房建施工中綠色節能策略與BIM技術的綜合應用研究

何輝

（陜西建工第九建設集團有限公司）

1 引言

BIM 技術具有諸多優點，可以涵蓋建筑工程項目全壽命周期數據信息，實現了不同類型信息的有效整合，有利于提高工作質量和效率，降低溝通成本。房建施工中的綠色節能策略是實現綠色環保目標的重要保障，需要根據相關評價標準組織具體工作開展，在BIM 技術的支持下，能夠實現精細化管理，可以更為全面客觀地反映綠色施工效果。

2 基于BIM技術的建筑綠色施工管理

2.1 適用性分析

建筑的綠色節能水平需要通過具體指標進行評價，按照分數標準劃分等級，在施工過程中，不但要完成既定工作內容，而且要兼顧綠色、節能、環保目標，減少資源能源消耗，降低環境污染。基于BIM技術的優越性能，有利于提高綠色施工管理效果，在成本、質量、進度、安全等目標的控制上，均具有較強可行性和適用性，以往的房建施工中針對建筑綠色施工評價的重視程度不夠，主要集中在設計評價和運行評價方面，不能真正體現綠色施工效果，運用BIM技術，從節地與室外環境、節能與能源利用、節水與水資源利用、節材與材料資源利用、環境質量、施工管理等方面出發，通過信息集成、模擬分析、碰撞檢測、追蹤管理等方面工作，發揮BIM技術在綠色施工評價中的作用。

2.2 綠色施工應用

2.2.1 綠色施工模擬

BIM 技術具有優越的可模擬性特點，在施工場地平面布置方面，運用BIM 技術，建立施工場地模型，對施工場地布置方案進行優化調整，提高土地利用率，保證施工效率。在綠色施工方案模擬方面，針對特殊復雜工藝環節，建立BIM模型，通過提前模擬施工，找到施工過程中可能會出現的問題，采取針對性的預防和應急處理措施，從而降低施工難度。利用BIM 模型開展施工計劃管理，將實際進度信息與計劃進度信息對比分析，得到進度偏差，分析偏差產生的原因，以此為依據采取糾偏措施。在3D BIM模型的基礎上，加入時間和成本信息，可以建立5D 模型，運用5D 技術可以更好的開展成本管理，通過工程量計算、模型分析，準確控制施工成本，減少因管理漏洞出現的超預算的問題[1]。

2.2.2 施工過程管理

在以施工模擬為技術支撐的事前控制基礎上，綠色施工過程管理也十分關鍵，需要根據現場實際情況，采集更新數據，保證BIM技術應用的準確性和持續性。各參建單位可以通過BIM實現數據信息共享，將所獲取的相關工程數據上傳到BIM模型中，根據施工需求準確快速的生成相關文件和資料，包括施工組織設計、施工網絡計劃、施工深化圖紙等，通過BIM 數據庫可以快速獲取工程造價數據，經過計算對比單價、總價、消耗量，可以更為準確的掌控施工成本，降低成本管理風險。工程測量是施工過程中的關鍵環節，受現場條件和外界環境影響較大，采用3D 掃描放線技術，能夠減少測量點和高空作業，呈現立體圖像和全景圖像，保證工程測量的準確性和安全性。結合BIM 技術和VR 技術，創建施工情景，模擬施工方案，可以讓施工人員以第一視角的方式在虛擬場景中漫游，更好地進行技術交底，以可視化的形式降低施工技術理解難度。

2.2.3 綠色節能措施

在節地與室外環境保護方面，綠色施工相關標準規范對施工總平面布置、室外環境、臨時用地保護等方面提出了具體要求，利用BIM 技術進行總平面布局優化，合理劃分辦公區、生活區、倉儲區、加工區、停車區等功能區，做好室外環境和用地保護管理。在節能與能源利用方面，綠色節能標準對能源利用率、可再生能源和清潔能源使用等方面提出了要求，利用BIM技術，進行能源系統的能耗分析和熱工分析，可以實現提高能源利用率的目標，在施工現場，盡可能采用節能和自動化控制裝置，合理搭配施工機械設備，減少二次搬運作業。在節水和水資源利用方面，需要加強對用水安全、節水器具、節水管理、廢水利用等方面控制，采用BIM軟件準確計算工程用水和生活用水，并利用BIM統計分析日用水量，模擬管道施工，完成碰撞檢測，減少因跑冒滴漏產生的用水浪費，同時，加強對非傳統水源的數據采集分析，積極采用節水裝置，收集雨水，經過過濾沉淀后用于車輛清洗、路面降塵。在節材與材料資源利用方面，需要加強對材料采購、節材管理等方面控制，積極采用新型綠色環保材料，利用BIM 技術完成材料性能分析、材料信息標記、材料追蹤等工作，將相關信息錄入到 BIM軟件系統中，控制材料使用和回收處理，提高材料利用率。在施工環境治理方面，利用BIM 模型可以對聲光環境、空氣狀況等指標進行模擬，設置監測設備，在保證施工條件的情況下，降低施工現場污染水平[2]。

2.2.4 綠色施工評價

為了科學量化評價房屋施工綠色節能效果，首先要建立基于BIM 的綠色施工評價指標體系，遵循系統性、綜合性、普及性、代表性、穩定性、動態性的基本原則，有機整合具有內在聯系的、能夠反映評價對象特性的指標，為綠色施工提供具體指導。房建工程綠色施工中涉及到的專業比較多，而且對技術、工期、質量等方面要求比較高，在選擇評價指標時，需要邀請有關綠色施工方面的從業人員和專家學者，從普適性的角度出發，參照綠色施工評價標準中的指標因素，同時兼顧創新性，能夠根據具體項目特點進行優化調整，比如，將施工場地環境質量指標替代室內環境指標，在綠色施工管理指標中補充人力資源管理、安全健康管理、四新技術應用等下級指標，體現評價指標的層次性。隨后，采用德爾菲法、層次分析法等相關方法，確定評價指標權重，構建等級評定表，建立基于BIM的綠色施工評價模型，利用BIM技術進行模型信息輸入，涵蓋自然環境信息、社會環境信息、施工信息等方面，并對模型信息進行處理，借助相關軟件開展定性評價和定量評價，對各項指標進行分數評定，計算出指標權重，根據最終得分輸出綠色施工評價等級。

3 基于BIM技術的裝配式建筑施工

裝配式建筑采用了工廠化生產、標準化設計、裝配化施工、智能化應用、信息化管理等手段，具有良好的節能環保效果，符合綠色建筑要求，在BIM技術的支持下，能夠更好地體現裝配式建筑特點，發揮綠色環保功能。

3.1 生產運輸

預制構件的生產加工對精確度的要求比較高，而且受制于構件數量較多、造型復雜的特點，必須為生產單位提供詳細精確的數據信息，有效減少資源、能源浪費。BIM 模型是一個建筑數據信息集合體，在建模時就融合了多種參數信息，經過不斷的深化處理，可以輸出材料明細表，具有較高的精確度和可信度，方便快捷的進行生產交底。依據項目施工進度計劃，制定調整構件生產進度計劃，在生產過程中，廠家可以根據實踐經驗實時反饋構件修改與變更意見，實現交互設計和生產。利用BIM 技術提供的數據信息，結合自動化控制程序，可以實現自動化、機械化、數字化生產方式，降低人工成本和出錯率，結合BIM技術和無線射頻技術，能夠實時識別構件信息，并將構件與BIM模型一一對應，跟蹤更新預制構件生產信息，各參與方可以通過信息化平臺掌握這些信息。在預制構件生產同時，將相關信息整合到二維碼標簽中，并將標簽貼到相應構件上，通過手持閱讀器掃描閱讀構件狀態信息，從而形成以信息化平臺為基礎的生產追溯機制[3]。

構件運輸過程中，如果運輸線路規劃不合理，會產生大量的運輸損耗和能源消耗，所以要根據預制構件運輸要求，科學制定運輸計劃，明確運輸時間表，著重考慮運輸路線和現場堆放問題。利用BIM技術可以進行運輸方案模擬，找到影響運輸效率的主要因素，采取針對性的優化處理措施，保證預制構件能夠順利到達，減少二次搬運工作。BIM 技術具有強大的信息集成功能，可以與GIS技術結合運用，全面、快速、直觀地查看施工現場條件，形成三維地形圖，以此為依據確定運輸路線，并通過車輛的GPS定位系統實時監測運輸情況，做好現場接收準備。

3.2 現場施工

場地布置對綠色施工中的節地與土地資源影響較大，尤其是裝配式建筑施工，需要進行大規模的吊裝作業，預制構件的種類和數量比較多，有些構件重量能夠達到幾噸甚至十幾噸，必須精確計算吊裝參數，合理選擇機械設備。施工現場平面布置容易發生變動，需要面臨復雜的作業環境，構件找不到、吊裝錯誤等問題也并不少見，利用BIM 技術可以為裝配式建筑施工現場平面布置提供立體空間，以直觀的方式展示時間上的邏輯和空間上的變化，特別是在起吊空間動態管理中，多臺機械設備同時工作，就會面臨相互干擾的問題，影響施工效率和施工安全，利用BIM 技術模擬起吊施工方案，優化調整吊裝機械位置、類型、數量、型號。在臨時建筑及安全疏散布置上，采用BIM技術進行日照分析，根據分析結果調整臨時建筑距離，有利于降低室內照明、通風用電。在臨時道路布置上，利用BIM 技術分析施工場地各種道路之間的關系，結合地下管網布置及地理信息系統，合理規劃永久道路與臨時道路、主干路與次干路，保證道路建設標準能夠滿足施工要求。在工作面規劃上，涉及到不同專業交叉作業的情況，利用BIM 技術進行工作面劃分，直觀展現不同時間段下施工進度安排，將工作面劃分為多個子工作面，對比實際施工進度情況，協調各單位進行協同交叉作業。

在科學進行場地布置管理的基礎上，加強對預制構件的管理，結合BIM 技術和RFID 技術，實現預制構件信息統一管理，通過BIM 模型就可以明確預制構件信息，利用RFID 技術能夠實時讀取定位信息，準確找到具體擺放位置，完成吊裝施工。加強施工進度管理，通過BIM技術進行施工模擬，能夠直觀把控建筑整體建造進度，解決了傳統施工進度管理存在的不足，精確計算人才機消耗量，保證施工資源的合理分配，在此基礎上融入造價信息，可以得到不同時間節點施工成本數據，實現施工過程成本精細化控制的目的[4]。

4 結語

綜上所述，BIM 技術在綠色施工管理中具有較強的適用性，通過施工模擬、過程控制、措施應用、施工評價，可以更為全面準確的判斷綠色施工效果。而裝配式建筑是一種典型的綠色節能環保建筑，對標準化、精確度要求更高，結合BIM 技術應用，能夠在預制構件生產、運輸、施工過程中展現數字化、自動化管理效果，實現綠色節能施工目標。