基于BIM的智能建造技術在綠色建筑中的應用

王娟娟

(山東華宇工學院,山東 德州 253000)

BIM提供了一種集成方法,通過數字建模、數據共享及協同工作,將設計、施工及運營各階段連接在一起,是一種具有數字化、可視化等特征的全新技術工具,可有效改進施工現場信息管理的不足。BIM特征如表1所示。智能建造技術包括自動化、物聯網及人工智能技術,可提高建筑施工效率及質量。而BIM可用來設計這些系統的最佳布局,確保其與建筑整體設計協調一致[1],優化建筑外觀、絕緣性、采光性,減少能源消耗。

表1 BIM的特征Tab.1 Characteristics of BIM

智能建造主要包括數字化建模與設計、自動化與機器人技術、傳感器與物聯網、虛擬與增強現實等,利用現代技術和數字工具,將建筑項目管理和執行提升到一個更高的水平,從而提高效率,降低成本,提供安全的工作環境[2]。智能建造以建筑信息模型為主,是一種三維數字模型,包括建筑幾何信息、屬性信息及關聯數據。本研究以數字化建模與設計中的BIM模型為對象,討論智能建造在綠色建筑中的應用。

1 基于BIM的智能建造技術構建綠色建筑信息管理模型

基于智能建造技術構建了一個綠色建筑施工現場信息管理系統,采用C/S和B/S兩種模式,邏輯框架可分為信息收集層、基于BIM的數據處理層及應用層,如圖1所示。

圖1 綠色建筑施工現場信息管理框架Fig.1 Framework of information management of green building construction site

2 基于BIM的智能建造技術在綠色建筑工程中的評價

BIM模型已經從輔助工具演變為數據及信息處理的核心,利用BIM信息模型的模擬、可視化及參數化能力,可在平臺上以兼容的文件格式高效進行綠色建筑評估[3],降低文件傳輸量,節省成本,減少人力需求,解決評估周期過長的問題。可使用各種模擬軟件工具來模擬分析結果,將這些結果與綠色建筑工程評估標準進行比較,確保評分透明,不受主觀判斷的影響,減少了手工審核工作量,提升了準確性。表2是具體的指標體系。

表2 指標體系Tab.2 Indicator system

2.1 計算機BIM技術改進方法

基于熵權方法,考慮綠色建筑評價體系指標的可變性,對其進行改進,得到了更加完善的計算指標權重模型。若待評價項目對應的評價指標原始數據矩陣為X=(xij)n×m,則如式(1)所示。計算步驟及公式如表3所示。

表3 基于熵權法的計算步驟及公式Tab.3 Calculation steps and formulas based on entropy weight method

(1)

2.2 基于熵權法的客觀權重確定

熵權法通過計算與每個指標相關的價值系數來確定指標權重,熵權較大,表明具有更大的重要性,可反映該指標的權重。基于評價指標體系的準確性及可適用性需求,邀請8名專家對智能施工技術在綠色建筑中的應用進行分析,評估結果見表4。

表4 指標評分結果Tab.4 Results of indicator results

2.3 客觀權重結果計算

依據專家的打分結果,應用軟件基于熵權法進行編程,計算得到各評價指標的客觀權重,具體計算方法見表3,最終得到的指標權重如表5所示。

在一級指標中,運維管理(B1)所占權重最大,是項目運維階段的重點,即工程項目的運維管理,是基于BIM技術對項目設備、空間、能耗、結構健康監測、消防應急進行管理。在二級指標中,運維平臺安全性(C22)所占權重排第一,表明運維平臺安全性的重要性。消防應急管理(C15)占有較高權重,反映了運維管理(B1)在項目運維階段BIM應用評價中的重要性。BIM通過數字化建模提供了建筑設計及規劃的可視化工具,可提升建筑能源利用率,如優化窗戶布局、選擇合適的絕緣材料。BIM允許多個團隊成員在同一個數字平臺上協同工作,這有助于不同人員之間的信息共享及協調,減少建筑設計及施工過程中的沖突,更好地控制資源及材料,避免浪費。智能建造技術可用于建筑監控及管理,提高能源使用率。通過物聯網傳感器數據分析可實時監測能源消耗,采取措施降低能源浪費。

3 基于BIM的智能建造技術

3.1 空間規劃技術

在綠色建筑工程時空沖突分析方面,可利用BIM空間規劃技術對立交運行進行動態安全管理[4]。碰撞檢測主要包括設備管道沖突與碰撞檢測、機械沖突與碰撞檢測,如塔吊選址、施工機械碰撞、施工機械與建筑結構碰撞等施工安全分析。建筑碰撞檢測及過程優化過程如下：輸入建筑模型,生成結構模型和力學模型檢測報告,包括優化設計方案及施工方案。

3.2 施工現場疏散技術

BIM技術可應用于建筑的各個階段,特別是在施工階段可建立真實的施工現場環境,利用虛擬施工技術動態展示整個施工過程,模擬施工人員疏散所需的模型環境。借助BIM生成三維環境仿真,驗證疏散流程的可行性和科學性[4]。借助多維參數模型和智能仿真模型進行實時仿真,保證疏散信息的完整性。通過建筑疏散場景、設置疏散人員及障礙物,實現對疏散模擬結果的有效分析。

4 結束語

BIM在建設項目中的應用有助于實現施工安全管理的信息化,提升其可見性、溝通性及協調性,有效預測施工風險,保證管理溝通的信息暢通。將智能建造技術應用于綠色建筑中,可更好地規劃、設計、管理綠色建筑項目,提升能源利用率,進一步推動綠色建筑的發展。