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绿色建筑与BIM研究综述
袁 泉
(成都建工第四建筑工程有限公司,四川 成都 610000)
摘 要:在当今社会及建筑行业,关于绿色建筑和BIM的讨论越来越热烈,本文以CNKI数据库中的相关文献为数据来源,对截至2018年底绿色建筑与BIM研究的论文进行统计整理分析,通过分析绿色建筑与BIM的研究背景,总结了其现状和特征,并针对问题提出了对策。
关键词:BIM;绿色建筑;综述
1 绿色建筑与BIM研究背景
基于绿色建筑和BIM以下两点背景,不少学者对于绿色建筑和BIM的研究有着浓厚的兴趣,将两者结合起来探讨也成为了当前建筑行业学者间的热门话题。
1.1 绿色建筑
在当今社会,人类正面临着两大极其严峻的问题,一资源日益短缺,二环境日益恶化, 而他们之间的关系又十分紧密。众所周知,全球变暖的气候问题是二氧化碳排放过多所致。在英国、美国等国家,全国二氧化碳排放量中有40%都是建筑业的能源消耗所造成的;建筑业消耗的能量占社会总消耗的能量的四成以上,是能源消耗最大的应用,而在未来50年的建筑业发展中,也依然是较多的建筑依照原来的模式进行。因此,可持续发展已经成为建筑业必须迈向的模式,也可以说是前进的道路,而可持续发展模式中不可忽视的就是绿色建筑。绿色建筑意为在全寿命周期内节约资源、保护环境、减少污染、为人们提供健康舒适有效率的使用空间,最大程度上实现人与地球的和谐共处。不少的建筑行业学者也对绿色建筑的研究显示出了浓厚兴趣,并且目前社会上也已经存在了不少的绿色建筑。
1.2 BIM
自从开始运用互联网,数字化信息技术就已经给许多老旧的产业带来的巨大的冲击。数字化模型在制造业的应用已经较为成熟,3D软件、数字化控制操作等新技术的使用和推广使制造业提高了效率,例如编程后的机械手臂等等。但在建筑业中使用数字化信息技术管理的比例仍然偏低,与此同时随着智慧城市概念的诞生,物联网和云计算技术等被广泛应用,都显示出需要老旧产业革新,运用数字化。所以,诞生了一种新的理念与技术即建筑信息建模BIM。BIM不单纯就是一种软件,它是所有建筑信息的一种集合,是在新管理概念基础上的一种管理方法,它能在建筑的全寿命周期都产生影响,主要包括设计、建造、运行维护三个阶段,可以有效实现数字化信息化。在目前的互联网时代,显然BIM的全面全面覆盖趋势将成为必然。
2 数据统计分析
绿色建筑与BIM的研究呈现发文量较大、研究人员较多的特点。本文以CNKI中国期刊全文数据库为数据来源,选用高级检索模式,以“绿色建筑BIM”为主题词,检索时间截至2023年9月18日,共检索到2014篇论文。具体情况如表1所示。
表1 2014-2023年绿色建筑与BIM研究论文年度分布情况
从表1中可以看出关于绿色建筑与BIM的研究从2015年开始,成果数量呈逐年增长态势,特别是2016-2018年,以每年50篇的幅度递增,增幅较大。但从2020年开始成果数量虽有所下降,但在数量上仍然可观。由CNKI中关键词“绿色建筑BIM”的用户关注度指数也可以看出是呈一个逐年上升的状态,证明大家对这方面的研究热情越来越高。
3 研究的现状
3.1 BIM技术对绿色建筑的影响研究
绿色建筑是一种综合性的建筑类型,它需要设计者结合其他学科和整个建造阶段来进行研究。一个绿色建筑的产生,需要多方面进行合作,例如业主方、建筑师,建筑类的各种工程师,设计师等等。韩笑影学者认为BIM可以让大家在设计中找到一个综合的方向,以便有相同的设计理念,重点关注建筑的内外系统,可以在BIM上共享以及不受时间限制的修改方案,进行很好的跟踪,照顾到项目中的各方各面,并且能让每个参与部分能相互认识关联。绿色建筑与BIM相结合目前看来是非常有优势的,这样可以解决建造过程中个参与方的沟通问题,促进项目有效率地进行,各方各面都能在任何时间进行有效的追踪。在BIM与绿色建筑结合实际这方面,刘文雅与李楠楠以北京绿地中心工程为例做了研究,认为BIM技术的特点之一就是能跟踪整个全寿命周期内的大量问题,包括施工的进度和各种突发情况,将风险降到最低。在以往的工程中,我们最常用的是CAD图纸,而CAD图纸是一种二维视图,只能在工程开工之前将预期效果表现出来,或者表现的是施工方法,并不能实时反映工程进度。曾经的CAD,我们运用的是二维技术,但是BIM呈现的是直观的3D模型。因此,BIM可以更加精准细致地发现建造过程中的不当之处,在设计和施工过程中都能较多地提高效率。同时,在BIM上建模能够提前预览施工过程,又再一次加强了各方在项目过程中的联系,再一次提高了工作效率。
本综述第一节提到BIM技术可实现数字化信息化。林亚心认为BIM可以使建筑整体信息化。BIM的最终目标就是为了将建筑行业所涉及的所有设备、人员、工作、资源进行信息化的改造。因此,把以自然语言描述的绿色建筑评价标准进行数字化描述、分类,进而集成到整个BIM的数据体系中,是对BIM中心思想的统一,也是BIM运用到绿色建筑中的基础。
3.2 BIM技术在绿色建筑中的应用研究
BIM可以在整个绿色建筑的全寿命周期都产生影响。第一,在项目规划方面,黄宪礼认为BIM技术能分析绿色建筑工程的技术可行性和经济可行性,为将来的施工提供基础[8]。第二,在方案设计阶段,齐宝库和靳林超认为设计者可以通过BIM中的一些建模软件,把全寿命周期内各个部分都更有效地进行连接,具有高度的关联性,可对效果图进行渲染,使各参与方比较直观地看到拟建的建筑过渡,项目中的各个参与方能实直观地看到BIM的三维模型,让他们切身体会到在项目中的参与感,又在各方信息统一方面提高项目的建造效率。第三,在施工阶段,贾昊、李洪欣、赵跃认为可以通过把建筑物的施工进度和BIM三维模型相结合,模拟施工过程。第四,因为BIM技术的一大特点就是可以在全寿命周期中对整个项目进行实时跟踪,这样可以让工程上产生的问题得到及时有效的解决,不仅为施工提供方便,更提高了整个工程的效率。第五,魏婷婷认为BIM技术也可以运用在全寿命周期的最后一个阶段——回收爆破,并体现在两方面。一方面,爆破算是一种较为高危的方法,需要在行动之前利用BIM技术对整个爆破过程实施管控,根据建筑的结构类型,各处的受力情况,计算各项数据制定最安全最有效的爆破方法。另一方面,利用BIM平台上的信息共享,事先模拟爆破过程,先知晓爆破之后会产生那些遗留下来的东西,那些是还可以再生利用的,那些是废物不能重新回收的。这样可以有效地管理建筑垃圾对生态环境造成的影响,也是我们倡导可持续发展的一个体现。
综上所述,笔者认为,将BIM应用到绿色全寿命周期的这种方法,能使项目更具有经济性和技术可行性,让全过程处于一种数字信息化的管理当中,不但在施工过程中能够实现有效管理,还可以在项目日后的应用阶段发挥作用,这是目前最有效的方法了,也印证了为何研究BIM与绿色建筑的人逐年增长的原因。
4 绿色建筑与BIM研究中存在的问题与对策
4.1 BIM运用中存在的问题
目前,任然还有很多人并没有弄清BIM的真正价值,行业内不少人通常误认为BIM只是一个软件。但本质上它不仅是一个应用程序,还涉及到某种设计方法和流程[。现阶段学术研究的不足是有关BIM怎么在绿色建筑建设中发挥最大作用未产生显著的效果。因此,学者们要着力解释BIM能产生的作用,就目前研究的发展趋势看,研究论文的数量已不成问题,关键是要提高业内人士以及在校学生的重视度,在实践中寻找和发现问题,并且对这些问题进行深入思考和探究,最好也有学者形成研究论文,为之后的学术研究做贡献。
BIM是一个动词,360百科的定义中说到:是在项目生命周期内生产和管理建筑数据的过程。BIM对于建筑行业的价值体现在四个方面:性能、效率、质量、可预测性。在性能方面,在于运用BIM进行设计,设计虽然只占生命周期成本的5%,但是却决定了总成本的70%左右。可见,其性能对于生命周期成本的影响可见一斑。在效率方面,BIM可以显著提高整个生命周期的效率,在运用BIM的过程中,因为BIM的三维呈现特点,让整个全寿命周期都是可视化的,这种方式不仅能在整个过程中用来直观呈现、探讨,让项目各方能够有效的进行沟通,并且三维视图在事后还可以用来展示汇报,这些都可以大大节省时间。在质量方面,BIM可以做很多建筑精度上的优化。在可预测性方面,BIM是各个项目的相关信息模型的工程数据的整合,不仅可以利用BIM在基于承载力数值下模拟应力来建筑物的性能,也可以从设计师的角度发现找不到的缺陷。
4.2 绿色建筑与BIM的推广和实施
至今仍然有未参与到BIM与绿色建筑设计实践中的建筑企业,对于它们来说一部分原因来自于宏观,一部分来自于主观。在宏观上,政府在绿色建筑优惠政策上缺乏力度的同时也缺乏管理和经验,符合中国国情的绿色建筑评价标准还不够完善。在主观上,那些习惯于使用传统设计模式的设计人员很难对BIM进行掌握和使用。宏观上其实只能随着时间的推移才能看到一些改善,但是我们可以从主观上进行很大的转变,企业可以要求自己的员工学习BIM,并且运用在平时的工作中;在学校里,也应该全面普及BIM的教授和使用,让学生成为业内人士之前,就对BIM有着足够的重视。
5 结语
可持续性一定是未来社会的发展方向,绿色建筑在该方面是不可忽视的重要角色。同时,BIM在以后的工程领域也一定会被运用得更加广泛和全面。目前,已经有较多的学者在对BIM与绿色建筑进行研究,且已经有BIM结合绿色建筑的一些工程范例了,社会也有不错的反馈。实践证明BIM可以在很大程度上提高绿色建筑全寿命周期的经济性和技术可行性。但是经研究发现BIM在运用上还不够全面与有效,且一些建筑企业还不够重视,这既有主观原因,也有客观原因。虽然在客观上我们没有办法,但是应该可以通过改变自己主观认识来重视BIM与绿色建筑。
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