摘 要：本文將BIM技術(shù)及綠色智能建筑理論應(yīng)用于建筑全生命周期，從規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及拆除回收4個(gè)維度綜合考慮綠色智能建筑綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，在此基礎(chǔ)上識(shí)別16個(gè)影響指標(biāo)，構(gòu)建一個(gè)全面、合理、準(zhǔn)確的綠色智能建筑綜合評(píng)價(jià)體系。采用最優(yōu)傳遞矩陣改進(jìn)AHP法確定指標(biāo)權(quán)重，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得到最終評(píng)價(jià)結(jié)果，并通過(guò)案例分析，驗(yàn)證了本文所構(gòu)建評(píng)價(jià)體系的實(shí)用性和有效性。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；綠色建筑；智能建筑；評(píng)價(jià)體系

中圖分類號(hào)：TU 17 " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

建筑業(yè)作為城市建設(shè)的主要推動(dòng)力，起到優(yōu)化城市空間、改善居民生活質(zhì)量、增強(qiáng)生產(chǎn)力水平的作用[1]。隨著社會(huì)各界環(huán)境保護(hù)意識(shí)和可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，環(huán)保已成為社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)，而建筑行業(yè)作為能源消耗與環(huán)境污染的主要來(lái)源，在節(jié)能減排方面面臨著巨大的壓力。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理工具，在綠色智能建造領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[2-3]。將BIM技術(shù)與智能建造技術(shù)相結(jié)合，可以利用數(shù)字化手段提高綠色智能建筑全生命周期內(nèi)的管控水平，并節(jié)約資源，同時(shí)利用BIM技術(shù)可視化、模擬化及協(xié)調(diào)性的優(yōu)點(diǎn)，提高綠色智能建筑設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)及管理水平[4]。當(dāng)前我國(guó)已形成較為完善的綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但在綠色智能建筑方面的研究仍處于起步階段，評(píng)價(jià)體系尚未形成。本文基于BIM技術(shù)，結(jié)合綠色智能建筑評(píng)價(jià)的特點(diǎn)，構(gòu)建一套科學(xué)合理的綠色智能建筑評(píng)價(jià)體系，以期將建筑行業(yè)推向更加綠色、智能和可持續(xù)的發(fā)展方向。

1 BIM技術(shù)與綠色智能建筑

1.1 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)通過(guò)構(gòu)建虛擬的三維模型，在建筑與工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)法方面具備廣闊的應(yīng)用空間。采用BIM技術(shù)不僅可以獲得建筑物構(gòu)建的幾何信息，而且還可以獲得建筑專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，為建筑工程相關(guān)利益方提供信息共享與交換的平臺(tái)。BIM技術(shù)涵蓋了建筑工程的全生命周期，從建筑方案規(guī)劃、施工圖設(shè)計(jì)到建筑施工建造、項(xiàng)目工程管理，直至建筑運(yùn)營(yíng)維護(hù)、拆除重建，推動(dòng)建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型及智能化管理[5]。

1.2 綠色智能建筑

綠色智能建筑是指在建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，充分考慮環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、高效能源利用及健康舒適等因素，應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)對(duì)建筑全生命周期內(nèi)進(jìn)行智能化管理。將BIM技術(shù)與綠色智能建筑相結(jié)合，為建筑全生命周期內(nèi)的綠色智能管理提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，BIM技術(shù)通過(guò)三維模型提供可視化的設(shè)計(jì)手段（例如建筑節(jié)能、日照、通風(fēng)分析）減少建筑能耗。在施工管理階段，通過(guò)建立統(tǒng)一的信息模型，實(shí)現(xiàn)信息集成與共享，減少對(duì)環(huán)境的影響，在運(yùn)營(yíng)及維護(hù)階段，采用BIM技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)建筑智能化管理，提高建筑的運(yùn)行效率，延長(zhǎng)使用壽命。

2 基于BIM技術(shù)的綠色智能建筑評(píng)價(jià)體系

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)識(shí)別

基于BIM技術(shù)的綠色智能建筑的評(píng)價(jià)體系應(yīng)涵蓋智能建筑全生命周期，并應(yīng)遵循科學(xué)合理、簡(jiǎn)潔方便及可量化比較的原則。對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)定相應(yīng)的評(píng)價(jià)等級(jí)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，便于對(duì)綠色智能建筑評(píng)價(jià)指標(biāo)量化賦分，并采用合適的數(shù)學(xué)模型，將其量化處理后，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，從而提高評(píng)價(jià)體系的實(shí)用性。

2.2 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

本文基于《綠色建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50378—2019），并突出BIM技術(shù)在智能建筑全生命周期內(nèi)的應(yīng)用，建立基于BIM技術(shù)的綠色智能建筑評(píng)價(jià)體系，如圖1所示。

2.3 基于OTM-IAHP的指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

在傳統(tǒng)的層次分析法（AHP法）中，由于判斷矩陣形成具有主觀性，因此為保證判斷矩陣的一致性，需要對(duì)其進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，保證評(píng)價(jià)的合理性[6]。最優(yōu)傳遞矩陣改進(jìn)AHP法（Optimal transfer matrix-improved AHP，簡(jiǎn)稱OTM-IAHP）通過(guò)使用最優(yōu)傳遞矩陣，優(yōu)化了傳統(tǒng)AHP法的計(jì)算過(guò)程，使判斷矩陣的轉(zhuǎn)化過(guò)程自然滿足一致性要求，免去一致性檢驗(yàn)的過(guò)程。OTM-IAHP法權(quán)重計(jì)算過(guò)程如下。

構(gòu)建原始判斷矩陣：根據(jù)評(píng)價(jià)目標(biāo)的特點(diǎn)，按1～5標(biāo)度法對(duì)同一層次內(nèi)的指標(biāo)進(jìn)行重要性比較，構(gòu)造原始判斷矩陣。1～5標(biāo)度法取值見表1。

表1 1～5標(biāo)度法

標(biāo)度值 重要性比較 含義

1 不重要 指標(biāo)ai與aj相比不重要

2 稍微不重要 指標(biāo)ai與aj相比稍微不重要

3 同等重要 指標(biāo)ai與aj相比同等重要

4 稍微重要 指標(biāo)ai與aj相比稍微重要

5 明顯重要 指標(biāo)ai與aj相比明顯重要

計(jì)算原始判斷矩陣An×n如公式（1）所示。

（1）

根據(jù)原始判斷矩陣An×n，計(jì)算判斷矩陣中各元素之和得到重要性排序指標(biāo)ri，如公式（2）所示。

（2）

式中：ri為重要性排序指標(biāo)。

采用公式（3）～公式（5）構(gòu)建重要性排序指標(biāo)ri的判斷矩陣B。

B=[bij] " " " " " " " " " " " " " " " " （3）

（4）

（5）

式中：bij為判斷矩陣B中的因素；rmax為重要性排序指標(biāo)ri的最大值，rmax=max{ri}；rmin為重要性排序指標(biāo)ri的最小值，rmin=min{ri}，km=rmax/rmin。

用公式（6）計(jì)算傳遞矩陣C，用公式（7）計(jì)算最優(yōu)傳遞矩陣D。

C=[cij]，其中cij=lgbij（i，j=1，2，…，n） " " " " " " " " "（6）

（7）

式中：n為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量；C為判斷矩陣B的傳遞矩陣，D為矩陣B的最優(yōu)傳遞矩陣。

計(jì)算特征向量w（權(quán)重值）：根據(jù)判斷矩陣B，用公式（8）構(gòu)建擬優(yōu)一致性矩陣H，一致性矩陣H的特征向量即為各指標(biāo)權(quán)重值，計(jì)算過(guò)程如公式（9）～公式（10）所示。

H=[hij]，其中hij=10dij " " " " " " " " " " " " "（8）

（9）

（10）

式中：H為判斷矩陣B的擬最優(yōu)一致性矩陣；hij為矩陣H中的元素，由最優(yōu)傳遞矩陣計(jì)算得到；為矩陣H中各元素的標(biāo)準(zhǔn)化。

2.4 模糊綜合評(píng)價(jià)方法

模糊綜合評(píng)價(jià)是一種基于模糊數(shù)學(xué)理論的評(píng)價(jià)方法，通過(guò)模糊邏輯來(lái)處理評(píng)價(jià)過(guò)程中的不確定性和模糊性，對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不明確或評(píng)價(jià)因素模糊的問(wèn)題具有較強(qiáng)的適用性[7]。假定評(píng)價(jià)對(duì)象存在k個(gè)指標(biāo)，利用OTM-IAHP法確定各指標(biāo)的權(quán)重后，構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重集合U，如公式（11）所示。

U=[u1，u2，…，uk] " " " " " " " " " " " " " " （11）

式中：uk為各指標(biāo)的權(quán)重；k為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量。

將綠色智能建筑綜合評(píng)價(jià)分為p個(gè)等級(jí)，構(gòu)建評(píng)價(jià)集合V，如公式（12）所示。

V=[v1，v2，…，vp] " " " " " " " " " " " " " " "（12）

式中：vp為評(píng)價(jià)等級(jí)的量化值，可采用Likert評(píng)分法賦值。

邀請(qǐng)數(shù)位行業(yè)專家對(duì)綠色智能建筑項(xiàng)目各指標(biāo)按評(píng)價(jià)集合V進(jìn)行賦值，得到評(píng)價(jià)矩陣R。將指標(biāo)權(quán)重集合w與評(píng)價(jià)矩陣R相乘即可得到各個(gè)指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)模糊向量E，如公式（13）所示。

E=w·R " " " " " " " " " " " " " " "（13）

根據(jù)各級(jí)指標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，確定綠色智能建筑項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)果。根據(jù)綠色智能建筑項(xiàng)目特點(diǎn)，采用Likert5級(jí)評(píng)分法將評(píng)價(jià)結(jié)果劃分為5級(jí)，分別為I級(jí)（80～100分）、II級(jí)（60～80分）、III級(jí)（40～60分）、IV級(jí)（20～40分）、V級(jí)（0～20分）。

3 案例分析

3.1 項(xiàng)目概況

未來(lái)生態(tài)城市中心項(xiàng)目位于華東某市，項(xiàng)目總建筑面積約為120000m2，主樓建筑高度為182.20m，共45層，裙樓高度為28.8m，共5層。項(xiàng)目涉及理念以綠色生態(tài)、智能系統(tǒng)及健康生活為主，強(qiáng)調(diào)建筑與自然環(huán)境和諧共生，集成最新智能技術(shù)，提高能效及用戶體驗(yàn)，為居住及工作提供舒適健康的環(huán)境。在建筑設(shè)計(jì)、施工及維護(hù)階段，集成BIM技術(shù)，開發(fā)統(tǒng)一平臺(tái)，整合不同專業(yè)級(jí)系統(tǒng)的模型，通過(guò)智能化設(shè)計(jì)、管理及維護(hù)措施，降低建造及運(yùn)營(yíng)成本，設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)可減少30%的能源消耗及50%的水資源浪費(fèi)。

3.2 綠色智能建筑評(píng)價(jià)研究

根據(jù)OTM-IAHP法基本原理，邀請(qǐng)未來(lái)生態(tài)城市中心項(xiàng)目主要參建方及行業(yè)專家組成50人綠色智能建筑評(píng)價(jià)小組，基于BIM技術(shù)在項(xiàng)目過(guò)程中的應(yīng)用效果以及規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)以及未來(lái)拆除回收階段的綠色建造技術(shù)運(yùn)用，采用Likert5級(jí)評(píng)分法對(duì)圖1中各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行重要性比較及量化賦分。根據(jù)公式（1）～公式（10）確定各指標(biāo)權(quán)重，同時(shí)統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)每個(gè)等級(jí)所對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)人數(shù)，結(jié)果見表2。

用公式（13）計(jì)算規(guī)劃設(shè)計(jì)U1、施工管理U2、運(yùn)營(yíng)維護(hù)U3及拆除回收U4等指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)向量EU1、EU2、EU3、EU4，Likert5級(jí)評(píng)分法各等級(jí)的均值組成評(píng)價(jià)集合H=[90，70，50，30，10]，計(jì)算得到各準(zhǔn)則層指標(biāo)的模糊綜合評(píng)價(jià)得分，并根據(jù)各指標(biāo)權(quán)重確定未來(lái)生態(tài)城市中心項(xiàng)目綠色智能建筑評(píng)價(jià)結(jié)果，評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

根據(jù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果可知，未來(lái)生態(tài)城市中心項(xiàng)目的綠色智能建筑綜合評(píng)價(jià)得分為70.28分，評(píng)價(jià)等級(jí)為II級(jí)。

3.3 結(jié)果分析及優(yōu)化

通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果可知，未來(lái)生態(tài)城市中心項(xiàng)目的綠色智能建筑綜合評(píng)價(jià)等級(jí)為II級(jí)，對(duì)準(zhǔn)則層指標(biāo)來(lái)說(shuō)，規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及拆除回收等4個(gè)指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)均為II級(jí)，得分在70分左右，基本符合綠色智能建筑要求。綜合權(quán)重計(jì)算結(jié)果，對(duì)該項(xiàng)目綠色智能評(píng)價(jià)影響較大的指標(biāo)分別為施工方案優(yōu)化、成本質(zhì)量控制、施工進(jìn)度管理、節(jié)能計(jì)算分析及整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，指標(biāo)綜合權(quán)重值均大于0.07，屬于主要影響因素，對(duì)最終評(píng)價(jià)結(jié)果起到主要影響作用，因此在綠色智能建筑全周期內(nèi)應(yīng)得到重點(diǎn)關(guān)注。

從準(zhǔn)則層權(quán)重計(jì)算結(jié)果來(lái)看，BIM在施工管理及規(guī)劃設(shè)計(jì)方面的權(quán)重較大，而在運(yùn)營(yíng)維護(hù)及拆除回收方面的權(quán)重較小，這與目前BIM技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)相符，在施工及規(guī)劃設(shè)計(jì)方面應(yīng)用更為廣泛，而運(yùn)營(yíng)期及拆除期應(yīng)用尚在探索階段。在施工管理階段，采用BIM技術(shù)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行三維模擬，可以協(xié)助施工單位提高施工效率，同時(shí)利用BIM技術(shù)優(yōu)化資源配置，例如材料分配、設(shè)備維護(hù)及人力資源分配，可以提高資源利用效率。在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，利用BIM技術(shù)完成場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)交互，綜合考慮建筑場(chǎng)地交通環(huán)境、排水、消防疏散等因素，并注重環(huán)境補(bǔ)償措施，分析坡度、朝向、日照、風(fēng)向等對(duì)建筑規(guī)劃的影響。在建筑造型及建筑布局方面，利用BIM技術(shù)模擬區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境，確定建筑造型，調(diào)整建筑窗墻比、降低建筑能耗等。在綠色建筑布局設(shè)計(jì)方面，構(gòu)建室內(nèi)模型，模擬室內(nèi)使用功能，進(jìn)一步提高室內(nèi)空間利用率。

4 結(jié)論

BIM技術(shù)作為一種創(chuàng)新的建筑設(shè)計(jì)、施工和管理工具，對(duì)推動(dòng)建筑行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和綠色智能建造具有重要作用。本文構(gòu)建基于BIM技術(shù)的綠色智能建筑綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)建筑全生命周期中的規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理、運(yùn)營(yíng)維護(hù)及拆除回收4個(gè)維度進(jìn)行全面考量，建立一個(gè)全面、合理、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)體系，并采用OTM-IAHP確定指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法得出最終評(píng)價(jià)結(jié)果。案例分析表明，構(gòu)建的評(píng)價(jià)體系具備較好的實(shí)用性和有效性。

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