BIM技术在绿色施工中的节能管理

下面将介绍以绿色施工为目的、以BIM技术为手段的施工阶段节地、节水、节材、节能管理。

（一）节地与室外环境

节地不仅是施工用地的合理利用，设计前期的场地分析、运营管理中的空间管理同样包含在内。BIM技术在施工节地中的主要应用内容有场地分析、土方量计算、施工用地管理及空间建设用地管理等，下面将分别进行介绍。

1.场地分析

场地分析是研究影响建筑物定位的主要因素，是确定建筑物的空间方位和外观、建立建筑物与周围景观联系的过程。BIM技术结合地理信息系统（GIS），对现场及拟建的建筑物空间数据进行建模分析，结合场地使用条件和特点，能够做出最理想的现场规划、交通流线组织关系。利用计算机可分出不同坡度的分布及场地坡向，预测地域发生自然灾害的可能性，区分可适宜建设与不宜建设区域，对前期场地设计有着至关重要的作用（见图7-14）。

图7-14　场地布置分析

2.土方量计算

利用三维场地合并模型，直观查看场地挖填方情况，对比原始地形图与规划地形图得出各区块原始平均高程、设计高程、平均开挖高程，最后计算出各区块挖、填方量。

3.施工用地管理

建筑施工是一个高度动态的过程。随着建筑工程规模的不断扩大以及复杂程度的不断提高，施工项目管理变得极为复杂。施工用地、材料加工区、堆场也随着工程进度的变换而调整。BIM技术的4D施工模拟技术可以在项目建造过程中合理制订施工计划、精确掌握施工进度，优化使用施工资源以及科学地进行场地布置。

（二）节水与水资源利用

在施工过程中，水的用量是十分巨大的，混凝土的浇筑、搅拌、养护都要用到大量的水，机器的清洗也需要用水。一些施工单位由于在施工过程中没有计划，肆意用水，往往造成水资源的大量浪费，不仅浪费了资源，也会因此受到处罚。所以，在施工中节约用水是势在必行的。

BIM技术在节水方面的应用体现在协助土方量的计算，模拟土地沉降、场地排水设计，分析建筑的消防作业面以及设置最经济合理的消防器材。利用BIM技术，可以对施工过程中用水过程进行模拟，如处于基坑降水阶段，肥槽未回填时，采用地下水作为混凝土养护用水，使地下水成为喷洒现场降尘和混凝土罐车冲洗用水。也可以模拟施工现场情况，编制详细的施工现场临时用水方案，使施工现场供水管网根据用水量设计布置，采用合理的管径、简捷的管路，有效地减少管网和用水器具的漏损。例如，在工程施工阶段采用BIM技术对现场雨水收集系统进行模拟，根据BIM场地模型，合理设置排水沟，将场地分区进行放坡硬化，避免场内积水，并最大化收集雨水，存于积水坑内，供洗车系统等循环使用。

（三）节材与材料资源利用

基于BIM技术，可重点从钢材、混凝土、木材、模板、围护材料、装饰装修材料及生活办公用品材料七个主要方面进行施工节材与材料资源利用控制。通过5D-BIM安排材料的合理化采购，建筑垃圾减量化，可实现循环材料的多次利用，钢筋配料、钢构件下料以及安装工程的预留、预埋，管线路径的优化等，同时根据设计的要求结合施工模拟，可达到节约材料的目的。BIM技术在施工节材中的主要应用内容有管线综合设计、复杂工程预加工预拼装、物料跟踪等，下面将分别进行介绍。

1.管线综合设计

目前，功能复杂、大体量的建筑、摩天大楼等机电管网错综复杂，在大量的设计面前很容易出现管网交错、相撞及施工不合理等问题，加之以往人工检查图纸比较单一，不能同时检测平面和剖面的位置。BIM软件中的管网检测功能能够为工程师解决这个问题。检测功能可生成管网三维模型，并应用于建筑模型中。系统可自动检查出“碰撞”部位并标注，这样便使得大量的检查工作变得简单。空间净高是与管线综合相关的一部分检测工作，基于BIM信息模型对建筑内不同功能区域的设计高度进行分析，查找不符合设计规划的缺失，将情况反馈给施工人员，以此提高工作效率，避免错、漏、碰、缺的出现，减少原材料的浪费（见图7-15）。(www.xing528.com)

图7-15　某工程机电管线综合

2.复杂工程预加工预拼装

复杂建筑形体（如曲面幕墙及复杂钢结构）的难点在安装，尤其是复杂曲面幕墙，由于组成筋墙的每一块玻璃面板形状都有差异，给幕墙的安装带来一定的困难。BIM技术最拿手的是复杂形体设计及建造应用，可针对复杂形体进行数据整合和验证，使得多维曲面的设计得以实现。工程师可利用计算机对复杂的建筑形体进行拆分，拆分后利用三维信息模型进行解析，在电脑中进行预拼装，分成网格块编号，进行模块设计，然后送至工厂按模块加工，再送到现场拼装即可。同时，数字模型可提供大量建筑信息，包括曲面面积统计、经济形体设计及成本估算等。

3.基于物联网物资追溯管理

随着建筑行业标准化、工厂化、数字化水平的提升以及建筑使用设备复杂性的提高，越来越多的建筑及设备构件通过工厂加工并运送到施工现场进行高效组装。根据BIM模型得出的进度计划，可以提前计算出合理的物料进场数目。

（四）节能与能源利用

以BIM技术推进绿色施工、节约能源、降低资源消耗和浪费、减少污染是建筑发展的方向和目的。节能在绿色环保方面具体有两种体现：一是帮助建筑形成资源的循环使用，主要包括水能循环、风能流动、自然光能的照射，科学地根据不同功能、朝向和位置选择最适合的构造形式；二是实现建筑自身的减排，构建时以信息化手段减少工程建设周期，运营时能够满足使用需求，保证最低的资源消耗。

在方案论证阶段，项目投资方可以使用BIM来评估设计方案的布局、视野、照明、安全、人体工程学、声学、纹理、色彩及规范的执行情况。BIM甚至可以做到建筑局部的细节推敲，迅速分析设计和施工中可能需要应对的问题。另外，BIM还包含建筑几何形体的很多专业信息，其中包括许多用于执行生态设计分析的信息，能够很好地将建筑设计和生态设计紧密联系在一起。如此，设计将不单单是体量、材质、颜色等，也是动态的、有机的，有利于建筑师在设计前期把握建筑的各项性能。

建筑系统分析是对照业主使用需求及设计规定来衡量建筑物性能的过程，包括机械系统如何操作、建筑物能耗分析、内外部气流模拟、照明分析、人流分析等涉及建筑物性能的评估。BIM结合专业的建筑物系统分析软件避免了重复建立模型和采集系统参数。BIM可以验证建筑物是否按照特定的设计规定和可持续标准建造，通过这些分析模拟，最终确定、修改系统参数甚至系统改造计划，以提高整个建筑的性能。

（五）减排措施

利用BIM技术可以对施工场地废弃物的排放、放置进行模拟，以达到减排的目的，具体方法如下。

（1）用BIM模型编制专项方案，对工地的废水、废气、废渣的三废排放进行识别、评价和控制，安排专人、专项经费，制订专项措施，减少工地现场的三废排放。

（2）根据BIM模型对施工区域的施工废水设置沉淀池，进行沉淀处理后重复使用或合规排放，对泥浆及其他不能简单处理的废水集中交由专业单位处理。在生活区设置隔油池、化粪池，对生活区的废水进行收集和清理。

（3）禁止在施工现场焚烧垃圾，采用密目式安全网、定期浇水等措施减少施工现场的扬尘。

（4）利用BIM模型合理安排噪声源的放置位置及使用时间，采用有效的噪声防护措施，减少噪声排放，并满足施工场界环境噪声排放标准的限制要求。

（5）生活区垃圾按照有机、无机分类收集，与垃圾站签合同，按时收集垃圾。