張毅

摘? 要：本文首先分析了當(dāng)前在建筑可持續(xù)設(shè)計工作中常見問題，其次分析了使用BIM技術(shù)開展建筑可持續(xù)設(shè)計的必要性，最后討論了BIM技術(shù)的應(yīng)用流程和具體應(yīng)用方法。以期改善在傳統(tǒng)模式下對建筑進(jìn)行可持續(xù)設(shè)計存在的不足，提升建筑物可持續(xù)設(shè)計的工作效果。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù);可持續(xù);設(shè)計;應(yīng)用

中圖分類號：TU746.3???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?????? 文章編號：2096-6903（2021）02-0000-00

0引言

在建筑物的可持續(xù)設(shè)計工作中，會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，因此使得工程設(shè)計和管理難度增加。為滿足對建筑物檢測和加固的要求，將BIM技術(shù)應(yīng)用在可持續(xù)設(shè)計工作當(dāng)中，可改善傳統(tǒng)模式下工作中的問題，為提升建筑物的質(zhì)量提供保證。

1建筑可持續(xù)設(shè)計改造中的問題

1.1信息精度差

國內(nèi)很多需要進(jìn)行加固改造的建筑，其竣工交付的材料都是以紙質(zhì)材料為主，所以文檔保護(hù)和保存工作都會比較困難，但是這些數(shù)據(jù)對建筑物的改造而言都十分重要。很多建筑物的文檔信息可能會因為管理不善而缺失，而且紙質(zhì)文檔在保存過程中也容易出現(xiàn)污損、褪色和變形等問題，導(dǎo)致很多重要的建筑設(shè)計信息會存在極大的模糊性和不確定性，即便能在后期完成鑒定、檢測對原信息進(jìn)行補充，但是繼續(xù)采用紙質(zhì)文件依然存在信息保存效率差的問題，容易導(dǎo)致信息傳遞出現(xiàn)失真，尤其是不同設(shè)計人員可能會因為圖紙中的尺寸不精準(zhǔn)難以保證信息的精度。在缺少高精度信息的情況下，可能導(dǎo)致難以完成對反饋等信息的傳遞，而且也不利于對建筑工程的施工精確性控制。

1.2 信息的利用率低導(dǎo)致改造難度增加

紙質(zhì)的文檔信息，存在信息提取困難的問題，而且難以對所需要的信息開展查詢工作，降低了工程的施工效率。例如在對建筑進(jìn)行改造設(shè)計時，由于文檔信息比較繁雜，所以設(shè)計人員很難高效使用文檔來完成對建筑的改造方案設(shè)計，也不利于對信息的完善提取。其次，在建筑物的改造過程中，設(shè)計專業(yè)之間可能會由于信息交流不暢導(dǎo)致信息孤島存在，因為改造設(shè)計必然會有比較頻繁的變動，而且需要在設(shè)計的過程中考慮空間所帶來的限制，就造成設(shè)計的協(xié)調(diào)難度增大，不同專業(yè)之間難以進(jìn)行有效的協(xié)調(diào)優(yōu)化，尤其是在對給排水設(shè)計、暖通空調(diào)設(shè)計等工作當(dāng)中，由于涉及到跨專業(yè)的設(shè)計內(nèi)容，缺少有效的信息交流，將會影響建筑物的優(yōu)化效率，而且可能會導(dǎo)致不同設(shè)計之間存在一定的矛盾和沖突，從而造成改造之后的建筑物依然缺少穩(wěn)固性，甚至破壞了原本的環(huán)境協(xié)調(diào)，存在嚴(yán)重的空間應(yīng)用不合理等問題。

1.3對建筑物缺少有效地維護(hù)管理

由于我國對建筑物缺少有效的日常維護(hù)工作，所以很多建筑物并沒有維護(hù)檔案或者缺少對建筑物維護(hù)前后信息的記錄，并且缺少對檔案安全的統(tǒng)一管理。很多建筑物的業(yè)主缺少足夠的信息維護(hù)意識，或者存在建筑物維護(hù)主體不明確的問題，缺少對建筑物維護(hù)工作的統(tǒng)一管理。同時，還有一些建筑物的維護(hù)管理流程建設(shè)存在問題，缺少規(guī)范化的管理手段，導(dǎo)致對相關(guān)計算機管理軟件的應(yīng)用效率也比較低。

2 BIM技術(shù)在建筑物可持續(xù)設(shè)計中的應(yīng)用需求

可持續(xù)建筑是一種新型的、具有可持續(xù)發(fā)展性的建筑類型，該理念由查爾斯·凱博特博士所提出，在理論中將建筑設(shè)計有關(guān)因素如內(nèi)部建設(shè)材料和外界影響因素等進(jìn)行說明和設(shè)定，使其與建筑所在區(qū)域的社會環(huán)境相協(xié)調(diào)?？沙掷m(xù)建筑是綠色建筑的一種，其對于環(huán)境的具有一定的保護(hù)作用，在建筑的建設(shè)施工和應(yīng)用的過程中，對環(huán)境的污染較小，同時訥訥狗狗為人們提供較為良好的生活環(huán)境，有利于實現(xiàn)人員自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。1993年提出的，指以可持續(xù)發(fā)展觀規(guī)劃的建筑，內(nèi)容包括從建筑材料、建筑物、城市區(qū)域規(guī)模大小等，到與這些有關(guān)的功能性、經(jīng)濟(jì)性、社會文化和生態(tài)因素。綠色建筑是在全壽命周期內(nèi)，節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染、為人們提供健康、適用、高效的使用空間，最大限度地實現(xiàn)人與自然和諧共生的高質(zhì)量建筑。

BIM技術(shù)在建筑物可持續(xù)設(shè)計中的應(yīng)用研究可知，BIM技術(shù)具有可視化、全生命周期管理等優(yōu)勢，可以滿足建筑工程協(xié)同建設(shè)的要求。因此，BIM技術(shù)也在建筑物的可持續(xù)設(shè)計工作中具備一定的優(yōu)勢和應(yīng)用意義，可以通過其對數(shù)據(jù)的高效管理能力，改變傳統(tǒng)建筑物的施工方法，并且做好對檢測、改造加固的控制，提高對建筑物加固施工的效果。

傳統(tǒng)建筑工程可持續(xù)設(shè)計施工中，很難對信息開展有效的管理，所以增加了對建筑物加固改造工作的困難性。使用BIM技術(shù)能對建筑物建設(shè)和運營的全程管理，并且借助數(shù)據(jù)庫采面向?qū)ο蟮闹悄芑Ｐ?，并且可以實現(xiàn)對建筑項目從設(shè)計、建造到運營的集成協(xié)同管理。在建筑物的改造過程中，BIM系統(tǒng)可以保證設(shè)計人員之間的信息交流，避免出現(xiàn)信息孤島問題。在對建筑完成檢測工作之后，建立起的BIM信息模型具有良好的共享性，并能對建筑的模型進(jìn)行直觀展示，在建筑物加固改造的過程中，也能對現(xiàn)場信息實時同步，記錄整個改造過程，為管理和日后的運營，創(chuàng)造良好的數(shù)據(jù)支持。

3 BIM技術(shù)在建筑可持續(xù)設(shè)計的應(yīng)用流程

3.1檢測階段的應(yīng)用

在建筑的檢測工作中，包括：測繪房屋建筑的結(jié)構(gòu)、平面布置、立面布置情況;分析建筑的結(jié)構(gòu)材料強度;檢查和分析房屋的損傷情況，并做好記錄;檢測房屋建筑的沉降量量等相關(guān)數(shù)據(jù)，并形成文件報告，對建筑的詳細(xì)信息進(jìn)行說明。應(yīng)注意的是，目前存在文件信息重復(fù)冗長現(xiàn)象，并且數(shù)據(jù)調(diào)查記錄工作;最后要對房屋建筑的沉降情況進(jìn)行檢測標(biāo)定。所獲得信息主要以圖紙、照片和文字的形式呈現(xiàn)在檢測報告中，但是存在信息內(nèi)容過于冗長，不夠直觀的問題，為此因此在后續(xù)的改造和加固工作中，還需要對房屋建筑再進(jìn)行一次調(diào)查。而通過使用BIM技術(shù)進(jìn)行檢測，不僅有效簡化了建筑檢測工作的流程和難度，而且還能夠?qū)⒔ㄖ锏臓顩r更為直觀地體現(xiàn)出來，在實際應(yīng)用過程中，直接將建筑物的模型以及相關(guān)數(shù)據(jù)資料和信息導(dǎo)入到系統(tǒng)當(dāng)中之后，可以在改造的管理工作中直接使用，相對于傳統(tǒng)檢測方式，不僅更為方便，而且可操作性較強，檢測結(jié)果也更加直觀，有助于后續(xù)工作的有效推進(jìn)。除此之外，還能將模型融入到智慧城市管理平臺，也能提升對建筑后期運營維護(hù)工作的效率，充分應(yīng)用對建筑物的監(jiān)測成果。

在平面布置比較簡單和明晰的建筑物改造工作中，也可以直接使用原來的設(shè)計圖紙來建立BIM模型，但是如果設(shè)計圖紙損壞或丟失，無法進(jìn)行有效測繪時，工作人員可以嘗試?yán)脪呙鑳x等高科技設(shè)備圖紙存在遺失，并且測繪工作比較困難時，還可以根據(jù)現(xiàn)場情況使用3D掃描儀進(jìn)行建筑物的點云圖像，然后就可以對充分了解建筑現(xiàn)場的實際情況，并且能夠更具圖像來分析內(nèi)部的空間和結(jié)構(gòu)中是否存在故障或變形。掃描后的建筑物的空間分布、結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)構(gòu)件狀況、構(gòu)件的損傷開裂等情況作出分析，所形成的三維模型也能導(dǎo)入到BIM系統(tǒng)當(dāng)中使用。

3.2改造加固設(shè)計階段應(yīng)用

BIM技術(shù)擁有可視化、具體化的表現(xiàn)優(yōu)勢，利用建筑物的三位模型，可以讓設(shè)計人員了解工程的限制條件、結(jié)構(gòu)形式、施工中的操作空間、構(gòu)件的損傷情況、總體結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能等等，使設(shè)計人員能根據(jù)建筑物的整體情況，做出最為合理的設(shè)計，滿足加固需求。其次，BIM技術(shù)還可以通過三維動畫展現(xiàn)建筑物的改造過程，展現(xiàn)建筑物在加固前后的區(qū)別。

結(jié)合建筑物的具體數(shù)據(jù)來進(jìn)行模型構(gòu)建，利用BIM技術(shù)構(gòu)建三維立體模型，在模型中快速的得到建筑結(jié)構(gòu)相關(guān)的數(shù)據(jù)。檢測鑒定階段所獲得的數(shù)據(jù)建立的BIM模型，可以對結(jié)構(gòu)現(xiàn)有的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行快速提取，通過對比建筑物具體項目的數(shù)據(jù)，有效了解其在經(jīng)過改造后，不同項目結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，如受力特點和抗壓強度等性能，建筑物在加固改造前后的建筑功能、結(jié)構(gòu)形式、關(guān)鍵節(jié)點強度、建筑物構(gòu)造和力學(xué)性能等情況，可以對之后的加固效果做出預(yù)判，從而判斷加固是否會影響原本結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，是否會對建筑的功能造成影響，并且判斷施工的合理性。其次，使用BIM技術(shù)構(gòu)件三維模型時，利用其模擬性能，可以對建筑不同結(jié)構(gòu)功能特點進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計，提高施工中不同環(huán)節(jié)的工作效率，降低其中可能存在的誤差，避免利用BIM模型，還可以完成對加固改造的可操作空間進(jìn)行劃定，防止在選定加固方案后，存在施工設(shè)備材料運輸、安裝等工作中和建筑原有的場地存在沖突，確保改造施工的正常進(jìn)行。

使用BIM技術(shù)來幫助改造建筑物的功能時，通過模擬構(gòu)件的性能和實際作用時的變化，對構(gòu)件進(jìn)行合理改造，提高其實際功能效果，增加輔助構(gòu)件的方法對建筑物進(jìn)行改造時，使用BIM技術(shù)可以自動完成對不同構(gòu)件之間的碰撞檢查工作，防止因為設(shè)計或者施工存在不合理增加修改費用，有效避免浪費。而在建筑物的拆除過程中，使用BIM技術(shù)可以提前預(yù)演拆除步驟，制定合理的方案和順序，避免發(fā)生安全事故。局部進(jìn)行拆除工作時，利用BIM模型也能起到比較好的指導(dǎo)作用，能方便地制定建筑的拆除方案。

3.3施工階段BIM技術(shù)的應(yīng)用施工階段的應(yīng)用

建筑施工階段時，使用BIM技術(shù)具有較大的幫助，首先，在在改造加固工程的施工階段，BIM技術(shù)主要在以下幾個方面使用，首先需要使用BIM技術(shù)進(jìn)行現(xiàn)場的模擬施工時，可以在模型中進(jìn)行利用BIM技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)使用構(gòu)件進(jìn)行疊加，以及對建筑原本的構(gòu)件進(jìn)行拆除，給施工提供足夠的指導(dǎo)，從而避免建筑物中原有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損壞。其次，在使用BIM技術(shù)之后，建筑物原有的信息模型是可修改的，所以在建筑物的結(jié)構(gòu)被改變后，BIM系統(tǒng)中的模型可以進(jìn)行同步更新，對施工做出更為準(zhǔn)確的管理，提升工程的施工效率和管理精確性。最后，利用BIM技術(shù)進(jìn)行施工管理時，可以實時進(jìn)行建筑物質(zhì)量、進(jìn)度的分析，并且自動化計算工程的成本，系統(tǒng)能以動畫的形式來完成可視化模擬和可視化管理，保證施工現(xiàn)場項目有足夠的協(xié)同能力，從而充分優(yōu)化現(xiàn)場的場地布局，以及結(jié)合工程施工的狀況來進(jìn)行管理工作，提升管理效率。

4 BIM技術(shù)在建筑可持續(xù)設(shè)計中的具體應(yīng)用

4.1基于BIM技術(shù)進(jìn)行管線的優(yōu)化

建筑物的管線是實現(xiàn)建筑物各項功能的關(guān)鍵，在建筑物的加固工作中，往往需要對管線進(jìn)行優(yōu)化改造，以及根據(jù)建筑物的管線情況來制定改造方案。使用BIM模型可以方便設(shè)計師在虛擬環(huán)境下對建筑管道、配件等設(shè)施進(jìn)行查看，專業(yè)的工程師能夠根據(jù)模型的位置、疊加情況來對施工做好調(diào)整，以及完成對硬碰撞、軟碰撞的檢測工作，保證施工的可行性。這解決了使用傳統(tǒng)平面圖紙難以對建筑結(jié)構(gòu)有充分了解的問題。例如對建筑的給排水、通風(fēng)管道系統(tǒng)導(dǎo)出三維圖，可以進(jìn)行碰撞檢測，能夠有效分析工程施工中條件限制，而且也能幫助明確樓板開洞位置，進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)記和剔鑿，如果需要斷筋，就必須根據(jù)要求處理。

4.2基于BIM技術(shù)的節(jié)能改造

很多建筑物由于結(jié)構(gòu)落后，所以相比新式建筑會有很多方面的限制，所以建筑物會有比較高的能耗。隨著現(xiàn)代建筑可持續(xù)設(shè)計理念的不斷推廣應(yīng)用，逐漸加強了對于節(jié)能改造設(shè)計方面的重視。在其加固改造工作中，可以通過合理的設(shè)計，確保改造之后的節(jié)能水平，降低建筑的運行成本。依靠BIM技術(shù)所具有的數(shù)據(jù)可重復(fù)性修改特性，不同參數(shù)之間聯(lián)動驅(qū)動的特性，對建筑物的能耗建模分析，并且構(gòu)建能夠降低建筑物能耗的模型。比如，使用revit建筑模型不僅能根據(jù)構(gòu)件的尺寸來確定建筑構(gòu)件的強度，同時，也能對建筑物的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分析，對耗能做出評估，幫助完成建筑物能耗方案的優(yōu)化工作。系統(tǒng)能夠?qū)ㄖ锏哪甓饶芎倪M(jìn)行判斷，并且針對不同月份的能量負(fù)荷做出分析。

4.3基于BIM技術(shù)的建筑外圍結(jié)構(gòu)設(shè)計

建筑外圍結(jié)構(gòu)的設(shè)計是建筑設(shè)計當(dāng)中的重點內(nèi)容，在建筑使用過程中，不僅影響著室內(nèi)的保溫、通風(fēng)性能，還關(guān)乎著用戶舒適度和能源消耗情況。借助BIM技術(shù)能夠進(jìn)一步對建筑外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量得失情況、室內(nèi)熱量的散失、冷風(fēng)的滲透情況，同時還能夠通過BIM技術(shù)模擬室內(nèi)采光情況以及光反射情況，進(jìn)而對建筑外圍結(jié)構(gòu)、門窗布局以及室內(nèi)天花板、墻體結(jié)構(gòu)分布等進(jìn)行合理的規(guī)劃和設(shè)計，實現(xiàn)量體設(shè)計，為建筑使用者提供更加舒適的室內(nèi)環(huán)境。除此之外，還能夠根據(jù)業(yè)主的實際需求，通過不斷模擬，使得設(shè)計更加人性化、合理化以及科學(xué)化，進(jìn)一步提高用戶滿意度。

4.4基于BIM技術(shù)的室內(nèi)設(shè)計

基于建筑的功能以及實際需求，在建筑投入使用的過程中，人們主要的活動范圍都在建筑室內(nèi)，因此，建筑設(shè)計的重點也在室內(nèi)部分。科學(xué)合理的應(yīng)用BIM技術(shù)不僅能夠進(jìn)一步確保建筑室內(nèi)空間規(guī)劃的合理性，盡可能擴大建筑使用面積，同時還能夠提高室內(nèi)的舒適度，滿足不同人群對于建筑的實際需求。在實際進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計的過程中，技術(shù)人員可以借助BIM技術(shù)以及室內(nèi)設(shè)計相關(guān)數(shù)據(jù)庫，結(jié)合業(yè)主的各方面特點和實際需求，進(jìn)行室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)的模擬設(shè)計，同時，還能夠結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蜃兓⑻鞖庾兓攸c對室內(nèi)采光、通風(fēng)等情況進(jìn)行模擬，并以此為依據(jù)對室內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行合理的優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)一步提升建筑的實用性以及舒適度，滿足業(yè)主需求。

5結(jié)語

使用BIM技術(shù)開展建筑物的可持續(xù)設(shè)計工作，能降低建筑物在施工過程中的事故發(fā)生率和圖紙出錯率，并且保證加固施工過程中各個環(huán)節(jié)之間的配合，避免設(shè)計問題和提升加固工作效率。并且，進(jìn)行改造加固施工后，其竣工后的BIM模型也能應(yīng)用在對工程的管理工作中，在維護(hù)和設(shè)施管理上擁有巨大的經(jīng)濟(jì)價值，有利于提升工程的生產(chǎn)效率。

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Application of BIM Technology in Building Sustainable Design

ZHANG Yi

（Yunnan Urban and Rural Planning and Design Institute， Kunming Yunnan? 650228）

Abstract： This paper first analyzes the common problems in the current building sustainable design work， then analyzes the necessity of using BIM Technology to carry out building sustainable design， and finally discusses the application process and specific application methods of BIM Technology. In order to improve the shortcomings of sustainable design of buildings in the traditional mode and enhance the effect of sustainable design of buildings.

Keywords： BIM technology; sustainability; design; application