关于BIM技术对绿色建筑产生的积极意义的探讨

刘芳

摘要：日前，住建部公布了《“十二五”绿色建筑和绿色生态城区发展规划》，其规划内容把绿色建筑在国内的发展推到了个新高度，绿色建筑的发展也标志了传统建筑设计从最开始的空间利用、形式结构设计，逐渐走向了生态建筑、有机建筑，成为了生态循环系统的重要组成部分。本文以此为背景，以BIM技术为切入点，重点探讨BIM技术在绿色建筑的发展中产生的积极意义。

关键词：BIM；绿色建筑；中国绿色建筑评价标准

中图分类号：TU17

文献标识码：A

文章编号：1008-0422（2013）06-0060-02

自1992年里约热内卢的“联合国环境与发展大会”上第一次提出了“绿色建筑”起，绿色建筑在二十多年的时间里，在越来越多的国家实践并推广，它兼顾了对环境的关注和对人类更舒适更健康的生活方式的研究两个方面，体现了“以人为本”和“人、建筑、自然”的和谐统一，成为当今世界建筑发展的主流方向。

绿色建筑，并不只是对建筑进行简单的立体绿化，它是一种象征，其真正涵义是指建筑在建造和使用过程中必须节约资源，减少对环境的污染；要求人们在利用自然条件和技术手段创造良好、健康居住环境的同时，应尽可能地控制和减少对自然环境的过度使用和破坏，维持生态环境和人类向大自然的索取和回报之间的动态平衡。

我国真正意义上的绿色建筑发展，始于2006年颁布的《绿色建筑评价标准》，该评价标准对绿色建筑的定义为：在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节约能源、节约土地、节约水资源、节约材料），保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。

在当今世界绿色建筑的发展和推广之路上，BIM技术逐渐显现出其不可估量的作用和影响。BIM技术降低了成本、提高了建筑工程的质量和效率，大大提高了建筑工程的集成化程度，引领建筑业信息技术走向了新的高度，为绿色建筑的实现和发展奠定了扎实的基础。

BIM的全称是Building Information Modeling，即建筑信息模型。BIM是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目中各相关信息的工程数据，包含了建筑全部的综合电子数据信息，是对整个工程项目的数字化表达。

BIM技术颠覆了传统的建筑设计模式、工程造价模式和施工模式。它的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术提供完整的与实际情况一致的工程信息库。BIM应用于项目全寿命周期的不同领域，可以称其为建筑领域的一次革命。（图1）

BIM的技术建立在核心建模软件、方案设计软件、几何造型接口软件、结构分析软件、可视化软件、模型检查软件、深化设计软件、模型综合碰撞检查软件、造价管理软件、运营管理软件这十类软件上。这些软件的研发以绿色建筑的评估标准体系为背景和依据，具体应用在绿色建筑分析、MEP三维设计、精细化模块设计、室内设计、内外部管线综合设计、内外部管线综合碰撞设计、成本控制、项目管理、建筑工程可视化等方面，满足了绿色建筑对节能方面的技术性要求，BIM技术与绿色建筑的密切联系也由此可见一斑。下文中笔者将把绿色建筑评估体系的各项标准逐条拆分，再与BIM技术的各项作用相结合，以此论证BIM技术在推动绿色建筑发展的过程中所起到的积极作用：

1 绿色建筑的节能、节水、节材、节地这四大要求是绿色建筑评估体系中最为重要的一个环节，针对我国目前正处于工业化、城镇化、信息化和农业现代化快速发展的历史时期，人口、资源、环境的压力日益凸显。在建筑能耗占国民总能耗30%的时代背景下，如何实现建筑的节能减排、环保使用，让生态环境的良性循环，成为当下建筑从业者首当其冲要解决的问题。BIM技术的核心技术——建筑信息模型，则在很大程度上解决了这一问题：在建筑设计的方案阶段，能充分利用建筑信息模型和能量分析工具，简化能量分析的操作过程，BIM技术在建筑节能方面有着积极的作用和意义，具体表现在以下几方面：

1.1 运用BIM技术的核心建模软件可以从建筑工程初期就建立三维立体模型，它涵盖了工程的所有信息（建筑图纸、结构图纸、给排水图纸、暖通设备图纸、机电图纸和精装修图纸等），以这些BIM建筑信息模型为数据载体，对建筑在规划设计、材料使用、能源消耗等方面的数据进行提取、管理与分析。根据计算分析结果，对建筑规划、设计以及施工方案进行优化与指导，以达到高效地利用能源和资源，最低限度地影响环境，可以说是建筑业的第二次信息革命。

1.2 运用BIM技术的几何造型接口软件可以把建筑方案设计中复杂的建筑造型、建筑形体和体量研究直接输入到核心建模软件，直观、效率地检视设计方案的合理性。省去了传统建筑设计通过制作模型未再现建筑体量的过程，减少了建筑异型造型可能造成的结构上的错误。

1.3 运用BIM技术的可视化软件，可以减少建筑建模的工作量，而且建筑模型的精度与建筑实物的吻合度提高了，很大程度上保证了方案设计的效果；另外可视化软件可以在项目的不同阶段以及各种变化的情况下迅速产生可视化效果。与传统的使用平、立、剖等三视图的方式表达和展现设计成果的cad平台相比，BIM做为设计工具，所见即所得，使设计师用三维的思考方式来完成建筑设计，时效性高，节省项目时间。

1.4 运用BIM技术的结构分析软件，可以和核心建模软件高度集成，实现建筑信息的双向交换，即结构分析软件可以使用BIM核心建模软件的信息进行结构分析，分析结果对结构的调整又可以反馈回到BIM核心建模软件中去，自动更新BIM模型。结构分析软件还可以在BIM技术的三维可视化模型基础上，生成建筑结构的能耗分析数据，在设计过程中实现建筑节能的预期控制。

1.5 运用BIM技术的深化设计软件，可以对建筑的钢结构设计中的加工和安装进行详细的深化设计，生成钢结构施工图（加工图、深化图、节点详图）、材料表、数控机床打工代码等。这在建筑材料品种愈加丰富，施工工艺愈加复杂的情况下，最大限度地保证施工质量，实现建筑设计节约建筑材料的要求。

1.6 运用BIM技术的模型检查软件，可以检查核心建模软件中建筑模型的质量和完整性，如建筑内部空间有无重叠、建筑空间是否有适当的构件围闭、结构之间有无功能上的；中突，建筑设计是否满足业主要求、是否符合规范的要求。

1.7 运用BIM技术的模型综合碰撞检查软件，可以把不同专业人员用各自的BIM核心建模软件所建立的BIM模型，进行3D协调、4D计划、可视化、动态模拟，可以对项目进行评估和审核，避免建筑结构在实际施工中的反复修改，浪费建筑材料、延误工期。

1.8 运用BIM技术的造价管理软件，可以利用建筑模型提供的详细信息（施工图平、立、剖、详图中使用材料、门窗表），根据工程施工计划动态（预算报表、施工进度）提供造价管理需要的数据，进行工程量统计和造价分析，也就是所谓BIM技术的5D应用。

以上这些软件构成了BIM的核心技术：协同设计，即同一构件元素，只要输入一次即可在其他各工种的数据中进行共享。BIM的协同技术实现了建筑设计的信息数据从二维设计转向三维设计的转变、实现了从几何平面的表现向各工种信息模型集成的转变、实现了从建筑工程中各工种单独完成向各工种协同完成的转变，大大提高了建筑设计的质量、缩短了施工时间、节约了成本。

2 绿色建筑评估体系第二个因素就是环保性，要求建筑工程应减少环境污染，减少二氧化碳排放。在BIM技术中，可以进一步将非几何信息集成到模型构件中，如材料特征、物理特征、力学参数、设计属性、价格参数、厂商信息等，使得建筑构件成为智能实体，普通的3D模型升级为BIM模型。这些BIM模型可以通过图形运算并考虑专业出图规则自动获得2D图纸，并可以提取出其它的文档，如工程量统计表等，还可以将模型用于建筑能耗分析、日照分析、结构分析、照明分析、声学分析、客流物流分析等诸多方面，实现建筑绿色环保方面的技术性要求。

3 根据美国国家BIM标准委员会的资料显示：一个建筑物生命周期75%的成本发生在运营阶段（使用阶段），而建设阶段（设计、施工）的成本只占项目生命周期成本的25%，所以“健康”、“适用”、“高效”作为绿色建筑评估体系的最后也是最有现实意义的一环。因此，创建宜居、环保、生态的建筑也成为了建筑从业者的终极目标。在建筑方案的前期调研到项目施工结束的这段时间中，BIM技术一直以节能环保为宗旨贯穿始终（图2），在项目竣工的交付和资产管理中，BIM的运营管理软件也在发挥着最后的积极作用：当建筑完成建造过程，准备投入使用时，首先要进行必要的测试与调整。项目完成后的移交环节，设施管理部门除了需要常规的设计图纸、竣工图纸外，还需要能正确反映真实的设备状态、安装使用情况等与运营维护相关的文档和资料。这套有序的资产管理系统可以有效提升资产管理水平，但是因为建筑施工和运营的信息割裂，使得这些资产信息需要在运营初期就需要大量的人工操作来录入，这样就很容易出现录入错误，减低人们在建筑的使用过程中的健康和舒适性。BIM技术中包含的大量建筑信息则可以顺利地导入到资产管理系统中，从而减少了系统初始化在数据准备方面的时间和人力投入，有助于形成高效的绿色建筑设备管理体系。

BIM技术已经成为未来的发展趋势，它为绿色建筑设计过程中的建筑材料、建筑能耗、建筑环境等的计算和评估提供了分析依据，有效实现合理利用土地、材料，降低能源消耗，降低噪声、光能、风能等对环境的污染程度，同时还可以通过对生态环境指标的分析与评估，提出一套完整的降低能耗与合理有效利用自然能源的方案，为实现“节能、节水、节材、节地”，环保，实用性这三项绿色建筑评价标准提供了强有力的技术支撑。随着BIM研究和应用的不断深入，其对绿色建筑的发展和完善也必将产生更为深远的影响，对我国生态环境的良性循环和经济的可持续发展，同样也有着重大而深远的意义。