劉芳

摘要：日前，住建部公布了《“十二五”綠色建筑和綠色生態(tài)城區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，其規(guī)劃內(nèi)容把綠色建筑在國內(nèi)的發(fā)展推到了個新高度，綠色建筑的發(fā)展也標(biāo)志了傳統(tǒng)建筑設(shè)計從最開始的空間利用、形式結(jié)構(gòu)設(shè)計，逐漸走向了生態(tài)建筑、有機建筑，成為了生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分。本文以此為背景，以BIM技術(shù)為切入點，重點探討B(tài)IM技術(shù)在綠色建筑的發(fā)展中產(chǎn)生的積極意義。

關(guān)鍵詞：BIM；綠色建筑；中國綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類號：TU17

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0422（2013）06-0060-02

自1992年里約熱內(nèi)盧的“聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會”上第一次提出了“綠色建筑”起，綠色建筑在二十多年的時間里，在越來越多的國家實踐并推廣，它兼顧了對環(huán)境的關(guān)注和對人類更舒適更健康的生活方式的研究兩個方面，體現(xiàn)了“以人為本”和“人、建筑、自然”的和諧統(tǒng)一，成為當(dāng)今世界建筑發(fā)展的主流方向。

綠色建筑，并不只是對建筑進行簡單的立體綠化，它是一種象征，其真正涵義是指建筑在建造和使用過程中必須節(jié)約資源，減少對環(huán)境的污染；要求人們在利用自然條件和技術(shù)手段創(chuàng)造良好、健康居住環(huán)境的同時，應(yīng)盡可能地控制和減少對自然環(huán)境的過度使用和破壞，維持生態(tài)環(huán)境和人類向大自然的索取和回報之間的動態(tài)平衡。

我國真正意義上的綠色建筑發(fā)展，始于2006年頒布的《綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)》，該評價標(biāo)準(zhǔn)對綠色建筑的定義為：在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源（節(jié)約能源、節(jié)約土地、節(jié)約水資源、節(jié)約材料），保護環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間，與自然和諧共生的建筑。

在當(dāng)今世界綠色建筑的發(fā)展和推廣之路上，BIM技術(shù)逐漸顯現(xiàn)出其不可估量的作用和影響。BIM技術(shù)降低了成本、提高了建筑工程的質(zhì)量和效率，大大提高了建筑工程的集成化程度，引領(lǐng)建筑業(yè)信息技術(shù)走向了新的高度，為綠色建筑的實現(xiàn)和發(fā)展奠定了扎實的基礎(chǔ)。

BIM的全稱是Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM是以三維數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)，集成了建筑工程項目中各相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)，包含了建筑全部的綜合電子數(shù)據(jù)信息，是對整個工程項目的數(shù)字化表達(dá)。

BIM技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的建筑設(shè)計模式、工程造價模式和施工模式。它的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)提供完整的與實際情況一致的工程信息庫。BIM應(yīng)用于項目全壽命周期的不同領(lǐng)域，可以稱其為建筑領(lǐng)域的一次革命。（圖1）

BIM的技術(shù)建立在核心建模軟件、方案設(shè)計軟件、幾何造型接口軟件、結(jié)構(gòu)分析軟件、可視化軟件、模型檢查軟件、深化設(shè)計軟件、模型綜合碰撞檢查軟件、造價管理軟件、運營管理軟件這十類軟件上。這些軟件的研發(fā)以綠色建筑的評估標(biāo)準(zhǔn)體系為背景和依據(jù)，具體應(yīng)用在綠色建筑分析、MEP三維設(shè)計、精細(xì)化模塊設(shè)計、室內(nèi)設(shè)計、內(nèi)外部管線綜合設(shè)計、內(nèi)外部管線綜合碰撞設(shè)計、成本控制、項目管理、建筑工程可視化等方面，滿足了綠色建筑對節(jié)能方面的技術(shù)性要求，BIM技術(shù)與綠色建筑的密切聯(lián)系也由此可見一斑。下文中筆者將把綠色建筑評估體系的各項標(biāo)準(zhǔn)逐條拆分，再與BIM技術(shù)的各項作用相結(jié)合，以此論證BIM技術(shù)在推動綠色建筑發(fā)展的過程中所起到的積極作用：

1 綠色建筑的節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地這四大要求是綠色建筑評估體系中最為重要的一個環(huán)節(jié)，針對我國目前正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化快速發(fā)展的歷史時期，人口、資源、環(huán)境的壓力日益凸顯。在建筑能耗占國民總能耗30%的時代背景下，如何實現(xiàn)建筑的節(jié)能減排、環(huán)保使用，讓生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，成為當(dāng)下建筑從業(yè)者首當(dāng)其沖要解決的問題。BIM技術(shù)的核心技術(shù)——建筑信息模型，則在很大程度上解決了這一問題：在建筑設(shè)計的方案階段，能充分利用建筑信息模型和能量分析工具，簡化能量分析的操作過程，BIM技術(shù)在建筑節(jié)能方面有著積極的作用和意義，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 運用BIM技術(shù)的核心建模軟件可以從建筑工程初期就建立三維立體模型，它涵蓋了工程的所有信息（建筑圖紙、結(jié)構(gòu)圖紙、給排水圖紙、暖通設(shè)備圖紙、機電圖紙和精裝修圖紙等），以這些BIM建筑信息模型為數(shù)據(jù)載體，對建筑在規(guī)劃設(shè)計、材料使用、能源消耗等方面的數(shù)據(jù)進行提取、管理與分析。根據(jù)計算分析結(jié)果，對建筑規(guī)劃、設(shè)計以及施工方案進行優(yōu)化與指導(dǎo)，以達(dá)到高效地利用能源和資源，最低限度地影響環(huán)境，可以說是建筑業(yè)的第二次信息革命。

1.2 運用BIM技術(shù)的幾何造型接口軟件可以把建筑方案設(shè)計中復(fù)雜的建筑造型、建筑形體和體量研究直接輸入到核心建模軟件，直觀、效率地檢視設(shè)計方案的合理性。省去了傳統(tǒng)建筑設(shè)計通過制作模型未再現(xiàn)建筑體量的過程，減少了建筑異型造型可能造成的結(jié)構(gòu)上的錯誤。

1.3 運用BIM技術(shù)的可視化軟件，可以減少建筑建模的工作量，而且建筑模型的精度與建筑實物的吻合度提高了，很大程度上保證了方案設(shè)計的效果；另外可視化軟件可以在項目的不同階段以及各種變化的情況下迅速產(chǎn)生可視化效果。與傳統(tǒng)的使用平、立、剖等三視圖的方式表達(dá)和展現(xiàn)設(shè)計成果的cad平臺相比，BIM做為設(shè)計工具，所見即所得，使設(shè)計師用三維的思考方式來完成建筑設(shè)計，時效性高，節(jié)省項目時間。

1.4 運用BIM技術(shù)的結(jié)構(gòu)分析軟件，可以和核心建模軟件高度集成，實現(xiàn)建筑信息的雙向交換，即結(jié)構(gòu)分析軟件可以使用BIM核心建模軟件的信息進行結(jié)構(gòu)分析，分析結(jié)果對結(jié)構(gòu)的調(diào)整又可以反饋回到BIM核心建模軟件中去，自動更新BIM模型。結(jié)構(gòu)分析軟件還可以在BIM技術(shù)的三維可視化模型基礎(chǔ)上，生成建筑結(jié)構(gòu)的能耗分析數(shù)據(jù)，在設(shè)計過程中實現(xiàn)建筑節(jié)能的預(yù)期控制。

1.5 運用BIM技術(shù)的深化設(shè)計軟件，可以對建筑的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的加工和安裝進行詳細(xì)的深化設(shè)計，生成鋼結(jié)構(gòu)施工圖（加工圖、深化圖、節(jié)點詳圖）、材料表、數(shù)控機床打工代碼等。這在建筑材料品種愈加豐富，施工工藝愈加復(fù)雜的情況下，最大限度地保證施工質(zhì)量，實現(xiàn)建筑設(shè)計節(jié)約建筑材料的要求。

1.6 運用BIM技術(shù)的模型檢查軟件，可以檢查核心建模軟件中建筑模型的質(zhì)量和完整性，如建筑內(nèi)部空間有無重疊、建筑空間是否有適當(dāng)?shù)臉?gòu)件圍閉、結(jié)構(gòu)之間有無功能上的；中突，建筑設(shè)計是否滿足業(yè)主要求、是否符合規(guī)范的要求。

1.7 運用BIM技術(shù)的模型綜合碰撞檢查軟件，可以把不同專業(yè)人員用各自的BIM核心建模軟件所建立的BIM模型，進行3D協(xié)調(diào)、4D計劃、可視化、動態(tài)模擬，可以對項目進行評估和審核，避免建筑結(jié)構(gòu)在實際施工中的反復(fù)修改，浪費建筑材料、延誤工期。

1.8 運用BIM技術(shù)的造價管理軟件，可以利用建筑模型提供的詳細(xì)信息（施工圖平、立、剖、詳圖中使用材料、門窗表），根據(jù)工程施工計劃動態(tài)（預(yù)算報表、施工進度）提供造價管理需要的數(shù)據(jù)，進行工程量統(tǒng)計和造價分析，也就是所謂BIM技術(shù)的5D應(yīng)用。

以上這些軟件構(gòu)成了BIM的核心技術(shù)：協(xié)同設(shè)計，即同一構(gòu)件元素，只要輸入一次即可在其他各工種的數(shù)據(jù)中進行共享。BIM的協(xié)同技術(shù)實現(xiàn)了建筑設(shè)計的信息數(shù)據(jù)從二維設(shè)計轉(zhuǎn)向三維設(shè)計的轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)了從幾何平面的表現(xiàn)向各工種信息模型集成的轉(zhuǎn)變、實現(xiàn)了從建筑工程中各工種單獨完成向各工種協(xié)同完成的轉(zhuǎn)變，大大提高了建筑設(shè)計的質(zhì)量、縮短了施工時間、節(jié)約了成本。

2 綠色建筑評估體系第二個因素就是環(huán)保性，要求建筑工程應(yīng)減少環(huán)境污染，減少二氧化碳排放。在BIM技術(shù)中，可以進一步將非幾何信息集成到模型構(gòu)件中，如材料特征、物理特征、力學(xué)參數(shù)、設(shè)計屬性、價格參數(shù)、廠商信息等，使得建筑構(gòu)件成為智能實體，普通的3D模型升級為BIM模型。這些BIM模型可以通過圖形運算并考慮專業(yè)出圖規(guī)則自動獲得2D圖紙，并可以提取出其它的文檔，如工程量統(tǒng)計表等，還可以將模型用于建筑能耗分析、日照分析、結(jié)構(gòu)分析、照明分析、聲學(xué)分析、客流物流分析等諸多方面，實現(xiàn)建筑綠色環(huán)保方面的技術(shù)性要求。

3 根據(jù)美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)委員會的資料顯示：一個建筑物生命周期75%的成本發(fā)生在運營階段（使用階段），而建設(shè)階段（設(shè)計、施工）的成本只占項目生命周期成本的25%，所以“健康”、“適用”、“高效”作為綠色建筑評估體系的最后也是最有現(xiàn)實意義的一環(huán)。因此，創(chuàng)建宜居、環(huán)保、生態(tài)的建筑也成為了建筑從業(yè)者的終極目標(biāo)。在建筑方案的前期調(diào)研到項目施工結(jié)束的這段時間中，BIM技術(shù)一直以節(jié)能環(huán)保為宗旨貫穿始終（圖2），在項目竣工的交付和資產(chǎn)管理中，BIM的運營管理軟件也在發(fā)揮著最后的積極作用：當(dāng)建筑完成建造過程，準(zhǔn)備投入使用時，首先要進行必要的測試與調(diào)整。項目完成后的移交環(huán)節(jié)，設(shè)施管理部門除了需要常規(guī)的設(shè)計圖紙、竣工圖紙外，還需要能正確反映真實的設(shè)備狀態(tài)、安裝使用情況等與運營維護相關(guān)的文檔和資料。這套有序的資產(chǎn)管理系統(tǒng)可以有效提升資產(chǎn)管理水平，但是因為建筑施工和運營的信息割裂，使得這些資產(chǎn)信息需要在運營初期就需要大量的人工操作來錄入，這樣就很容易出現(xiàn)錄入錯誤，減低人們在建筑的使用過程中的健康和舒適性。BIM技術(shù)中包含的大量建筑信息則可以順利地導(dǎo)入到資產(chǎn)管理系統(tǒng)中，從而減少了系統(tǒng)初始化在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備方面的時間和人力投入，有助于形成高效的綠色建筑設(shè)備管理體系。

BIM技術(shù)已經(jīng)成為未來的發(fā)展趨勢，它為綠色建筑設(shè)計過程中的建筑材料、建筑能耗、建筑環(huán)境等的計算和評估提供了分析依據(jù)，有效實現(xiàn)合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪聲、光能、風(fēng)能等對環(huán)境的污染程度，同時還可以通過對生態(tài)環(huán)境指標(biāo)的分析與評估，提出一套完整的降低能耗與合理有效利用自然能源的方案，為實現(xiàn)“節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)地”，環(huán)保，實用性這三項綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)提供了強有力的技術(shù)支撐。隨著BIM研究和應(yīng)用的不斷深入，其對綠色建筑的發(fā)展和完善也必將產(chǎn)生更為深遠(yuǎn)的影響，對我國生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，同樣也有著重大而深遠(yuǎn)的意義。