薛兆瑞， 張杰， 劉松毅， 陳梓鑫

（江西財(cái)經(jīng)大學(xué)）

1 綠色建筑與BIM技術(shù)

1.1 綠色建筑

綠色建筑、綠色施工、高性能建筑、可持續(xù)性建筑和可持續(xù)施工等都可以互換使用，有許多的定義。根據(jù)Kibert（2012）提出，“采用可持續(xù)建筑方法創(chuàng)造負(fù)責(zé)任的建筑環(huán)境的結(jié)果通常被稱為高性能綠色建筑，或者簡稱為綠色建筑”[1]；Yudelson（2008）認(rèn)為，綠色建筑是一座對(duì)人類健康和環(huán)境影響最小的高性能建筑。他進(jìn)一步指出，綠色建筑的設(shè)計(jì)不僅要考慮和減少其生命周期環(huán)境影響，還要考慮和減少水和能源消耗[2]。同樣，Laustsen（2008）提到綠色建筑的主要特征包括改善環(huán)境和人類健康、自然和物質(zhì)資源效率以及水和能源效率[3]。綠色建筑的設(shè)計(jì)方法不同于傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法，其目的是設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營資源使用最少的建筑。此外，Sangster（2006）強(qiáng)調(diào)，綠色建筑的主要目標(biāo)是：①盡量減少環(huán)境干擾和廢物產(chǎn)生；②盡量減少能源和其他資源的利用；③促進(jìn)可再生能源的使用；改善人體健康和舒適度[4]。從上述定義可以清楚地看出，綠色建筑是應(yīng)用生態(tài)學(xué)的例子，是設(shè)計(jì)師了解生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成、組織和結(jié)構(gòu)，并從環(huán)保角度考慮建筑的建造設(shè)計(jì)方式。這些定義表明，綠色建筑概念的提出為建筑業(yè)提供了一種節(jié)能高效的建造方法，以促進(jìn)建筑可持續(xù)發(fā)展。

1.2 BIM技術(shù)

BIM大致上可以描述為一種使用通用數(shù)據(jù)環(huán)境將建筑物虛擬模型數(shù)字化的方法，以便不同行業(yè)的相關(guān)從業(yè)者可以協(xié)同地輸入、交換和共享信息。此外，BIM 技術(shù)還能夠應(yīng)用在綠色建筑項(xiàng)目整個(gè)生命周期的各個(gè)階段，包括整體規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、項(xiàng)目施工、運(yùn)營和維護(hù)等。并且支持BIM 技術(shù)的項(xiàng)目還擁有通過使用各種文件格式交換和共享數(shù)據(jù)來協(xié)作工作機(jī)制的能力。更重要的是，BIM 技術(shù)允許所有團(tuán)隊(duì)成員在項(xiàng)目生命周期內(nèi)進(jìn)行交互、創(chuàng)建信息，并始終如一地控制工作流程和信息細(xì)節(jié)。

因此，BIM 技術(shù)主要是將整個(gè)建筑項(xiàng)目各個(gè)方面的完整信息進(jìn)行整合處理后放在一個(gè)模型當(dāng)中，以便各環(huán)節(jié)工作人員進(jìn)行調(diào)取運(yùn)用的技術(shù)。

2 中國綠色建筑設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)應(yīng)用研究分析

2.1 文獻(xiàn)體量與趨勢研究分析

在中國知網(wǎng)，通過輸入關(guān)鍵主題詞“BIM”，以及“BIM”加“綠色建筑”關(guān)鍵詞，分析2012年1月～2022年12月近10年文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)相關(guān)成果大部分集中在近5年，并且2014年～2020年近6年BIM 技術(shù)應(yīng)用進(jìn)入快速發(fā)展階段，2021年由于外部原因，相關(guān)文獻(xiàn)數(shù)量有所減少，但總體趨勢是逐年遞增，隨著BIM技術(shù)的進(jìn)一步普及和政策支持，相關(guān)研究會(huì)越來越多，內(nèi)容會(huì)越來越豐富，技術(shù)更新迭代的速度也會(huì)加快。

2.2 BIM技術(shù)應(yīng)用價(jià)值分析

在中國，BIM 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來越廣泛。BIM技術(shù)的加速發(fā)展很大程度上取決于我國政府的指導(dǎo)和一些相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)強(qiáng)制性規(guī)范性條約的發(fā)布，例如設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、制圖標(biāo)準(zhǔn)、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和后續(xù)問題的責(zé)任劃分等。這些措施為不同部門的職責(zé)提供了依據(jù)，并且能夠使BIM 技術(shù)更加符合實(shí)際項(xiàng)目的要求，更加有效地避免不必要的糾紛。

在相關(guān)文獻(xiàn)方面，吳蔚（2014）通過統(tǒng)計(jì)國內(nèi)外學(xué)者有關(guān)BIM 效益研究建立指標(biāo)列表，運(yùn)用理論分析法對(duì)BIM效益指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，建立BIM效益評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并且運(yùn)用實(shí)際案例分析，得出了建設(shè)項(xiàng)目應(yīng)用BIM 技術(shù)具有正效益[5]。Huang 等人（2021）對(duì)300名BIM和綠色建筑設(shè)計(jì)的相關(guān)從業(yè)者進(jìn)行了深入訪談和調(diào)查。結(jié)果表明，BIM 在節(jié)能、節(jié)材、改善室內(nèi)外環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用。BIM能夠促進(jìn)設(shè)備性能參數(shù)的查詢，計(jì)算可重復(fù)使用的建筑材料，并降低建筑能耗[6]。陳燁（2022）提出BIM 技術(shù)可應(yīng)用于綠色建筑項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建造施工、安全管理、運(yùn)營維護(hù)等各個(gè)階段，且能滿足各單位、各專業(yè)的溝通交流、協(xié)同作業(yè)需求[7]。

而BIM技術(shù)在我國現(xiàn)有綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用則主要集中在輔助設(shè)計(jì)方面，如圖紙周轉(zhuǎn)、管線碰撞檢測和相關(guān)分析。也可與更先進(jìn)的技術(shù)結(jié)合，從而提升其綜合價(jià)值。如3D打印技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、VR技術(shù)數(shù)字建筑技術(shù)、RE技術(shù)等信息技術(shù)。

2.3 BIM技術(shù)應(yīng)用障礙分析

盡管BIM 技術(shù)近年來在中國發(fā)展迅速，但要使其有效應(yīng)用，需要解決許多問題。例如，上海、北京等一線城市BIM 工程項(xiàng)目居多，特別是在政府項(xiàng)目中的應(yīng)用率超過85%。然而，BIM 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用發(fā)展形勢在中國三四線城市依然不夠明朗，僅占總比的50%不到。而導(dǎo)致這些情況產(chǎn)生的原因，Liu等人（2013）總結(jié)了我國BIM技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的一系列局限性，包括使用BIM技術(shù)在AEC行業(yè)的價(jià)值沒有量化，需要開發(fā)BIM專業(yè)軟件，以及缺乏行業(yè)推廣和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)[8]。Boye等人（2014）借助政企博弈模型研究了BIM技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用。他們發(fā)現(xiàn)，BIM 技術(shù)在中國的緩慢發(fā)展與政府的經(jīng)濟(jì)政策密切相關(guān)[9]。此外，Sun 和Wang（2015）指出，項(xiàng)目業(yè)主和承包商之間的利益沖突是阻礙國內(nèi)BIM技術(shù)發(fā)展的主要因素[10]。Li 等人（2017）通過文獻(xiàn)綜述、問卷調(diào)查和訪談相結(jié)合，找到了BIM 技術(shù)在國內(nèi)推廣緩慢的原因。他們表明，在國內(nèi)推廣BIM 的主要障礙是業(yè)主對(duì)BIM價(jià)值缺乏了解[11]。

而造成這些情況出現(xiàn)的主要有幾點(diǎn)。

首先，綠色建筑的設(shè)計(jì)方法也比傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)方法更復(fù)雜，因?yàn)榫G色建筑的設(shè)計(jì)方法更專業(yè)，定制的流程導(dǎo)致其比傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)方法擁有更復(fù)雜的施工[12]。盡管許多綠色建筑項(xiàng)目已經(jīng)證明了可BIM技術(shù)的實(shí)際節(jié)能效果，但設(shè)計(jì)師和工程師仍然無法預(yù)測建筑物整個(gè)生命周期中的最終應(yīng)用效果。通常的設(shè)計(jì)方法只關(guān)注一個(gè)目標(biāo)，如熱性能或碳減排等。但是，節(jié)省成本卻是客戶的主要目的，從而導(dǎo)致整體項(xiàng)目不可避免的需要追求精度更高的最佳設(shè)計(jì)方案，而這卻需要大量的計(jì)算成本[13]。

其次，綠色建筑的可持續(xù)設(shè)計(jì)在很大程度上取決于所有參與者之間的成功合作。然而，現(xiàn)代建筑形式的日新月異使他們之間的合作卻變得更復(fù)雜[14]。雖然基于BIM技術(shù)的自動(dòng)集成設(shè)計(jì)可以彌合不同參與者之間的差距，減少設(shè)計(jì)時(shí)間，并提供可行的自動(dòng)優(yōu)化解決方案，有利于整合不同的學(xué)科[15]。但是，現(xiàn)有的不同參與者設(shè)計(jì)整合方案仍處于初步研究階段，不同參與者融合方式仍處于空白階段。

最后，大多數(shù)相關(guān)從業(yè)者使用的BIM 軟件是獨(dú)立的，對(duì)于不同的應(yīng)用場景存在不同的實(shí)現(xiàn)障礙。例如，Autodesk Revit無法提供預(yù)制結(jié)構(gòu)和可持續(xù)設(shè)計(jì)的自定義功能。該軟件在功能方面難以滿足各方的要求，特別是在材料、成本和維護(hù)管理方面[16]。BIM相關(guān)軟件的缺乏不僅導(dǎo)致許多專業(yè)技術(shù)和應(yīng)用無法展開，還制約了中國BIM 技術(shù)的發(fā)展。而且相關(guān)實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的缺乏和基于我國情況的BIM軟件的缺失，使得我國BIM技術(shù)發(fā)展更加困難，致使相關(guān)從業(yè)者仍然對(duì)BIM 應(yīng)用持觀望態(tài)度，從而產(chǎn)生一個(gè)惡性循環(huán)[17]。因此，BIM 技術(shù)在中國綠色建筑設(shè)計(jì)中的開發(fā)和應(yīng)用仍然是一項(xiàng)長期且艱巨的任務(wù)。

總體而言，由于關(guān)于我國BIM 相關(guān)軟件的缺乏和BIM實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的不完備，從而影響了BIM技術(shù)在我國建筑可持續(xù)性和信息化中的廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致BIM技術(shù)在我國綠色建筑設(shè)計(jì)中難以深入地發(fā)展下去，并且未來的BIM 技術(shù)將對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)從業(yè)者提出更高的要求，他們需要具備更加廣泛的知識(shí)、技能和能力。如果相關(guān)從業(yè)人員對(duì)BIM相關(guān)軟件掌握整合不足，也會(huì)導(dǎo)致BIM 技術(shù)在綠色建筑應(yīng)用方面難以展開與發(fā)展[18]。

3 結(jié)語

BIM技術(shù)在我國建筑可持續(xù)性和信息化中的應(yīng)用數(shù)量多、范圍廣，但水平仍有待提高。主要原因可以概括為缺乏合理的頂層規(guī)劃，缺乏BIM 實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)和面向國內(nèi)的BIM 相關(guān)軟件工具[19]?；诖耍鎸?duì)上述問題應(yīng)當(dāng)大力發(fā)展并推進(jìn)國內(nèi)BIM技術(shù)相關(guān)軟件完善和綠色建筑建造規(guī)范的進(jìn)度，但同時(shí)也必須全面認(rèn)識(shí)BIM 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)中的優(yōu)越性，并利用BIM技術(shù)的優(yōu)勢完善常規(guī)建筑設(shè)計(jì)中存在的缺陷，將BIM 技術(shù)切實(shí)落地應(yīng)用到綠色建筑設(shè)計(jì)中去，有效地應(yīng)用BIM技術(shù)推動(dòng)綠色建筑的發(fā)展。