BIM技术在绿色筑及装配式建筑设计中的应用

白灵鲲 师飞 刘璐

摘 要： 建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术作为一种全新的数字化工具，在这一转型中发挥了关键作用，加强对BIM技术的应用研究，对于推进建筑行业的转型与升级有着重要意义。为落实我国的可持续发展战略，建筑行业逐渐采用可持续的施工模式，其中绿色建筑和装配式建筑设计崭露头角。结合绿色建筑和装配式建筑设计，针对BIM技术的应用展开分析，旨在探讨BIM技术在绿色建筑和装配式建筑设计中的应用，推动绿色建筑和装配式建筑的设计与施工。

关键词： BIM技术 绿色建筑 装配式 建筑设计

中图分类号： TU72文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）03-0051-04

Application of BIM technology in the Design of Green Buildings and Prefabricated Buildings

BAI Lingkun1 SHI Fei2 LIU Lu2

1.Qingjian Group Corporation； 2.Shandong Xinyi Jia Decoration Technology Co.， Ltd.， Qingdao， Shandong Province， 266000 China

Abstract： As a new digital tool， BIM technology has played a key role in this transformation， and strengthening research on the application of BIM technology is of great significance to promote the transformation and upgrading of the construction industry. In order to implement the sustainable development strategy in China， the construction industry is gradually adopting sustainable construction models， among which green building and prefabricated building design is emerging. This paper analyzes the application of BIM technology in combination with green building and prefabricated building design， aiming to discuss the application of BIM technology in green building and prefabricated building design， and promote the design and construction of green buildings and prefabricated buildings.

Key Words： BIM technology； Green building； Prefabricated； Building design传统的建筑设计和施工方法不仅容易浪费建筑资源，也对生态环境造成了不可逆转的损害。科学技术的发展为建筑信息模型（Building Information Model？ ing，BIM）技术的应用奠定了坚实的技术基础。BIM技术作为一种强大的工具，推动了建筑行业的技术创新，该技术通过数字化建模和信息共享，促进了建筑设计、施工和维护方式的转变，加强对该技术的应用研究，有助于建筑行业的长远健康发展。

1 BIM技术的概述与优势

BIM是一种数字化的表示和管理建筑工程项目信息的方法，涵盖了建筑物的几何形状、空间关系、数量和属性信息，以及项目的时间和成本数据[1]。BIM模型不仅包括建筑物的物理特征，也涉及建筑元素之间的内在联系，是一类综合性的信息资源库，为绿色建筑及装配式建筑的设计提供了全新的工具。

（1）BIM技术的一项显著特点是信息一体化，BIM模型包含了多方面的信息，从几何形状到数量、成本、时间、材料等等，这些信息相互关联，可在统一的平台上进行管理和访问，便于项目团队更好地协同工作。

（2）BIM技术具有三维建模功能，通过三维建模，BIM模型能够准确地表示建筑和工程项目的几何形状，使项目团队能够更好地理解设计意图，发现潜在的设计问题，并预测项目的施工过程。

（3）BIM技术提供了丰富的可视化工具，如虚拟现实、三维可视化、动画等，帮助项目团队更好地理解和交流设计意图，预测项目的施工过程，以及为项目的决策提供支持。

（4）云计算和在线协同工作平台支持项目团队之间的协同工作，团队成员可实时更新BIM模型，共享信息，进行实时协作，减少沟通问题，提高项目的效率。

（5）BIM模型中的数据还可用于各种分析和模拟，包括结构分析、能源效率分析、成本估算、进度计划等，为项目的决策和优化提供参考，进而提高项目的质量和效率。

2 在绿色建筑及装配式建筑中应用BIM技术的意义

2.1 提升资源利用效率

（1）BIM技术可帮助项目团队更好地规划、管理和跟踪材料的使用，实时监控材料需求，避免资源浪费和过度采购，减少材料成本和资源浪费。

（2）BIM技术可以用于规划和管理水资源的使用，借助BIM模型模拟不同水资源管理方案，包括雨水收集、废水处理和节水设备的应用，降低施工用水成本。

（3）BIM技术可用于土地的规划与利用，模拟不同土地利用方案的影响，包括绿地、停车场、建筑布局等。

（4）在装配式建筑中，BIM技术可用于建筑拆除和再利用的规划，建立材料清单和拆除计划，实现资源的最大化再利用[2]。

2.2 减少施工环境污染

（1）在设计阶段，BIM技术可模拟不同材料的性能和环保特点，帮助项目团队选择环保建筑材料，减少施工环境污染。

（2）BIM技术可帮助项目团队优化施工过程，减少环境污染，基于大量的信息和数据模拟施工活动，选择环保的施工材料，减少废物排放。

（3）BIM技术可用于规划和管理废物的处理和再利用，利用完善的废物管理计划减少废物的产生，避免出现环境污染问题。

（4）BIM技术还可在设计阶段进行能源模拟和分析，帮助设计师优化建筑的能源效率，进一步降低能源消耗。

3 BIM技术在绿色建筑及装配式建筑设计中的应用

3.1 构建建筑信息模型

在绿色建筑和装配式建筑设计中，建立详细的BIM模型较为关键。BIM模型是一个数字化的表示，包含了建筑物的几何形状、空间关系、属性信息，以及项目的时间和成本数据，如图1所示。借助BIM模型设计团队可将建筑的各个方面完整呈现，为设计、施工和维护提供支持；BIM技术允许设计团队整合多方信息到统一的模型中，包括建筑师、结构工程师、机械工程师、电气工程师等多个专业领域的信息，不同的专业可以实时协作，共享信息，协同解决问题；BIM模型也是一个强大的可视化工具，能够帮助设计团队深入理解建筑的特点和设计意图[3]。通过可视化设计师和业主可以直观地看到建筑的外观和内部结构，提前发现问题；BIM技术还允许进行各种模拟和分析，如结构分析、能源效率分析、采光分析等。通过模拟不同设计方案，确定最佳的设计策略，优化建筑的性能，提高绿色建筑的可持续性；BIM技术将设计过程变为数据驱动的过程，设计团队可以实时获取数据，分析结果，并作出决策，能够提高设计的精确度。

3.2 协助构件拆分工作

在装配式建筑中，构件的拆分工作是一个复杂的过程。以往的拆分工作周期较长，效率较低，BIM技术可用于构件分析，帮助确定哪些构件可以进行预制和装配，以及如何将它们拆分为合适的尺寸和形状。BIM技术促进了模块化设计的实现，团队可利用BIM模型将建筑分解为模块，每个模块可以在工厂中预制，然后在现场装配，减少了施工时间和资源消耗。BIM技术还可使用自动化工具来协助构件拆分工作，相关工具可根据BIM模型自动生成构件的拆分图纸，减少手工劳动，提高效率。BIM技术也可用于检查构件的拆分是否准确、是否满足设计要求，识别问题并及时纠正，以确保构件的质量。此外，BIM技术可用于制订施工计划，包括构件拆分的时间表和顺序。

3.3 优化构件埋件布置

在建筑和结构中，埋件的布置对于整个工程的质量有着重要影响。BIM技术可用于埋件分析，帮助技术人员确定埋件的最佳位置和布置，以确保建筑的稳定性和耐久性。借助BIM技术，可检查埋件位置是否与其他构件或管道存在冲突，并及时解决，避免后期施工问题和成本增加。BIM技术还可用于选择材料和埋件类型，模拟不同材料和埋件的性能，明确合理的项目材料，提高建筑的质量。BIM模型的可视化功能允许设计师和工程师更好地理解埋件的位置和布置，发挥BIM技术的可视化优势，可直观地看到埋件如何影响整体结构，优化设计方案，提高建筑的性能。

在绿色建筑设计中，埋件的位置和布置也会影响建筑的环境性能，如采光、通风、能源效率等，可利用BIM技术分析埋件的环境影响，确定最佳位置和布置方案，提高建筑的可持续性。

4 BIM技术在绿色建筑及装配式建筑设计中的应用策略

4.1 转变建筑设计观念

（1）BIM技术可帮助建筑设计团队实现综合设计，将各个专业的信息集成到统一的模型中，有助于提前发现和解决问题，减少后期设计的变更。（2）绿色建筑设计的观念要求建筑师和设计团队将可持续性考虑为设计的核心原则，BIM技术可用于模拟和分析不同可持续性策略的效果，如能源效率、材料选择、废物管理等，引导建筑设计团队优化设计方案。（3）BIM技术支持集成项目交付（IPD）的实施，鼓励项目各方在项目的所有阶段协同工作，共享风险和奖励。通过BIM模型，项目团队可以实时共享信息，协同解决问题，提高项目的效率和质量。（4）BIM技术的应用也导致了建筑师的角色发生变化，传统的建筑师更多地关注设计的美学和形式，而BIM技术要求建筑师更多地关注建筑的性能和可持续性，建筑师需要具备多方面知识，以更好地应对绿色建筑设计的挑战。

4.2 更新建筑设计设备

专业的建筑设计设备能够为BIM技术的应用奠定物质基础。为更好地应用BIM技术，建筑设计公司需要更新其设计设备，包括BIM软件和工具，以支持绿色建筑和装配式建筑的设计[4]，这些软件需要与其他设计和分析工具集成，以实现全面的综合设计。BIM模型在绿色建筑设计中的应用通常需要大量的计算和模拟，包括结构分析、能源模拟、采光分析等。因此，建筑设计公司需要更新其计算设备，包括高性能计算机集群，以支持这些计算需求。BIM模型的创建和维护需要大量的数据，包括建筑测量数据、材料性能数据、能源数据等，要求建筑设计公司更新数据采集设备，包括激光扫描仪、传感器、数据采集软件等，以支持BIM模型的数据需求。虚拟现实（VR）和增强现实（AR）设备可以帮助设计团队更好地可视化建筑设计，实时体验建筑空间，这类设备可与BIM模型集成，为建筑设计提供更直观的工具，帮助设计师和业主更好地理解设计方案。在装配式建筑设计中，3D打印设备可用于制造预制构件，建筑设计公司应更新3D打印设备，以支持预制构件的制造。BIM装配式钢结构建筑如图2所示。

4.3 培养专业设计人才

BIM技术不仅涉及到大量的建筑专业知识，也包括很多的信息技术知识，对技术人员的素质提出了更高的要求。建筑设计公司需要培养专业的技术人才，培训包括课堂培训、在线培训、工作坊等形式，以确保员工具备必要的技能和知识。绿色建筑和装配式建筑设计要求多学科的团队协作，包括建筑师、结构工程师、机械工程师、电气工程师等。建筑设计公司需要培养多学科团队的协作能力，鼓励不同专业领域的专家共同工作，共同解决问题。建筑设计人才需要了解绿色建筑认证体系，如LEED、BREEAM等，相关认证体系要求建筑在能源效率、材料选择、室内环境质量等方面达到一定标准。培训设计人才了解这些标准和认证要求，以更好地设计符合绿色建筑标准的建筑[5]。

此外，建筑设计人才需要进行持续学习，跟踪行业的最新发展和技术。绿色建筑和装配式建筑领域的技术和标准不断更新，建筑设计人才需要保持敏锐的洞察力，不断提高自己的专业素养。

5 结语

绿色建筑和装配式建筑设计是建筑行业的未来发展趋势，不仅能够满足多样化的建筑设计需求，同时也能推进经济社会的可持续发展。建筑行业要加大对BIM技术及相关信息技术的重视，针对不同的建筑类型，合理应用BIM技术，通过建立建筑信息模型、协助构件拆分工作、优化构件埋件布置等多项措施推进建筑设计及施工，促进资源的合理利用，以实现更可持续、高效和环保的建筑项目，为建筑行业的创新和进步提供技术支撑，促进行业的长远健康发展。

参考文献

[1] YOU Y，ZHENG Y，CHEN X.Civil engineering simula？ tion and safety detection of high-rise buildings based on BIM[J].Mobile Information Systems，2022：7600848.

[2]赵光辉.探究BIM技术在装配式建筑中的应用[J].四川建材，2021，47（2）：119-120，122.

[3]郭楚枫，陈俊.BIM技术在绿色建筑设计中的应用[J].建材发展导向，2023，21（15）：94-97.

[4]陈宗元，吕良宇，李俊.BIM技术在新型装配式绿色建筑中的应用[J].建筑机械化，2021，42（6）：50-54.

[5] LIU H，DUAN Y.Production and construction quality management system of prefabricated buildings based on BIM technology[J].International Journal of Indus？ trial and Systems Engineering，2023，43（1）：103-114.