李超剛+李月香

摘 要：有效推動綠色建筑的發(fā)展，實現(xiàn)節(jié)能減排，是中國建設領域未來發(fā)展的重要任務，但綠色建筑設計還存在問題。而BIM技術為綠色建筑的推廣提供了平臺，本文主要闡述了綠色建筑發(fā)展中存在的問題，并提出了BIM技術用于綠色建筑的協(xié)同性、一致性、高效性、專業(yè)性、節(jié)能性優(yōu)勢。

關鍵詞：BIM；綠色建筑設計；建筑行業(yè)；評價標準

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.050

隨著工業(yè)的發(fā)展和城市的擴張，在單一追求經(jīng)濟效益的同時，自然界毫不客氣地予以了懲罰，能源匱乏、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等現(xiàn)象不斷增多。節(jié)能減排和修復生態(tài)得到了全世界的支持，新政策層出不窮。建筑業(yè)相比于其他行業(yè)，對能源、水及原材料等資源的消耗過大，因此，建筑業(yè)對整個社會的可持續(xù)發(fā)展具有重大影響。綠色建筑就是順應健康低碳生活、節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展、響應政府號召和改善人民生活的變革。

我國在20世紀90年代引入了綠色建筑概念，而對綠色建筑的研究始于2001年，起步較晚。近年來，綠色建筑發(fā)展迅速，住建部倡導的“綠色住區(qū)建設導則”列入中國工程建設行業(yè)標準，“綠色住區(qū)模式”和“可持續(xù)發(fā)展綠色住區(qū)建設標準”將應用于城市化建設。

1 綠色建筑設計的阻礙

1.1 工程建設體制

我國綠色建筑的起步較晚，且在建筑行業(yè)中建筑師普遍缺乏話語權，導致整個建筑行業(yè)普遍缺乏科學性。目前，我國綠色建筑的試點不少，大多被用來表現(xiàn)個人政績，而沒有真正實現(xiàn)其意義。

1.2 綠色建筑評價體系不成熟

目前，國際上發(fā)展比較成熟的綠色建筑評估系統(tǒng)有英國的BREEAM評估體系、美國的LEED綠色建筑評估體系、德國的生態(tài)建筑導則LNB、加拿大等多國參與的GBTool、澳大利亞的建筑環(huán)境評價體系NABERS、法國的ESCALE、挪威的 Eco-Profile、日本的CASBEE等。通過具體的評估技術可以定量地描述綠色建筑的節(jié)能效果、節(jié)水率、減少CO2等溫室氣體對環(huán)境的影響、“3R”材料的生態(tài)環(huán)境性能評價及綠色建筑的經(jīng)濟性能等指標，因此，可以指導設計，為決策者和規(guī)劃者提供依據(jù)和參考標準。我國的《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2014）于2015-01-01開始實施，相比于舊版標準，新版標準的改動較多，側重點有所轉移，但對地域的差異考慮不足；對管理程度不夠重視；有些指標量化不足，導致我國認證的綠色建筑與國際水平還有差距，通過軟件節(jié)能計算的建筑很難達到理想效果。

1.3 專業(yè)協(xié)同性不強

設計階段的設計包括建筑、結構、水暖、空調、機電、裝飾等各個專業(yè)。對于綠色建筑，還要考慮綠色環(huán)保建材的置換問題。在設計過程中，各個專業(yè)是獨立進行的，雖然有一定的組織和協(xié)調，但溝通起來有障礙，會產(chǎn)生一定的疏漏。

1.4 與施工階段銜接難

工程中比較明顯的一個特點是前期的設計和后期的施工存在偏差，主要原因有以下2個：①很多設計人員缺乏施工生產(chǎn)知識，沒有現(xiàn)場施工經(jīng)驗，導致設計中頻頻出現(xiàn)施工中根本無法解決的問題；②我國的施工隊伍專業(yè)技術水平普遍較低，實際操作的工人幾乎沒經(jīng)過專業(yè)培訓，未能與時俱進，不了解建筑發(fā)展的新方向，識圖能力較差，對設計人員設計意圖的理解不夠全面。

1.5 二次綠色不能提前實現(xiàn)

目前，我國綠色建筑的評價是基于2D的CAD輔助設計方案進行的，雖然通過了初次綠色評估指標，但因CAD二維精度的局限性，不能有效量化后期的節(jié)能綠化指標，不能實現(xiàn)綠色建筑的二次評估，無法實現(xiàn)真正意義上的綠色建筑。

2 BIM技術在綠色建筑設計中的應用現(xiàn)狀

目前，國內外對BIM最為廣泛的應用是在設計階段，同時，這也是技術應用的關鍵階段。2002年，Autodesk公司提出了建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM），是對建筑設計的創(chuàng)新，僅限于學術研究，無法實踐應用。進入21世紀，隨著對BIM技術的不斷研究，全球三大軟件公司都開發(fā)了自己的BIM軟件，主要軟件有Digital Progect、Revit、AECOsim等。隨著BIM技術的不斷發(fā)展，其已在建筑設計、施工、結構設計、運營、設備管理等建筑工程的多個方面有所應用，且在國際上已得到大力推廣，比如日本建筑中對BIM 技術的應用已經(jīng)十分廣泛，美國的BIM技術已經(jīng)應用在了很多的建筑項目中。

在我國，廣聯(lián)達、PKPM等軟件都在逐漸完善，并由2D向4D的轉換，但要想使BIM 技術在我國建筑業(yè)內全面貫徹實施、協(xié)調發(fā)展，就目前而言還難以實現(xiàn)。然而，我國計算機輔助設計的環(huán)境是相對比較寬松的，單一的在某個階段應用BIM技術還是可行的，即在一些大型設計院的大型項目中采用BIM，比如南水北調工程、上海環(huán)球金融中心、北京奧運村空間規(guī)劃和物資管理系統(tǒng)、世博文化中心、水立方、德國館和國家電力館等，都是我國應用BIM技術的典范。

3 綠色建筑設計應用BIM技術的優(yōu)勢

3.1 符合綠色建筑全生命周期的目標

建筑物的能量消耗受到建筑單元形狀及特性、建筑使用模式、設備及內部熱源、居住密度和外部環(huán)境等因素的影響，因此，要求綠色建筑的設計應從選址便開始，直至拆除之后建筑廢棄物的處理。BIM對建筑的設計流程重新進行了整合，涉及建筑的整個生命周期，包括選址、場地改造、建筑設計、建造、運行、維護、翻新和拆除，而這些又恰好是綠色建筑設計的關注和影響對象。場地設計階段應先實地考察，再使用BIM，根據(jù)場地大小、已有條件、建筑功能、經(jīng)濟性等分析場地的開發(fā)、使用率，從而提高土地使用率；初步設計階段可以使用BIM進行能量分析，再根據(jù)建筑的平面布置、體型、外圍結構和材料特點，選擇最優(yōu)的設計方案；設備設計階段，可以使用BIM的模型，模擬設備的使用狀況，計算材料的需求量，估算用水量、用電量等，可以達到節(jié)地、節(jié)能、節(jié)水、節(jié)電、環(huán)保的目的。在整個設計階段，可以隨時使用BIM進行建筑能耗分析，為綠色建筑滿足綠色標識要求提供前期保障。

3.2 設計各專業(yè)的協(xié)同性強

在傳統(tǒng)設計模式中，由于各專業(yè)在設計過程中溝通、協(xié)作不足，易出現(xiàn)沖突。BIM包括拓撲、物理、幾何等信息，拓撲信息反映了組件之間的相關性，物理信息反映了組件的物理性質，幾何信息反映了建筑三維空間的特點，把建筑項目整個生命周期的所有信息（維護管理、建造過程、施工進度等過程信息）整合到了一個單獨的建筑模型中。使用BIM技術設計時，各專業(yè)都是基于同一個模型進行設計活動的，建筑師將成為團隊的召集人，而不是決策者；結構工程師、設備工程師在設計初期階段都將起到更加積極的作用，結構工程師和設備工程師的技術和經(jīng)驗，甚至專家的咨詢意見，在設計過程中都將加以考慮。使用BIM創(chuàng)建的模型綜合考慮了虛擬建造、功能模擬、性能分析、技術經(jīng)濟計算等應用的信息需求，以實現(xiàn)BIM模型及信息在后續(xù)環(huán)節(jié)中的充分利用。這種以建筑模型為核心的協(xié)作模式，其各專業(yè)系統(tǒng)方案之間的空間協(xié)調性較好，還可以模擬動態(tài)的施工過程，及時發(fā)現(xiàn)錯誤，強化了與施工階段的銜接，縮短了設計時間，滿足了綠色建筑不斷發(fā)展對設計過程以及技術手段的需求。

3.3 節(jié)能分析更加及時、全面

BIM技術代表軟件可提供詳盡、可靠的設計信息和深度的建筑模型細節(jié)，所有的信息能直接或經(jīng)由工業(yè)標準格式轉換導入軟件，進而進行能量分析。BIM的應用可以使建筑師在設計中的任意階段、任何時間采用快速的設計方案進行建筑物理環(huán)境化的評估，這對建筑的生態(tài)節(jié)能設計有重大意義。

BIM是一個集成流程，可以在實際建筑建造之前通過數(shù)字的方式得到建筑物中的主要功能和物理特征。由于所使用的信息是協(xié)調一致的，因此，在實際施工之前，建筑師、工程師、承包商及業(yè)主都能夠查看項目建成后的外形及性能，同時，也能進行各個方面的能源性能分析。比如，建立一個BIM基本模型，建筑能耗軟件既能幫助建筑師從整個建筑設計過程來分析節(jié)能問題，也能模擬整年每個時刻的建筑和空調系統(tǒng)的能耗和負荷。

4 結束語

隨著綠色建筑、被動式建筑等新興環(huán)?？沙掷m(xù)發(fā)展建筑的提出、推廣，要求建筑設計方法應改變。BIM用于綠色建筑的設計中，可使得工作協(xié)同性更好，符合全生命周期節(jié)能的目標。

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〔編輯：張思楠〕