王 湘 三門峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 前言

目前，建筑行業(yè)發(fā)展面臨亟須解決的問題是能源消耗和環(huán)境污染，在資源能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下，綠色建筑的新型發(fā)展模式應(yīng)運而生。最大限度的實現(xiàn)節(jié)能減排，生態(tài)環(huán)境保護，創(chuàng)建友好型社會的建筑發(fā)展模式，已成為當(dāng)今建筑行業(yè)發(fā)展的重要方向。在綠色建筑不斷的發(fā)展過程中，信息化技術(shù)的結(jié)合運用，為其快速發(fā)展提供了有效保障。BIM技術(shù)作為建筑行業(yè)的新型技術(shù)和理念，為綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展提供了理論數(shù)據(jù)和科學(xué)技術(shù)的支持，使得綠色建筑可以高效進行全生命周期的信息化管理，在其設(shè)計階段的運用技術(shù)更為凸顯，高效科學(xué)的為綠色建筑提供合理有效的全系統(tǒng)方案。

2 綠色建筑概念及特點

綠色建筑是指在建筑的全壽命周期內(nèi)，最大限度地節(jié)約資源，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，能與自然和諧共生的建筑[1]。通過綠色建筑與傳統(tǒng)建筑的設(shè)計理念相對比，可以明顯發(fā)現(xiàn)，綠色建筑著力于向高效節(jié)能，順應(yīng)和保護自然環(huán)境的友好方向發(fā)展，它是一種尊重自然生態(tài)系統(tǒng)，本著和諧共生，健康經(jīng)濟，可持續(xù)發(fā)展為理念的新型建筑模式，并具有以下突出特點。

2.1 建筑能耗低

綠色建筑通過先進的綠色技術(shù)，充分利用周圍的自然資源，加強對太陽能、風(fēng)能以及水資源等的利用率。在獲得自然采光、通風(fēng)以及用水的同時，還要盡可能實現(xiàn)資源的再生利用，以此減少建造過程中的相關(guān)能耗。同時，還可以為使用者創(chuàng)造一個自然、舒適、溫馨的空間環(huán)境。

2.2 建筑材料天然環(huán)保

綠色建筑在用材上講究因地制宜，通過就地取材或者選擇能夠在生產(chǎn)中、建造中及拆除后都對環(huán)境影響較小的環(huán)保型材料，再或者是回收利用率高的材料，以此減少對自然環(huán)境的傷害。目標(biāo)是能夠最大限度地降低自然能耗，減少對生態(tài)環(huán)境的污染，同時還可以為人們提供一個健康的使用空間。

2.3 符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略

綠色建筑無論是設(shè)計還是施工，都要尊重地方地域特色，做到與自然和諧統(tǒng)一的極大化，在滿足建筑外部環(huán)境與內(nèi)部環(huán)境相協(xié)調(diào)的同時，更注重生態(tài)環(huán)境的保護。綠色建筑在整個生命周期，都注重建筑的環(huán)保節(jié)能，對促進節(jié)約型社會和生態(tài)文明的構(gòu)建具有重要意義。生態(tài)，社會，經(jīng)濟的共同可持續(xù)發(fā)展是我國今后的發(fā)展趨勢，建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟的主要支柱產(chǎn)業(yè)，綠色建筑的發(fā)展是可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

3 綠色建筑的設(shè)計原則

綠色建筑在設(shè)計時要充分考慮對周邊自然生態(tài)環(huán)境的影響，協(xié)調(diào)好經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護，以及建筑物、人與自然環(huán)境之間的關(guān)系。綠色建筑的設(shè)計在滿足人們對居住環(huán)境舒適、安全等要求的同時，還要綜合考慮地域環(huán)境、人文特色等元素，并且將與自然和諧共生的理念貫穿于建筑物的整個生命周期。因此，綠色建筑在設(shè)計時，應(yīng)充分考慮地域性、自然性、高效節(jié)能性、健康性、經(jīng)濟性等原則，以設(shè)計出符合綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)和要求的建筑。

3.1 地域性原則

綠色建筑設(shè)計時應(yīng)充分分析當(dāng)?shù)氐牡乩須夂颉⒆匀毁Y源、人文特色，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖO(shè)計原則和綠色評價標(biāo)準(zhǔn)，因地制宜地選擇合適的設(shè)計思路。并要充分的應(yīng)對當(dāng)?shù)刭Y源與環(huán)境，建設(shè)與運行等一系列問題，選擇適宜的建筑方案、建造技術(shù)和方法等，在滿足綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)的同時，還賦予了建筑物地域性特點。

3.2 自然性原則

該原則主要考慮的是建筑外部環(huán)境與內(nèi)部環(huán)境的相協(xié)調(diào)。在建設(shè)、運營、維護等過程中盡量保護原有的生態(tài)系統(tǒng)，減少和避免對周圍生態(tài)系統(tǒng)的破壞，并且充分利用生態(tài)自然資源，提高資源再利用率，做到將建筑與自然充分的融合。

3.3 高效節(jié)能原則

綠色建筑設(shè)計應(yīng)秉持資源和能源在建筑全生命周期中的高效利用。不僅在建筑物的外觀、平面布局設(shè)計時應(yīng)結(jié)合日照、通風(fēng)和水等自然資源的合理充分利用，還在建筑物的用材和設(shè)備等設(shè)計時盡量采用可再生循環(huán)、新型節(jié)能材料和高效的建筑設(shè)備等，以便降低資源和能源浪費，減少建筑垃圾的排放，降低對環(huán)境的干擾，以此保護環(huán)境[3]。

3.4 健康性原則

綠色建筑設(shè)計還應(yīng)注重對現(xiàn)代人們居住、工作環(huán)境健康性和舒適度的提高。綜合考慮建筑室外環(huán)境和室內(nèi)環(huán)境的相融合，從而合理調(diào)控，設(shè)計出滿足人們身心健康的空間場所和環(huán)境氛圍。

3.5 經(jīng)濟性原則

綠色建筑設(shè)計時應(yīng)基于對建筑物全生命周期的綜合成本進行考慮。在滿足安全舒適、與環(huán)境相協(xié)調(diào)的同時，根據(jù)經(jīng)濟條件和要求，不斷優(yōu)化設(shè)計方案，最終提出有利于成本控制的最佳設(shè)計方案。在被動式設(shè)計優(yōu)先采用的前提下，實現(xiàn)主動與被動設(shè)計的相互協(xié)同應(yīng)用，促使項目綜合效益最大化。

3.6 系統(tǒng)協(xié)同性原則

綠色建筑的設(shè)計是多學(xué)科交叉，多層次協(xié)作，多部門配合完成的，涉及眾多相關(guān)主體，是硬科學(xué)與軟科學(xué)共同支撐的系統(tǒng)設(shè)計工程。同時，建筑要與外界的生態(tài)環(huán)境相融合，使其具有系統(tǒng)的特征和功能。構(gòu)成系統(tǒng)的相關(guān)要素、協(xié)同作用，實現(xiàn)建筑的高效、可持續(xù)、最優(yōu)化地實施和運營。

4 綠色建筑設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的區(qū)別

4.1 設(shè)計理念

傳統(tǒng)設(shè)計理念較單一，著重偏向技術(shù)。綠色建筑設(shè)計理念則是將經(jīng)濟、環(huán)境和質(zhì)量等因素統(tǒng)籌考慮，并且重視建筑與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，節(jié)能減排的可持續(xù)性，以及建筑全過程的綠色節(jié)能環(huán)保。

4.2 設(shè)計方式

傳統(tǒng)的設(shè)計是基于業(yè)主要求，根據(jù)相關(guān)規(guī)范依據(jù)，結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗運用而成的。但綠色建筑設(shè)計是基于設(shè)計原則，還要協(xié)同綠建、景觀、環(huán)境等方面技術(shù)人員綜合考慮而開展設(shè)計工作的。

4.3 設(shè)計范疇

傳統(tǒng)的建筑設(shè)計只限于方案設(shè)計，初步設(shè)計和施工圖設(shè)計，根據(jù)各階段所需進行設(shè)計。但綠色建筑設(shè)計除常規(guī)設(shè)計外，還要從用戶需求到設(shè)計評價及施工階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計，工藝性修改以及試運轉(zhuǎn)和使用維修經(jīng)驗的反饋等諸多環(huán)節(jié)進行統(tǒng)籌安排，是綜合考慮建筑的全生命周期而進行設(shè)計的。

5 BIM技術(shù)的特點

BIM 技術(shù)可以將建筑項目各階段所有的相關(guān)信息進行整合，從而建立三維信息化模型的一項數(shù)字化技術(shù)，并且可以貫穿應(yīng)用于建筑工程的全生命周期。具體包括以下主要特點。

5.1 可視化操作

BIM技術(shù)不僅能做到設(shè)計可視化，還能實現(xiàn)碰撞檢查，施工和設(shè)備運行的可視化。以此實現(xiàn)設(shè)計階段的“所想即所得”，突破了二維圖紙的限制；通過模擬施工，可以確定最優(yōu)施工方案，有利于施工的順利開展和技術(shù)交底；對設(shè)備管道展開模擬布局，充分利用空間，達到合理使用要求。BIM技術(shù)在設(shè)計階段的運用，避免了二維圖紙各專業(yè)間碰撞檢查時容易遺漏出錯，耗時耗力等問題，使其可以直觀且高效便捷地開展碰撞檢查。

5.2 信息共享性

基于BIM技術(shù)平臺，各專業(yè)間可以及時實現(xiàn)建筑工程各項數(shù)據(jù)的共享和互用，充分保證了數(shù)據(jù)信息在傳輸和變更后的一致性，還可實現(xiàn)數(shù)據(jù)間的實時智能關(guān)聯(lián)性，確保建筑工程各項數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確應(yīng)用。

5.3 協(xié)同設(shè)計

由于設(shè)計階段是綜合各專業(yè)技術(shù)人員共同設(shè)計的一個復(fù)雜階段，利用BIM 技術(shù)平臺，各專業(yè)之間可以實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)的可視化傳遞，可確保高效完成合理的設(shè)計方案。

6 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的優(yōu)勢

目前，隨著信息化科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，也引領(lǐng)著建筑業(yè)的不斷革新，BIM技術(shù)由于自身強大的信息化集成優(yōu)勢，在建筑業(yè)領(lǐng)域作為先進的技術(shù)手段，勢必會在綠色建筑的發(fā)展過程中大顯身手。根據(jù)BIM技術(shù)的突出特點，通過BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計階段的應(yīng)用，可以發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)具有以下優(yōu)勢。

6.1 協(xié)同設(shè)計時的高效溝通

綠色建筑是一個多學(xué)科綜合交叉的設(shè)計過程。綠色建筑在設(shè)計過程中，需要業(yè)主、建筑師、綠建咨詢師、結(jié)構(gòu)師、暖通工程師、給水工程師、室內(nèi)設(shè)計師、景觀工程師等各專業(yè)的參與和及時溝通。由于其設(shè)計是一個龐大而繁雜的階段，若利用傳統(tǒng)的二維圖紙進行相互交流協(xié)作，會導(dǎo)致工作效率低以及錯誤頻發(fā)。利用BIM技術(shù)，各參與人員基于同一個平臺，不僅可以通過信息共享，碰撞檢查，從而及時高效的溝通，提高工作效率，并可以利用可視化特點，進行直觀的相互交流，以此根據(jù)統(tǒng)一的綠色節(jié)能設(shè)計理念，便捷完成相關(guān)設(shè)計方案的確定。利用BIM技術(shù)，還使各個參與方可以實時了解項目動態(tài)，促進綠色建筑項目的良好完成。

6.2 方案對比時的便捷性

又由于綠色建筑設(shè)計要綜合考慮周邊自然生態(tài)環(huán)境，所以在設(shè)計前期，建筑設(shè)計師可以對場地環(huán)境，氣候條件等分析模擬，直觀便捷地進行方案對比，并且不斷優(yōu)化設(shè)計，有效提出科學(xué)合理的設(shè)計，最終實現(xiàn)綠色建筑的設(shè)計原則要求。

在常規(guī)的方案對比時，需要專業(yè)的技術(shù)人員利用不同的功能軟件進行分析模擬，當(dāng)涉及方案修改時，不僅會增加相關(guān)人員的工作量，從而降低工作效率，還會容易出現(xiàn)由于數(shù)據(jù)傳遞不及時或有誤，造成不必要的工作返工，浪費時間和設(shè)計人員的體力。而利用BIM技術(shù)，可以有效解決該問題。在初步建模階段，由于各個參與方提前進行技術(shù)交底和設(shè)計交流，基于BIM技術(shù)平臺的使用，可直接將幾何信息、構(gòu)件屬性、材料屬性等信息賦予相關(guān)建筑模型，所以利用信息共享性可以提高建筑物各性能的模擬效率，也降低了在更改設(shè)計參數(shù)時出錯的概率。BIM 技術(shù)的運用，對方案的設(shè)計和對比選擇提供了便捷服務(wù)。

6.3 全生命周期管理的信息化

綠色建筑有別于傳統(tǒng)建筑，它更注重建筑物的全生命周期。基于BIM技術(shù)的應(yīng)用，可以對建筑物進行全生命周期的信息化管理，因此設(shè)計人員可以結(jié)合全過程有關(guān)數(shù)據(jù)開展科學(xué)合理的設(shè)計。在設(shè)計階段就統(tǒng)籌考慮建造過程的各項問題，并利用相關(guān)數(shù)據(jù)，以此達到綠色建筑的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。

BIM技術(shù)具有信息完備性的特點，基于技術(shù)平臺建立的信息化模型包含了該建筑工程全生命周期中所有信息，并且保證了信息的準(zhǔn)確性和共享性。有效解決了綠色建筑在傳統(tǒng)設(shè)計時的信息冗繁，信息傳遞率低等問題。BIM 模型承載著綠色建筑設(shè)計的數(shù)據(jù)，施工要求的材料、設(shè)備系統(tǒng)和建筑材料的屬性、設(shè)備系統(tǒng)的廠家等信息。完整的信息傳遞到運營階段，使業(yè)主可以更全面地了解項目，從而進行科學(xué)節(jié)能的運營管理。

7 BIM技術(shù)在綠色建筑設(shè)計中的應(yīng)用

綠色建筑設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計的流程相似，區(qū)別是綠色建筑設(shè)計時要綜合考慮建筑物與周邊環(huán)境之間的相互影響。并且綠色建筑的整個設(shè)計階段涉及的專業(yè)參與人員較多，除了建筑、結(jié)構(gòu)、電氣、設(shè)備等技術(shù)人員外，還有景觀、環(huán)境綠建咨詢等專業(yè)人員。每個設(shè)計環(huán)節(jié)都要融入綠色設(shè)計理念，這樣才能高標(biāo)準(zhǔn)地完成科學(xué)合理的設(shè)計任務(wù)。BIM 技術(shù)綠色建筑各設(shè)計階段中應(yīng)用的具體概述如下。

7.1 設(shè)計前期

在綠色建筑設(shè)計前期階段，根據(jù)建筑項目的場地地形，環(huán)境氣候等自然因素結(jié)合利用BIM技術(shù)進行建模，這樣可以快速且科學(xué)的得出分析結(jié)果。根據(jù)結(jié)果，幫助設(shè)計人員充分了解建設(shè)項目的自然環(huán)境，使設(shè)計人員對場地進行合理科學(xué)的規(guī)劃和設(shè)計，并為后續(xù)設(shè)計奠定基礎(chǔ)。

7.2 方案階段

在綠色建筑的方案設(shè)計階段，綠色建筑應(yīng)用BIM技術(shù)的參數(shù)化、可視化特點進行日照、通風(fēng)等三維構(gòu)建和模擬，便捷準(zhǔn)確地分析建筑性能。設(shè)計人員對建筑的體型、總平面布局進行被動式設(shè)計，科學(xué)便捷地選出最優(yōu)方案。這是綠色建筑達到“四節(jié)一環(huán)?！蹦繕?biāo)的必要手段，也可讓設(shè)計師真正實現(xiàn)“邊設(shè)計，邊模擬”。

7.3 初步設(shè)計階段

在綠色建筑初步設(shè)計階段，主要任務(wù)是利用BIM技術(shù)平臺，協(xié)同設(shè)計建筑、結(jié)構(gòu)和設(shè)備電氣等各個專業(yè)，對最優(yōu)設(shè)計方案展開深化設(shè)計，并深入模擬和優(yōu)化，以便達到綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)中的基本要求。

7.4 施工圖設(shè)計階段

在綠色建筑施工圖設(shè)計階段，應(yīng)用BIM技術(shù)進行可視化管線排布，并進行碰撞檢查，這樣能有效避免施工時的管線碰撞，提高了工程效率。BIM模型的信息化集成與便捷精確的操作，可以開展施工方案的動畫模擬和施工成本的預(yù)測，有助于各專業(yè)設(shè)計人員高效推進后期施工。從綠色建筑的設(shè)計理念角度來看，可為綠色施工做出了良好的指導(dǎo)性作用。

8 結(jié)束語

總體而言，BIM 技術(shù)是一項綜合集成技術(shù)，可涉及建筑建造的各個過程，利用可視化、信息化、仿真化等信息技術(shù)，對建筑的設(shè)計階段進行全面分析模擬，實現(xiàn)了建筑在設(shè)計階段的綠色化，提高了建筑建造的各項資源的利用率，達到了節(jié)能減排的效果。而綠色建筑是未來實現(xiàn)社會經(jīng)濟與自然生態(tài)環(huán)境共同可持續(xù)發(fā)展，滿足建筑、人與自然和諧共存的科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略。綠色建筑設(shè)計與BIM技術(shù)的相結(jié)合，使各個專業(yè)間配合度高，不僅可以高效完成相關(guān)設(shè)計工作，還可以保證設(shè)計質(zhì)量的提高。在減少設(shè)計成本的同時，又可以規(guī)避一些風(fēng)險，合理解決了各專業(yè)之間的矛盾。BIM 技術(shù)的應(yīng)用還促使了綠色建筑設(shè)計理念和目標(biāo)在建筑全生命周期的實現(xiàn)，使綠色建筑更好地達到自然，建筑與人三者之間的和諧統(tǒng)一。