底、施工模擬，可提高施工質(zhì)量以及與業(yè)主溝通的能力，減少施工成本。通過對構(gòu)件吊裝、現(xiàn)場質(zhì)量、安全、進度管理、機電管線施工等多方面的傳統(tǒng)方式與BIM技術(shù)方法應(yīng)用對比后發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)可減少浪費返工，變被動為主動，提高施工效率。本項目預(yù)計避免浪費100余萬元，工期縮短50d。綠色建筑是可持續(xù)發(fā)展的理念具有減小生態(tài)環(huán)境負荷，提高建筑環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)點。本項目在設(shè)計中充分落實綠色理念，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然環(huán)境和諧共生，大大提高居住區(qū)民生幸福指數(shù)。本項目兩棟樓作為在建的三星級綠色裝配式建筑，具有良好的使用功能、布局和用戶體驗。符合建設(shè)低碳生態(tài)城市、推廣普及低碳綠色建筑的發(fā)展潮流，促進了綠色生態(tài)、低碳環(huán)保政策的落實，對當?shù)丶爸苓叧鞘型七M節(jié)能減排、綠色生態(tài)理念起到示范引領(lǐng)作用，為社會可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。BIM技術(shù)有許多優(yōu)點，因為它有助于更好地節(jié)約能源、原材料和水。它是未來綠色建筑設(shè)計的主要方向之一。它能有效降低建筑業(yè)的能耗和環(huán)境污染，對建筑業(yè)的健康和長遠發(fā)展具有深遠影響。

參考文獻

[1]楊彩霞，李曉萍，尹波，等.中國建筑低碳發(fā)展戰(zhàn)略路徑及對策研究[J].建筑節(jié)能，2015（7）：107-111.

作者:潘正偉 潘昊哲 夏忠衛(wèi) 田秋紅 潘莉 李輝 單位:江蘇博智工程咨詢有限公司 江蘇大學(xué)京江學(xué)院