BIM技术在建筑可持续设计中的应用

张毅

摘  要：本文首先分析了当前在建筑可持续设计工作中常见问题，其次分析了使用BIM技术开展建筑可持续设计的必要性，最后讨论了BIM技术的应用流程和具体应用方法。以期改善在传统模式下对建筑进行可持续设计存在的不足，提升建筑物可持续设计的工作效果。

关键词：BIM技术;可持续;设计;应用

中图分类号：TU746.3     文献标识码：A       文章编号：2096-6903（2021）02-0000-00

0引言

在建筑物的可持续设计工作中，会产生大量数据，因此使得工程设计和管理难度增加。为满足对建筑物检测和加固的要求，将BIM技术应用在可持续设计工作当中，可改善传统模式下工作中的问题，为提升建筑物的质量提供保证。

1建筑可持续设计改造中的问题

1.1信息精度差

国内很多需要进行加固改造的建筑，其竣工交付的材料都是以纸质材料为主，所以文档保护和保存工作都会比较困难，但是这些数据对建筑物的改造而言都十分重要。很多建筑物的文档信息可能会因为管理不善而缺失，而且纸质文档在保存过程中也容易出现污损、褪色和变形等问题，导致很多重要的建筑设计信息会存在极大的模糊性和不确定性，即便能在后期完成鉴定、检测对原信息进行补充，但是继续采用纸质文件依然存在信息保存效率差的问题，容易导致信息传递出现失真，尤其是不同设计人员可能会因为图纸中的尺寸不精准难以保证信息的精度。在缺少高精度信息的情况下，可能导致难以完成对反馈等信息的传递，而且也不利于对建筑工程的施工精确性控制。

1.2 信息的利用率低导致改造难度增加

纸质的文档信息，存在信息提取困难的问题，而且难以对所需要的信息开展查询工作，降低了工程的施工效率。例如在对建筑进行改造设计时，由于文档信息比较繁杂，所以设计人员很难高效使用文档来完成对建筑的改造方案设计，也不利于对信息的完善提取。其次，在建筑物的改造过程中，设计专业之间可能会由于信息交流不畅导致信息孤岛存在，因为改造设计必然会有比较频繁的变动，而且需要在设计的过程中考虑空间所带来的限制，就造成设计的协调难度增大，不同专业之间难以进行有效的协调优化，尤其是在对给排水设计、暖通空调设计等工作当中，由于涉及到跨专业的设计内容，缺少有效的信息交流，将会影响建筑物的优化效率，而且可能会导致不同设计之间存在一定的矛盾和冲突，从而造成改造之后的建筑物依然缺少稳固性，甚至破坏了原本的环境协调，存在严重的空间应用不合理等问题。

1.3对建筑物缺少有效地维护管理

由于我国对建筑物缺少有效的日常维护工作，所以很多建筑物并没有维护档案或者缺少对建筑物维护前后信息的记录，并且缺少对档案安全的统一管理。很多建筑物的业主缺少足够的信息维护意识，或者存在建筑物维护主体不明确的问题，缺少对建筑物维护工作的统一管理。同时，还有一些建筑物的维护管理流程建设存在问题，缺少规范化的管理手段，导致对相关计算机管理软件的应用效率也比较低。

2 BIM技术在建筑物可持续设计中的应用需求

可持续建筑是一种新型的、具有可持续发展性的建筑类型，该理念由查尔斯·凯博特博士所提出，在理论中将建筑设计有关因素如内部建设材料和外界影响因素等进行说明和设定，使其与建筑所在区域的社会环境相协调。可持续建筑是绿色建筑的一種，其对于环境的具有一定的保护作用，在建筑的建设施工和应用的过程中，对环境的污染较小，同时讷讷狗狗为人们提供较为良好的生活环境，有利于实现人员自然环境的和谐统一。1993年提出的，指以可持续发展观规划的建筑，内容包括从建筑材料、建筑物、城市区域规模大小等，到与这些有关的功能性、经济性、社会文化和生态因素。绿色建筑是在全寿命周期内，节约资源、保护环境、减少污染、为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。

BIM技术在建筑物可持续设计中的应用研究可知，BIM技术具有可视化、全生命周期管理等优势，可以满足建筑工程协同建设的要求。因此，BIM技术也在建筑物的可持续设计工作中具备一定的优势和应用意义，可以通过其对数据的高效管理能力，改变传统建筑物的施工方法，并且做好对检测、改造加固的控制，提高对建筑物加固施工的效果。

传统建筑工程可持续设计施工中，很难对信息开展有效的管理，所以增加了对建筑物加固改造工作的困难性。使用BIM技术能对建筑物建设和运营的全程管理，并且借助数据库采面向对象的智能化模型，并且可以实现对建筑项目从设计、建造到运营的集成协同管理。在建筑物的改造过程中，BIM系统可以保证设计人员之间的信息交流，避免出现信息孤岛问题。在对建筑完成检测工作之后，建立起的BIM信息模型具有良好的共享性，并能对建筑的模型进行直观展示，在建筑物加固改造的过程中，也能对现场信息实时同步，记录整个改造过程，为管理和日后的运营，创造良好的数据支持。

3 BIM技术在建筑可持续设计的应用流程

3.1检测阶段的应用

在建筑的检测工作中，包括：测绘房屋建筑的结构、平面布置、立面布置情况;分析建筑的结构材料强度;检查和分析房屋的损伤情况，并做好记录;检测房屋建筑的沉降量量等相关数据，并形成文件报告，对建筑的详细信息进行说明。应注意的是，目前存在文件信息重复冗长现象，并且数据调查记录工作;最后要对房屋建筑的沉降情况进行检测标定。所获得信息主要以图纸、照片和文字的形式呈现在检测报告中，但是存在信息内容过于冗长，不够直观的问题，为此因此在后续的改造和加固工作中，还需要对房屋建筑再进行一次调查。而通过使用BIM技术进行检测，不仅有效简化了建筑检测工作的流程和难度，而且还能够将建筑物的状况更为直观地体现出来，在实际应用过程中，直接将建筑物的模型以及相关数据资料和信息导入到系统当中之后，可以在改造的管理工作中直接使用，相对于传统检测方式，不仅更为方便，而且可操作性较强，检测结果也更加直观，有助于后续工作的有效推进。除此之外，还能将模型融入到智慧城市管理平台，也能提升对建筑后期运营维护工作的效率，充分应用对建筑物的监测成果。

在平面布置比较简单和明晰的建筑物改造工作中，也可以直接使用原来的设计图纸来建立BIM模型，但是如果设计图纸损坏或丢失，无法进行有效测绘时，工作人员可以尝试利用扫描仪等高科技设备图纸存在遗失，并且测绘工作比较困难时，还可以根据现场情况使用3D扫描仪进行建筑物的点云图像，然后就可以对充分了解建筑现场的实际情况，并且能够更具图像来分析内部的空间和结构中是否存在故障或变形。扫描后的建筑物的空间分布、结构变形、结构构件状况、构件的损伤开裂等情况作出分析，所形成的三维模型也能导入到BIM系统当中使用。

3.2改造加固设计阶段应用

BIM技术拥有可视化、具体化的表现优势，利用建筑物的三位模型，可以让设计人员了解工程的限制条件、结构形式、施工中的操作空间、构件的损伤情况、总体结构的力学性能等等，使设计人员能根据建筑物的整体情况，做出最为合理的设计，满足加固需求。其次，BIM技术还可以通过三维动画展现建筑物的改造过程，展现建筑物在加固前后的区别。

结合建筑物的具体数据来进行模型构建，利用BIM技术构建三维立体模型，在模型中快速的得到建筑结构相关的数据。检测鉴定阶段所获得的数据建立的BIM模型，可以对结构现有的信息数据进行快速提取，通过对比建筑物具体项目的数据，有效了解其在经过改造后，不同项目结构发生的变化，如受力特点和抗压强度等性能，建筑物在加固改造前后的建筑功能、结构形式、关键节点强度、建筑物构造和力学性能等情况，可以对之后的加固效果做出预判，从而判断加固是否会影响原本结构的稳定性，是否会对建筑的功能造成影响，并且判断施工的合理性。其次，使用BIM技术构件三维模型时，利用其模拟性能，可以对建筑不同结构功能特点进行合理的规划和设计，提高施工中不同环节的工作效率，降低其中可能存在的误差，避免利用BIM模型，还可以完成对加固改造的可操作空间进行划定，防止在选定加固方案后，存在施工设备材料运输、安装等工作中和建筑原有的场地存在冲突，确保改造施工的正常进行。

使用BIM技术来帮助改造建筑物的功能时，通过模拟构件的性能和实际作用时的变化，对构件进行合理改造，提高其实际功能效果，增加辅助构件的方法对建筑物进行改造时，使用BIM技术可以自动完成对不同构件之间的碰撞检查工作，防止因为设计或者施工存在不合理增加修改费用，有效避免浪费。而在建筑物的拆除过程中，使用BIM技术可以提前预演拆除步骤，制定合理的方案和顺序，避免发生安全事故。局部进行拆除工作时，利用BIM模型也能起到比较好的指导作用，能方便地制定建筑的拆除方案。

3.3施工阶段BIM技术的应用施工阶段的应用

建筑施工阶段时，使用BIM技术具有较大的帮助，首先，在在改造加固工程的施工阶段，BIM技术主要在以下几个方面使用，首先需要使用BIM技术进行现场的模拟施工时，可以在模型中进行利用BIM技术对建筑结构使用构件进行叠加，以及对建筑原本的构件进行拆除，给施工提供足够的指导，从而避免建筑物中原有结构出现损坏。其次，在使用BIM技术之后，建筑物原有的信息模型是可修改的，所以在建筑物的结构被改变后，BIM系统中的模型可以进行同步更新，对施工做出更为准确的管理，提升工程的施工效率和管理精确性。最后，利用BIM技术进行施工管理时，可以实时进行建筑物质量、进度的分析，并且自动化计算工程的成本，系统能以动画的形式来完成可视化模拟和可视化管理，保证施工现场项目有足够的协同能力，从而充分优化现场的场地布局，以及结合工程施工的状况来进行管理工作，提升管理效率。

4 BIM技术在建筑可持续设计中的具体应用

4.1基于BIM技术进行管线的优化

建筑物的管线是实现建筑物各项功能的关键，在建筑物的加固工作中，往往需要对管线进行优化改造，以及根据建筑物的管线情况来制定改造方案。使用BIM模型可以方便设计师在虚拟环境下对建筑管道、配件等设施进行查看，专业的工程师能够根据模型的位置、叠加情况来对施工做好调整，以及完成对硬碰撞、软碰撞的检测工作，保证施工的可行性。这解决了使用传统平面图纸难以对建筑结构有充分了解的问题。例如对建筑的给排水、通风管道系统导出三维图，可以进行碰撞检测，能够有效分析工程施工中条件限制，而且也能帮助明确楼板开洞位置，进行准确的标记和剔凿，如果需要断筋，就必须根据要求处理。

4.2基于BIM技术的节能改造

很多建筑物由于结构落后，所以相比新式建筑会有很多方面的限制，所以建筑物会有比较高的能耗。随着现代建筑可持续设计理念的不断推广应用，逐渐加强了对于节能改造设计方面的重视。在其加固改造工作中，可以通过合理的设计，确保改造之后的节能水平，降低建筑的运行成本。依靠BIM技术所具有的数据可重复性修改特性，不同参数之间联动驱动的特性，对建筑物的能耗建模分析，并且构建能够降低建筑物能耗的模型。比如，使用revit建筑模型不仅能根据构件的尺寸来确定建筑构件的强度，同时，也能对建筑物的通风空调系统进行分析，对耗能做出评估，帮助完成建筑物能耗方案的优化工作。系统能够对建筑物的年度能耗进行判断，并且针对不同月份的能量负荷做出分析。

4.3基于BIM技术的建筑外围结构设计

建筑外围结构的设计是建筑设计当中的重点内容，在建筑使用过程中，不仅影响着室内的保温、通风性能，还关乎着用户舒适度和能源消耗情況。借助BIM技术能够进一步对建筑外部围护结构的热量得失情况、室内热量的散失、冷风的渗透情况，同时还能够通过BIM技术模拟室内采光情况以及光反射情况，进而对建筑外围结构、门窗布局以及室内天花板、墙体结构分布等进行合理的规划和设计，实现量体设计，为建筑使用者提供更加舒适的室内环境。除此之外，还能够根据业主的实际需求，通过不断模拟，使得设计更加人性化、合理化以及科学化，进一步提高用户满意度。

4.4基于BIM技術的室内设计

基于建筑的功能以及实际需求，在建筑投入使用的过程中，人们主要的活动范围都在建筑室内，因此，建筑设计的重点也在室内部分。科学合理的应用BIM技术不仅能够进一步确保建筑室内空间规划的合理性，尽可能扩大建筑使用面积，同时还能够提高室内的舒适度，满足不同人群对于建筑的实际需求。在实际进行室内设计的过程中，技术人员可以借助BIM技术以及室内设计相关数据库，结合业主的各方面特点和实际需求，进行室内空间结构的模拟设计，同时，还能够结合当地气候变化、天气变化特点对室内采光、通风等情况进行模拟，并以此为依据对室内结构设计进行合理的优化调整，进一步提升建筑的实用性以及舒适度，满足业主需求。

5结语

使用BIM技术开展建筑物的可持续设计工作，能降低建筑物在施工过程中的事故发生率和图纸出错率，并且保证加固施工过程中各个环节之间的配合，避免设计问题和提升加固工作效率。并且，进行改造加固施工后，其竣工后的BIM模型也能应用在对工程的管理工作中，在维护和设施管理上拥有巨大的经济价值，有利于提升工程的生产效率。

参考文献

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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