摘 要：本文將BIM技術及綠色智能建筑理論應用于建筑全生命周期，從規(guī)劃設計、施工管理、運營維護及拆除回收4個維度綜合考慮綠色智能建筑綜合評價指標，在此基礎上識別16個影響指標，構建一個全面、合理、準確的綠色智能建筑綜合評價體系。采用最優(yōu)傳遞矩陣改進AHP法確定指標權重，利用模糊綜合評價法進行綜合評價，得到最終評價結果，并通過案例分析，驗證了本文所構建評價體系的實用性和有效性。

關鍵詞：BIM技術；綠色建筑；智能建筑；評價體系

中圖分類號：TU 17 " 文獻標志碼：A

建筑業(yè)作為城市建設的主要推動力，起到優(yōu)化城市空間、改善居民生活質量、增強生產(chǎn)力水平的作用[1]。隨著社會各界環(huán)境保護意識和可持續(xù)發(fā)展理念深入人心，環(huán)保已成為社會發(fā)展的大趨勢，而建筑行業(yè)作為能源消耗與環(huán)境污染的主要來源，在節(jié)能減排方面面臨著巨大的壓力。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是一種創(chuàng)新的建筑設計、施工和管理工具，在綠色智能建造領域具有廣泛的應用前景[2-3]。將BIM技術與智能建造技術相結合，可以利用數(shù)字化手段提高綠色智能建筑全生命周期內的管控水平，并節(jié)約資源，同時利用BIM技術可視化、模擬化及協(xié)調性的優(yōu)點，提高綠色智能建筑設計、施工、維護及管理水平[4]。當前我國已形成較為完善的綠色建筑評價標準，但在綠色智能建筑方面的研究仍處于起步階段，評價體系尚未形成。本文基于BIM技術，結合綠色智能建筑評價的特點，構建一套科學合理的綠色智能建筑評價體系，以期將建筑行業(yè)推向更加綠色、智能和可持續(xù)的發(fā)展方向。

1 BIM技術與綠色智能建筑

1.1 BIM技術

BIM技術通過構建虛擬的三維模型，在建筑與工程項目設計、施工和運營法方面具備廣闊的應用空間。采用BIM技術不僅可以獲得建筑物構建的幾何信息，而且還可以獲得建筑專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，為建筑工程相關利益方提供信息共享與交換的平臺。BIM技術涵蓋了建筑工程的全生命周期，從建筑方案規(guī)劃、施工圖設計到建筑施工建造、項目工程管理，直至建筑運營維護、拆除重建，推動建筑行業(yè)的數(shù)字化轉型及智能化管理[5]。

1.2 綠色智能建筑

綠色智能建筑是指在建筑規(guī)劃設計、施工及運營過程中，充分考慮環(huán)境保護、資源節(jié)約、高效能源利用及健康舒適等因素，應用先進的技術對建筑全生命周期內進行智能化管理。將BIM技術與綠色智能建筑相結合，為建筑全生命周期內的綠色智能管理提供強有力的技術支撐。在規(guī)劃設計階段，BIM技術通過三維模型提供可視化的設計手段（例如建筑節(jié)能、日照、通風分析）減少建筑能耗。在施工管理階段，通過建立統(tǒng)一的信息模型，實現(xiàn)信息集成與共享，減少對環(huán)境的影響，在運營及維護階段，采用BIM技術有助于實現(xiàn)建筑智能化管理，提高建筑的運行效率，延長使用壽命。

2 基于BIM技術的綠色智能建筑評價體系

2.1 評價指標識別

基于BIM技術的綠色智能建筑的評價體系應涵蓋智能建筑全生命周期，并應遵循科學合理、簡潔方便及可量化比較的原則。對評價指標設定相應的評價等級及評價標準，便于對綠色智能建筑評價指標量化賦分，并采用合適的數(shù)學模型，將其量化處理后，對指標進行綜合評價，從而提高評價體系的實用性。

2.2 評價體系構建

本文基于《綠色建筑評價標準》（GB/T 50378—2019），并突出BIM技術在智能建筑全生命周期內的應用，建立基于BIM技術的綠色智能建筑評價體系，如圖1所示。

2.3 基于OTM-IAHP的指標權重計算

在傳統(tǒng)的層次分析法（AHP法）中，由于判斷矩陣形成具有主觀性，因此為保證判斷矩陣的一致性，需要對其進行一致性檢驗，保證評價的合理性[6]。最優(yōu)傳遞矩陣改進AHP法（Optimal transfer matrix-improved AHP，簡稱OTM-IAHP）通過使用最優(yōu)傳遞矩陣，優(yōu)化了傳統(tǒng)AHP法的計算過程，使判斷矩陣的轉化過程自然滿足一致性要求，免去一致性檢驗的過程。OTM-IAHP法權重計算過程如下。

構建原始判斷矩陣：根據(jù)評價目標的特點，按1～5標度法對同一層次內的指標進行重要性比較，構造原始判斷矩陣。1～5標度法取值見表1。

表1 1～5標度法

標度值 重要性比較 含義

1 不重要 指標ai與aj相比不重要

2 稍微不重要 指標ai與aj相比稍微不重要

3 同等重要 指標ai與aj相比同等重要

4 稍微重要 指標ai與aj相比稍微重要

5 明顯重要 指標ai與aj相比明顯重要

計算原始判斷矩陣An×n如公式（1）所示。

（1）

根據(jù)原始判斷矩陣An×n，計算判斷矩陣中各元素之和得到重要性排序指標ri，如公式（2）所示。

（2）

式中：ri為重要性排序指標。

采用公式（3）～公式（5）構建重要性排序指標ri的判斷矩陣B。

B=[bij] " " " " " " " " " " " " " " " " （3）

（4）

（5）

式中：bij為判斷矩陣B中的因素；rmax為重要性排序指標ri的最大值，rmax=max{ri}；rmin為重要性排序指標ri的最小值，rmin=min{ri}，km=rmax/rmin。

用公式（6）計算傳遞矩陣C，用公式（7）計算最優(yōu)傳遞矩陣D。

C=[cij]，其中cij=lgbij（i，j=1，2，…，n） " " " " " " " " "（6）

（7）

式中：n為評價指標數(shù)量；C為判斷矩陣B的傳遞矩陣，D為矩陣B的最優(yōu)傳遞矩陣。

計算特征向量w（權重值）：根據(jù)判斷矩陣B，用公式（8）構建擬優(yōu)一致性矩陣H，一致性矩陣H的特征向量即為各指標權重值，計算過程如公式（9）～公式（10）所示。

H=[hij]，其中hij=10dij " " " " " " " " " " " " "（8）

（9）

（10）

式中：H為判斷矩陣B的擬最優(yōu)一致性矩陣；hij為矩陣H中的元素，由最優(yōu)傳遞矩陣計算得到；為矩陣H中各元素的標準化。

2.4 模糊綜合評價方法

模糊綜合評價是一種基于模糊數(shù)學理論的評價方法，通過模糊邏輯來處理評價過程中的不確定性和模糊性，對評價標準不明確或評價因素模糊的問題具有較強的適用性[7]。假定評價對象存在k個指標，利用OTM-IAHP法確定各指標的權重后，構建評價指標的權重集合U，如公式（11）所示。

U=[u1，u2，…，uk] " " " " " " " " " " " " " " （11）

式中：uk為各指標的權重；k為評價指標數(shù)量。

將綠色智能建筑綜合評價分為p個等級，構建評價集合V，如公式（12）所示。

V=[v1，v2，…，vp] " " " " " " " " " " " " " " "（12）

式中：vp為評價等級的量化值，可采用Likert評分法賦值。

邀請數(shù)位行業(yè)專家對綠色智能建筑項目各指標按評價集合V進行賦值，得到評價矩陣R。將指標權重集合w與評價矩陣R相乘即可得到各個指標的綜合評價模糊向量E，如公式（13）所示。

E=w·R " " " " " " " " " " " " " " "（13）

根據(jù)各級指標的計算結果，確定綠色智能建筑項目評價結果。根據(jù)綠色智能建筑項目特點，采用Likert5級評分法將評價結果劃分為5級，分別為I級（80～100分）、II級（60～80分）、III級（40～60分）、IV級（20～40分）、V級（0～20分）。

3 案例分析

3.1 項目概況

未來生態(tài)城市中心項目位于華東某市，項目總建筑面積約為120000m2，主樓建筑高度為182.20m，共45層，裙樓高度為28.8m，共5層。項目涉及理念以綠色生態(tài)、智能系統(tǒng)及健康生活為主，強調建筑與自然環(huán)境和諧共生，集成最新智能技術，提高能效及用戶體驗，為居住及工作提供舒適健康的環(huán)境。在建筑設計、施工及維護階段，集成BIM技術，開發(fā)統(tǒng)一平臺，整合不同專業(yè)級系統(tǒng)的模型，通過智能化設計、管理及維護措施，降低建造及運營成本，設計預計可減少30%的能源消耗及50%的水資源浪費。

3.2 綠色智能建筑評價研究

根據(jù)OTM-IAHP法基本原理，邀請未來生態(tài)城市中心項目主要參建方及行業(yè)專家組成50人綠色智能建筑評價小組，基于BIM技術在項目過程中的應用效果以及規(guī)劃、設計、施工、維護以及未來拆除回收階段的綠色建造技術運用，采用Likert5級評分法對圖1中各評價指標進行重要性比較及量化賦分。根據(jù)公式（1）～公式（10）確定各指標權重，同時統(tǒng)計各指標每個等級所對應的評價人數(shù)，結果見表2。

用公式（13）計算規(guī)劃設計U1、施工管理U2、運營維護U3及拆除回收U4等指標的模糊綜合評價向量EU1、EU2、EU3、EU4，Likert5級評分法各等級的均值組成評價集合H=[90，70，50，30，10]，計算得到各準則層指標的模糊綜合評價得分，并根據(jù)各指標權重確定未來生態(tài)城市中心項目綠色智能建筑評價結果，評價結果見表3。

根據(jù)綜合評價結果可知，未來生態(tài)城市中心項目的綠色智能建筑綜合評價得分為70.28分，評價等級為II級。

3.3 結果分析及優(yōu)化

通過評價結果可知，未來生態(tài)城市中心項目的綠色智能建筑綜合評價等級為II級，對準則層指標來說，規(guī)劃設計、施工管理、運營維護及拆除回收等4個指標的評價等級均為II級，得分在70分左右，基本符合綠色智能建筑要求。綜合權重計算結果，對該項目綠色智能評價影響較大的指標分別為施工方案優(yōu)化、成本質量控制、施工進度管理、節(jié)能計算分析及整體規(guī)劃設計，指標綜合權重值均大于0.07，屬于主要影響因素，對最終評價結果起到主要影響作用，因此在綠色智能建筑全周期內應得到重點關注。

從準則層權重計算結果來看，BIM在施工管理及規(guī)劃設計方面的權重較大，而在運營維護及拆除回收方面的權重較小，這與目前BIM技術的應用特點相符，在施工及規(guī)劃設計方面應用更為廣泛，而運營期及拆除期應用尚在探索階段。在施工管理階段，采用BIM技術對施工過程進行三維模擬，可以協(xié)助施工單位提高施工效率，同時利用BIM技術優(yōu)化資源配置，例如材料分配、設備維護及人力資源分配，可以提高資源利用效率。在規(guī)劃設計階段，利用BIM技術完成場地數(shù)據(jù)交互，綜合考慮建筑場地交通環(huán)境、排水、消防疏散等因素，并注重環(huán)境補償措施，分析坡度、朝向、日照、風向等對建筑規(guī)劃的影響。在建筑造型及建筑布局方面，利用BIM技術模擬區(qū)域內的自然環(huán)境，確定建筑造型，調整建筑窗墻比、降低建筑能耗等。在綠色建筑布局設計方面，構建室內模型，模擬室內使用功能，進一步提高室內空間利用率。

4 結論

BIM技術作為一種創(chuàng)新的建筑設計、施工和管理工具，對推動建筑行業(yè)的數(shù)字化轉型和綠色智能建造具有重要作用。本文構建基于BIM技術的綠色智能建筑綜合評價體系，對建筑全生命周期中的規(guī)劃設計、施工管理、運營維護及拆除回收4個維度進行全面考量，建立一個全面、合理、準確的評價體系，并采用OTM-IAHP確定指標權重，結合模糊綜合評價法得出最終評價結果。案例分析表明，構建的評價體系具備較好的實用性和有效性。

參考文獻

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