随着建筑行业的发展,建筑施工阶段的施工进度、施工质量、人员管理以及设备部件信息等施工与运行维护数据迅速增多,智能协同化施工管理已成行业的风向标[1]。《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》明确了智能建造与建筑工业化协同发展的方向,鼓励建筑行业积极探索适合我国国情的智能建造与建筑工业化协同发展路径和模式,加大智能建造在建筑业各环节的应用力度。1BIM技术概述1.1BIM技术与绿色建筑BIM技术作为常见的建筑设计与项目数据管理方法,是基于数字技术搭建三维数据模型,对项目实体和功能特性进行可视化表达。绿色建筑是指在全寿命期内,最大限度节约资源、保护环境、减少污染,为居民提供健康、舒适、高效的空间,实现人与自然和谐共生的高质量建筑。1.2BIM技术特点及使用优势基于BIM技术可实现多模块功能,如模型碰撞优化、施工场地布置、Lumion场景渲染、图纸资料管理、三维可视化漫游、进度模拟、三维动态剖切、构建查询等。利用BIM技术可进行设计结果和施工过程的可视化展示,通过对施工过程的仿真模拟,实现可视化施工、安全技术交底。可验证设计方案的合理性与科学性。在基础BIM模型框架上进行拓展,搭建多方协作、动态管理的智慧管控云平台,可根据项目管理的具体要求和不同时间阶段量身定制多项服务功能,如疏散模拟、资料查询、危险源评估、漫游巡检等。2绿色建筑与BIM技术结合意义建筑信息模型和绿色建筑是建筑行业发展的潮流。BIM技术与绿色建筑二者对于建筑物均具有全生命周期管控的特性,二者结合具有极大的适配性,有助于实现效益最大化,推动建筑可持续发展。绿色建筑性能模拟需要精细数据,从而进行模拟分析,BIM技术可为此提供完善的信息支撑。将BIM技术应用于绿色建筑中,使各专业在统一的数据平台上协同作业[2],有利于信息整合,保证项目全寿命期的信息可传递性和准确性。3BIM在绿色建筑全生命周期内管控3.1设计阶段绿色建筑的设计阶段,BIM可实现对工程设计的可视化仿真,对施工工艺和流程进行模拟,发现设计过程中可能存在的细节性问题,进而优化设计方案,通过模型测验与分析提升设计的质量与水平[3]。在绿色建筑方案设计阶段,通过BIM技术对设计方案进行三维展示,进一步优化设计方案。BIM作为信息承载工具,能够与市面上多种软件进行数据共享,形成完整的数据模型。BIM技术为设计的修改提供了更好的直观性与便捷性。BIM平台储存的建筑信息可以为设计分析提供数据,辅助选择适合绿色建筑的建筑材料以及合理的节能技术。应用BIM技术进行集成设计,能够高效地完善设计方案。3.2施工阶段BIM技术在绿色建筑施工阶段可以进行管线综合检测、施工进度模拟、施工组织模拟、物料跟踪、竣工模型交付等。在设计与施工阶段借助BIM冲突检测功能,自动检测建筑结构与暖通等各类管线的冲突[4],对设计方案妥善修改。通过BIM软件将实际进度信息添加或连接到进度管理模型,将计划进度与实际进度进行对比分析,采取有效措施调整项目进度。BIM技术能够向施工方提供直观的施工节点和建筑工序,可有效提高施工效率和安全性。在物料追踪方面,BIM涵盖建筑物及构件的详细信息,通过二维码扫描即可查询相应信息。通过BIM与RFID(无线射频识别电子标签)物流管理信息系统结合,可解决施工及后期运维过程中的物料管理问题。竣工后的移交环节中,BIM能够将建筑物空间信息和设备参数信息进行系统整合,正确反映真实的设备状态、材料安装使用情况等与运营维护相关的文档和资料。3.3运维阶段“BIM+智慧”运营管理系统在设备管理、数据查询、能耗分析与环境监测方面发挥积极作用,运维系统充分发挥定位与数据管理优势,通过信息集成处理平台,结合建筑剖切结构分析能够实现对设备属性信息和位置信息的检索,及时确定危险源位置。基于平台对建筑单位、重点场所进行全面三维可视化漫游,根据危险源的位置,模拟紧急情况下的逃生路线。BIM运维管控能够对绿色建筑进行能耗分析与环境监测[5],采集各传感器监控数据,如水表、电表、压力值、空气湿度等,分析建筑环境数据和能耗情况。将BIM模型与Autodesk EcotectAnalysis、EcoDesigner、BentleySystem等各能耗分析软件结合,进行能耗系统分类分项检测,碳排放、用水量等能耗分析,为提升绿色建筑低碳减排水平提供指导依据。3.4评估阶段对绿色建筑常以定性、定量、定性定量结合三种方法进行评估。BIM技术能过与众多评价软件配合使用,提取有效数据为整体建筑性能评价提供信息支持,对绿色建筑进行客观性和定量性评价。常见的BIM可持续分析软件包括Echotect、IES、Green Building Studio、斯维尔可持续分析软件等,对项目中的热环境、光环境、设备、日照、流体、造价以及人员疏散等方面的因素进行精确模拟和分析。通过BIM技术将已搭建的模型导出为不同格式以适应不同软件读取,在评价软件中进行各项建筑性能分析,得出分析结果。4某工业园区BIM项目应用4.1项目概况绿色智能制造产业园一期项目共11个生产车间,地面建筑总面积103 937.57 m2,地下面积619.50 m2。1#、2#、3#车间面积均为5 949.68 m2,设计主体工程为三层高的丁类生产车间,附设研发车间。4#~11#车间总面积为86 621.86 m2,主体为5层钢筋混凝土框架结构厂房。建筑耐火等级为二级。抗震设防烈度为7度,建筑物主体结构设计使用年限为50年。园区三维模型如图1所示。10.19301/j.cnki.zncs.2023.02.010.F001图1园区三维模型4.2园区BIM建模与全生命周期运维(1)BIM建模及应用。根据设计图纸的建筑及构件信息,将整个建筑用立体模型表达,通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息,对建筑结构的尺寸和材质等进行信息数据存储,还能具体描述构件的属性,如导热系数、刚度、性能等。模型剖切界面包括剖切盒和模型剖切。剖切盒可以实现对目标建筑物模型的整体锁定及选取。通过模型剖切可以形象展示建筑物内部结构,对深入了解建筑物结构提供了较好的辅助支持。(2)模拟测试与进度规划。将各专业模型集成为一个模型,采用三维算法,利用BIM软件中的检测工具对工程主体结构、暖通、消防、给排水、电气桥架等进行碰撞冲突预警,确定冲突位置并记录输出报告。BIM对施工阶段各专业的模型碰撞检查有助于在施工前优化设计方案,减少出错概率,避免传统2D模式的错、漏、碰、缺等现象,提升施工效率,节约返工导致的时间和经济损耗。通过BIM技术实现工程项目进度管理,可进一步实现进度的精细化管控,输出横道图和网络网,生动展示项目完成进度,为项目进度管理提供准确、有效的时间安排,为项目交付提供保障。(3)项目运维管控。企业通过项目数据信息传输方式与云平台系统之间建立连接,基于三维可视化模型,通过云平台,结合建筑剖切结构分析能够将设备信息以列表的方式呈现,用户可以通过设备名称或编号等关键字进行搜索。三维可视化漫游功能可提供浏览图和鸟瞰图。项目管理支持安全评优及安全评分等选项。通过设置不同的评优主题对各部分进行评优倡议。安全评分基于安全管理检查评分表、文明施工检查评分表等多种评价依据进行建筑检查,采用量化的方式精确展示建筑安全情况。4.3BIM应用价值经济效益方面,基于三维模型的多方检测功能,可以预警施工中可能出现的问题,根据建设标准和实际情况调整设计方案,减少返工率,优化设计施工流程,达到提升经济效益的目的。支持多方管理者同步协作管控,突破传统管理的信息孤岛情况,减少因冗余沟通和信息资料保存带来的时间和人工成本增加,提高项目的运维管理效率,实现项目施工阶段全过程的智能化集成、精细化管理及协同化控制。5讨论与展望BIM技术在绿色建筑中的应用对于提升建筑全生命期管理水平,提高节能方案可行性,促进绿色建筑信息化和现代化的发展,具有巨大的应用价值和广阔的应用前景。5.1以绿色建筑为目标制定BIM计划为落实绿色建筑节约资源和节能减排的宗旨和目的,应将绿色建筑理念渗入项目建设的全流程,确保真正实现绿色目标。积极在BIM技术的基础上开发信息云平台,实现项目各管控方的协作设计和管理。严格按照绿色建筑评价标准对建筑材料、施工技术、环境保护等方面进行限制和要求。在不同建设阶段和不同项目领域严格遵循绿色标准。5.2制定BIM在绿色建筑中的认证标准鉴于目前绿色建筑评价中使用BIM的情况较少,导致BIM中的绿色标准存在不统一的问题[6],基于绿色建筑评价的各项指标,通过模糊层次分析和赋值方法,可准确计算绿色建筑得分,进而评价建筑设计是否达到绿色标准,BIM技术为绿色建筑的评价提供了可行的技术平台和工具提供定量分析。6结语BIM技术与绿色建筑是我国建筑行业发展的风向标,BIM作为高效、绿色、精细的数字建造技术,在建筑全生命周期管控方面表现出巨大的应用价值。绿色建筑与BIM技术的结合是合乎时代发展要求的,是遵从双方全生命周期管控原则的。以BIM等数字建造技术为中心,建立协同、智慧、高效的绿色建筑全生命周期管控系统,在设计、施工、运维、评价阶段进行智慧管控,对推动我国绿色建筑信息化、智能化、协同化具有重大指导意义。
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