BIM理念在建筑绿色节能中的研究和应用

BIM理念在建筑绿色节能中的研究和应用

沈玉登

关键词：BIM技术；仿真模型；数字信息模型；绿色节能建筑

1BIM技术的含义

BIM也被称为“建筑数字模型”，这个被大多国内外设计人员称作为“革命性”的科技，最先是由美国乔治亚技术学院工程和计算机科目的查克·伊斯曼博士总结出的一个概念：“建筑数字模型集合了全部的几个模型资料、功能要求与部件性能，把一个建筑工程整个生命周期中的全部资料整合至一个独立的建筑模型内，并且还涉及施工进度、施工过程、维护控制等全过程资料”[1]。

BIM是以3D信息技术为依据，通过数字信息虚弥技术来仿真建筑物所涵盖的真实资料而集成了建筑工程诸多相关资料的信息模型，进而提供了一个整体的、相互联系的建筑数据库[2]。此外，建筑信息模型是一个集成的程序，用来支撑建筑施工的作业流，形成协调相同、稳定的3D格式设计数据。其使用了信息化的方法对建筑物实施仿真虚拟，以掌握其性能，且采用一套协调、完善数据作为设计系统。首先，其创建了一个系统，使建筑师、工程师和施工方可以真正掌握到其将会实现的设计；接着，其不但创建一个整合全部协作方并转变流程的系统，还能够获得更为深入的设计洞察力，把握设计的可持续性，掌握构建的生产与安装，此外还支持操作流程[3]。事实上，将来BIM将成为重要的工具，一个面向协作与执行建筑工程施工的系统，其将成为建筑人员、结构方和施工方在将来施工中必不可考的系统。

建筑信息模型的功能：由于建筑信息模型需要支撑工程项目整个生命周期的集成控制环境，因此BIM的结构是包括有信息和行为模型的复合系统。其不但涵盖了如几何图形等信息相关的信息模型，还涵盖了和管理相关的行为模型，二者互相结合经过关联为信息赋予意义，所以能用在仿真真实世界的情况。

2BIM的技术理念

和传统的建筑工程比较，BIM最显著的优势与理念主要表现在如下：

2.1参数化设计

长期以来，设计人员是采用绘图与实物仿真的方式，向工程决策者传递他们的构思与想法。但是若使用BIM技术来进行工程设计，因为BIM与以往的绘图软件有较大的差异：BIM面对对象不再为点、线、圆此类单一的几何对象，其针对的对象是枪头、门、窗、梁、柱等工程部件；其建立与修改的也不再是一些未建立起联系的点与线，而是由工程部件构成的工程整体。整个设计阶段都是采用参数化设计手段。全面地连续确定和修改工程构建的各项参数，实现最终效果。

2.2部件关联性设计

部件关联性设计为参数化设计的附加衍生设计。即当工程模型内的部件都是用参数来表示时，若把这些参数关联起来，则能够实现关联性设计。简单的说，当建筑时修正相关部件时，工程模型也会在合适的位置实施修改，而且这种修改是紧密关联的[4]。例如，在实际建筑中会遇到调整楼层高度的现象，在工程数字模型中，若将每层楼面的标高调整，那么全部相统一的墙、柱、门均会出现变化，由于这些部件的参数设计均和楼层标高相联系，而且这种变化是准确并同步的。关联性不但在设计的操作效率大幅度提升，而且处理了图纸之间数据的漏、缺等情况，另外，随着设计的变化，构件可以把自身参数实现合理的调整，以满足新的设计。

3BIM理论在工程绿色节能中的运用

工程物体能耗大概占全资源资源耗损量的40%，优化工程设计与性能是降低温室气体排放的重要内容。针对希望减少运营费用、提升公用事业费用的业主而言，提升资源效率也是重要继续处理的经济问题。根据相关统计信息显示，全国现有工程近400亿㎡。工程中99%是高耗能工程，每年新建建筑约20亿㎡，95%以上都是高能耗工程。单位工程面积采暖能耗是发达国家新建工程的3倍以上。工程的节能设计，不但对工程环境项目师、设备项目师提出条件，更关键的是对工程设计者的挑战。工程节能设计还有一个重要内容便是减少工程能耗。所以，绿色工程日益受到关注，而绿色工程行业也不断发展[5]。BIM技术的重要作用在于其重新整合了工程设计的流程，它所包含的工程生命周期管理，又刚好是绿色工程设计的关注与影响对象。

通过调查资料显示，约50%的绿色工程BIM工作人员在50%以上的建筑中应用BIM，相比较以下，仅有29%的非绿色工程的BIM企业在50%以上的建筑应用BIM。绿色工程BIM工作人员也较多地应用软件，由于相较之非绿色工程BIM工作人员衙门应该较多的创建于研究工程模型。

BIM技术已是国际建筑管理界公认的一项工程业发展革命性技术，为处理建筑控制二项根本性问题，即项目海量信息的创建、控制、共享与工程协同。带来了较好的技术支持，BIM技术在为绿色施工方带来的价值表现在如下几个方面：

3.1触碰检测

在复杂的建筑设计中，设计人员、施工方建筑师均不能查清对2D的蓝图中存在的冲突情况。而且事实上，几乎全部的大大小小建筑均会由于建设中的碰撞问题而进行返工，重新设计与创新建设[6]。但是返工造成的材料消耗、设备台班与窝工导致的资源耗费是较大的。应用BIM科技应用软件建立好的BIM模型。软件能自行检测碰撞问题，甚至是软碰撞问题，生成碰撞检测报告，找到最好的处理方法，进而在根本上避免由于碰撞造成的资源消耗、能耗与工期损失。

3.2精确操作与计划

当前建筑的施工技术，因为预算任务的手工劳动还比较粗放、准确度低，资源配置不合理，这些计划的不准确造成资源大量浪费。使用BIM软件，实施精准断料、装饰块体的设置、模板的木料翻样，展开优化下料，能大大减少废料，降低材料消耗。在计划中，能够通过仿真的施工来识别所使用的资源与配置状况，从某种意义上来说，极大节省了资源，防止了浪费。

3.3协同提升效率

因为建筑的复杂性与施工队伍的临时性，建筑工程施工中由于协同困难导致的工期延误而造成的资源耗费非常大[7]。使用BIM技术、数据共享的原理，相关人员均向最新的BIM实施获得准确信息的能力大大提高，建筑协同水平提升，在很大程度上加速了建筑工程的施工工期，减少了资源的消耗。

4结束语

随着国民经济的快速发展与能源问题的日益紧张，工程事业存在的问题逐渐显现，虽然BIM技术使用还不够普遍，但其已使用在大型复杂建筑方案的设计。使用BIM技术，能够在设计过程中建立包括工程所有数据的仿真建筑模型，提高工程性能；在建设中，能够使用BIM软件来设计适当的施工路线与仿真在施工中会遭遇的突发情况，事先进行相应的调整；在绿色节能领域，能够全面使用CAD技术与BIM技术来确保绿色工程设计的科学性与有效性；在设计的过程中将直接引入相应的能耗分析系统中，就能够便于获得分析结论，进而实施修正设计方案。伴随BIM技术的逐渐发展与完善，BIM在工程行业中所起到的作用日益增加，其将在工程行业中起到较大的作用，推动建筑事业出现根本性的发展。

参考文献：

[1]刘飞.被动优先主动相辅设计手段与技术系统完美结合的绿色建筑设计——访北京博地澜屋建筑设计咨询有限公司设计总监刘飞[J].建筑师，2013（03）：132-135.

[2]汪红蕾.聚焦经济新常态献计建筑业改革与发展——地方“两会”代表委员、业内专家建言建议选萃[J].建筑，2015（05）：6-17.

[3]施晨欢，王凯，李嘉军，刘翀，翟韦.基于BIM的FM运维管理平台研究——申都大厦运维管理平台应用实践[J].土木建筑工程信息技术，2014（06）：50-57.

[4]王毅立，袁小宜，陈晨.传统传承与绿色精宜在校园文化建筑中的融合——以深圳市南山区丽湖中学绿色校园规划设计为例[J].动感（生态城市与绿色建筑），2012（01）：56-63.

[5]高天，刘治国，朱清德，安凤杰，方鹏，刘云霁.建科技新馆助文化腾飞——郑州市图书馆新馆工程技术创新及创优管理[J].工程质量，2014（03）：45-60.

[6]李洪艳.建筑产业革命的源动力——BIM——访中国建筑设计研究院（集团）院长助理欧阳东[J].城市住宅，2014（06）：6-10.

[7]原创“实”践路上的同行者——记上海院湖南城陵矶综合保税区通关服务中心创作团队[J].绿色建筑，2016（01）：8-11.

作者简介：

沈玉登，（1981年6月）民族：汉，身份证号码：513723198106086212

学历：

本科，主要从事工作：技术负责人，工程师，项目管理，造价。