BIM技術在智慧綠色建筑中的應用研究

1前言

智慧綠色建筑代表建筑業轉型升級的發展方向，BIM技術憑借數字化與智能化與協同化特征成為推動建筑業轉型升級的重要支撐。當前，建筑工程普遍存在施工效率低與資源浪費大與管理粗放等問題。某發展大廈項目運用BIM技術實現智能建造，打造智慧綠色建筑標桿工程。項目在設計與生產與施工與運維各階段深度應用BIM技術，建立智慧集成平臺，實現全過程數字化管理。探索BIM技術在智慧綠色建筑中創新應用，對推進建筑業高質量發展具有重要意義。

2工程概述

2.1項目基本情況

某發展大廈項目位于海南自貿港建設集中展示區核心區域，總建筑面積 ，建筑高度 180m ，為地上38層與地下3層的超高層智慧綠色建筑。建筑外立面采用雙曲面幕墻系統，北立面設計6層飛翼造型，整體呈現流線型建筑立面效果。項目按綠色建筑三星級標準建設，屋頂設置 光伏發電系統，采用集中供冷方式，地下銜接規劃地鐵站。作為區域標志性建筑，項目致力于打造集智慧辦公與綠色環保與商業配套于一體的地標性建筑，引領區域建筑向智慧化與低碳化轉型發展。

2.2技術應用目標

項目采用BIM技術貫穿全生命周期，實現數字化協同設計與智能化生產建造與精細化施工管理與智慧化運維服務四大核心目標。在設計階段，運用參數化設計技術解決復雜建筑形態和前沿建筑技術難題；在生產階段，通過BIM技術指導數萬件非標準構件精準制造；在施工階段，應用智能機器人施工與智慧工地平臺等先進技術提升施工質量；在運維階段，搭建智慧集成平臺實現建筑智能化管理。通過BIM技術創新應用樹立智慧綠色建筑標桿，引領建筑業數字化轉型升級。

3BIM技術智慧建造應用

3.1智能化設計應用

項目設計階段運用BIM技術實現正向設計，通過Rhino軟件進行建筑外立面形體設計，基于輪廓模型輸出建筑邊界條件與參數及定位數據（如圖1所示）。利用Grasshopper進行參數化設計，完成建筑幾何形體總控制，對標準段幕墻單元進行詳細設計，形成整體外立面效果。多專業采用Revit中心模型方式，通過工作集機制完成協同設計，實現專業間數據實時傳遞。項目采用建筑能耗設計值（ED）計算公式進行建筑能效分析：

式中：ED—建筑能耗設計值，kW}·h/m2；QH一供暖系統能耗， 一空調系統能耗， kW}·h/m2一管理系統能耗修正系數；A一建筑面積， 。

基于BIM模型進行建筑性能分析，包括日照分析與風環境分析與噪聲分析與光污染分析與太陽輻射分析

等，優化建筑朝向布局。通過能耗設計值計算，確定建筑能耗指標，指導節能設計方案優化。同時開展采光照明與聲學分析與熱環境模擬等性能評估，形成系統分析報告，指導綠色建筑設計優化，提升建筑性能指標。

3.2智能化生產應用

項目涉及數萬件非標準構件制造，采用BIM技術指導構件智能化生產。鋼結構智能建造方面，運用Tekla軟件對復雜鋼結構構件尤其北拱空間桁架進行合理分段及拼裝節點深化設計，提供數字化加工數據，實現智能工廠全流程精準管控。雙曲絲帶幕墻制造過程中，運用三維激光掃描儀對施工現場進行掃描測量，生成三維點云模型與設計模型進行比對分析，確保幕墻構件制作精度。特殊功能空間精裝修采用一體化技術，運用Rhino軟件對北拱大空間多功能廳進行建模設計，將弧形天花鋁方通精確分段，實現墻面與頂面構件交接無縫銜接，保證裝飾效果完美呈現。建立構件生產質量追溯體系，實現生產全過程數字化管控。通過BIM技術驅動構件智能生產，顯著提升構件制造精度，降低材料損耗，保證施工質量。

3.3智能化施工應用

項目施工階段構建智慧工地管理體系，基于BIM技術開展智能化施工。運用4D模擬技術對地下室整體跳倉法施工進行模擬分析，預判立體交叉施工及總平面布置轉換問題。針對北拱大跨度空間桁架施工，采用MI-DAS精確建模輸出施工模擬數據，運用3DMAX進行吊裝施工模擬?；贐IM模型進行三維場地布置，通過Revit進行各階段施工總平面設計，分析物流運輸及設備部署合理性。搭建智慧工地管理系統作為數據集成樞紐，集成數字工地與勞務管理與安全管理與質量管理與物料管理等九大功能模塊，實現施工過程智能化管控。施工現場配備多種智能機器人，包括高精度測量機器人與墻面處理機器人與智能劃線機器人與通用物流機器人等，有效提升施工效率和質量。通過BIM技術驅動智能建造，促進施工組織標準化與精細化與智能化。

3.4智能化運維應用

項目運維階段構建智慧集成管理平臺，基于BIM模型實現建筑智能化運營維護。平臺整合建筑能耗監測與設備設施管理與安防監控與消防系統等多個子系統，形成一體化智慧管理體系。建立建筑能效評價模型：

EUI= （Ea+Em） A

式中：EUI—建筑能源利用指標， kW}·h/m2 Ea一年實際能耗，kW·h；Em—年管理能耗， kW？h；A 一建筑面積，

建立基于物聯網的智能感知系統，通過各類傳感器實時采集建筑運行數據，實現對建筑設備運行狀態與能源消耗與室內環境等參數的動態監測?；诖髷祿治黾夹g對采集數據進行深度挖掘，優化建筑運行策略，實現設備智能調控與能耗精細管理。同時搭建數字孿生平臺，將BIM模型與實時運行數據關聯，建立虛實映射機制，支撐設備預測性維護與空間智能管理與突發事件應急處置等功能，全面提升建筑運維管理水平。

4BIM技術應用成效評價

4.1工程質量提升成效

項目應用BIM技術能顯著提升工程質量管理水平。在設計階段，通過數字化協同設計減少專業碰撞 95% 以上，設計變更率降低 32% 。參數化設計技術提升復雜構件，深化設計精度，幕墻系統安裝誤差控制在 2mm 以內，滿足設計要求。在生產階段，BIM技術指導鋼結構智能制造，構件制作精度達到規范要求，一次驗收合格率 98% 。智能機器人應用使墻面膩子施工平整度誤差控制在1mm 以內，涂料噴涂均勻度達 95% 。三維激光掃描技術實現施工質量實時監測，測量精度達到 ±1mm ，構件安裝偏差控制在允許范圍內?；贐IM的質量管理系統實現施工質量全過程追溯，質量問題處理及時率達 100% ，返工率降低 75% ，工程質量評估獲得優良。

4.2施工效率提升成效

BIM技術推動項目施工組織智能化轉型，實現施工效率顯著提升（如圖2）。4D施工模擬技術優化施工組織方案，地下室整體跳倉法施工工期縮短15天。智能機器人施工將傳統人工墻面施工效率提升3倍，智能測量放線效率提升5倍?；贐IM的場地布置優化設備部署與材料周轉，施工現場物流配送效率提升 45% 。智慧工地管理系統實現勞務實名制管理，工人到崗率提升 25% 機械設備利用率提升 38% 。通過BIM技術應用，項目施工工期由原計劃24個月縮短至21個月，施工人員投入減少 22% ，機械臺班使用量減少 28% ，材料損耗率降低12% 。數字化管理降低施工成本，項目整體成本節約率達15% ，施工組織管理效率顯著提升。

4.3節能環保實施成效

基于BIM模型進行建筑性能分析，優化建筑朝向與立面設計，室內采光系數達標率 98% ，自然通風利用率提升 35% 。光伏系統年發電量達到 680000kW？h ，可再生能源利用率達到規范要求。通過BIM與物聯網技術結合，實現建筑能耗實時監測，供暖空調系統能耗較設計值降低 22% ，照明系統能耗降低 28% ，建筑能耗強度較同類建筑降低 25% （如表1）。施工過程采用智能噴淋降塵系統，揚塵監測達標率 100% 。建筑垃圾分類回收利用率達 85% ，施工廢水循環利用率達 90% 。項目獲得綠色建筑三星級運營標識，成為區域綠色建筑示范工程。

4.4智能管理創新成效

智慧集成管理平臺實現項目全過程數字化管理創新。設計階段實現多專業協同設計，設計效率提升 45% 方案優化周期縮短 30% 。生產階段建立構件智能制造質量追溯體系，構件生產周期縮短 25% ，生產效率提升42% 。施工階段智慧工地管理系統實現7大分項工程管理數字化，管理人員效率提升 35% ，現場管理問題處理時間縮短 50% 。運維階段數字孿生平臺支撐設備預測性維護，設備故障率降低 45% ，維護成本降低 32% 。通過BIM技術創新應用，項目管理實現智能化與數字化與精細化轉型，管理效率全面提升，創造管理效益2800萬元，樹立區域智慧建造標桿，獲得國家級BIM應用示范工程。

5結論

某發展大廈項自實踐證明，BIM技術在智慧綠色建筑中具有顯著應用價值。在設計階段實現參數化建模與性能化分析；在生產階段提升構件精度與降低材料損耗；在施工階段優化施工工藝與提高建造效率；在運維階段加強智能管理與節約能源消耗。未來應加強BIM技術與人工智能與大數據與物聯網等新技術融合創新，完善標準規范體系，建立信息共享機制，培養專業人才隊伍，持續推進智慧綠色建筑高質量發展。

參考文獻

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