基于BIM技术的装配式混凝土绿色公共建筑应用研究

来源：智能建筑与智能城市

公共建筑作为国家供给与社会服务的主体，其经济发展状况、技术水平与质量在相当程度上也是国家发展的重要标志。为全面总结中国公共建筑项目实施取得的成果，客观评价项目实施的效果和影响推动公共建筑能效提升的发展。文章针对BIM技术、装配式混凝土、绿色建筑提出明确定义，并且在绿色公共建筑设计使用上提出明确要求。

1 引言

目前，我国在公共建筑能效提升技术应用方面还存在一些问题，主要表现为实施建筑节能与能效提升措施的资源不足，导致公共建筑行政、管理人员对于经济、高效、节能、低碳的建筑技术决策困难，限制了我国公共建筑能效提升工作的规模化发展。

2 绿色建筑含义

在建筑行业中采用绿色建筑设计，主要涉及环保、节约能源、节省建筑材料、节省水资源等，不仅能改善人类居住环境，人们的健康也得到了保障。

绿色建筑中所说的“绿色”并不是指传统概念中简单的通过园林绿化工程增加整个住宅小区绿化面积的方式，它是一种建筑设计中提出的创新概念，主要阐述了建筑设计中要注重不破坏自然环境，建筑群应该最大限度地利用自然可再生资源，进而达到最大限度实现基本生态平衡的目的。由于建筑所在地域环境、地质、日照、气候不同，各地区经济发展水平存在差异，因而，绿色建筑要因地制宜，保障在全寿命建设周期内碳排放达标，人们居住的环境要绿色、舒适、环保。建筑的选材也要保证绿色环保、质优安全，充分利用风能和光能等可再生资源，使我国建筑业早日达到碳达峰及碳中和。

3 BIM技术与装配式混凝土

3.1 BIM技术

BIM技术指的是信息建筑模型，该技术能够对与建筑工程有关的信息数据进行充分利用。在此基础上创建建筑模型，通过数字化技术创建一个与真实性能相仿的模型。BIM技术采用三维数字技术，可以有效采集处理项目信息，使其转变为直观的数据模型，并且在工程领域中应用广泛，建筑施工效率极大提高（见图1）。对BIM技术的熟练使用，可避免施工建设影响周边环境，满足环保绿色理念。BIM技术能够实现建筑项目内部结构说明的精确性和客观性，并依据整体布局的变化而改变，使设计的相关工作更加合理严谨。BIM技术可以有效实现资源和知识的远程分享，加快信息交流，并且提供大量数据支撑。BIM技术具备可协调性、可视化、可绘制等优势。对于协调优势，可将建筑信息共享至多个设计人员与系统，确保建筑设计的连贯性，还可提升作业效率，加强建筑设计品质。通过应用BIM技术，可将原有二维设计，转变为三维设计，有效作用于建筑工程前期的考察与设计。

3.2 装配式混凝土

预制装配式构件是装配式建筑混凝土构件的简称，是由预制构件为主体与受力构件经安装后联接而成的建筑砼构件（见图2）。装配式建筑与钢筋砼结合是中国当前建筑工程结构发展的主要方向之一，它促进了我国建设工业化的进展。与现浇建筑工法比较，由于装配式PC结构更便于建设绿色建筑，也因此比装配式建筑施工结构更能满足绿色建筑的节土、节能、节材、节水和环保等特点，减少了对自然环境的直接影响，包括减少噪声、防止扬尘、降低空气污染、清洁运输、降低对场地的干扰，节约水、电、材等环境资源与能耗，贯彻了可持续发展的基本原则。

4 BIM技术在绿色公共建筑的应用

近年来，在装配式混凝土绿色公共建筑当中，BIM技术得到广泛应用。通过施工现场可视化技术使工程项目更加直观立体，使各参与人员更生动了解项目，提高管理层与基层人员的管理和交流；三维场地管理技术可以模拟施工地段的整体分布情况。利用Navisworks软件中工期进度功能，通过构件碰撞检查装配式混凝土绿色公共建筑的困难问题，通过模型动画、模拟设备安装、4D进度编排等展示项目多维场景，实时调整进度计划，给项目进度管理提供支撑。而Lumion平台的实时3D可视化技术（见图3），通过软件导入BIM模型，利用软件功能的可视化，快速便捷地制作项目视频及图片的渲染，进行模型的实时视频观看，便于施工合理进行。

4.1 BIM技术在建筑材料中的应用

利用BIM技术可以对工程物料和资源进行合理汇总，同时拥有大量的数据库，可以在短时间内准确统计工程物料和资源的总用量，精确计算工程物料的消耗和资源总量。此外，通过BIM技术还可以对暖通、给排水、建筑结构设计等多种工作进行高效集成，同时具备了方案检测的特点（见图4）。所以，通过BIM技术还可以减少工程建筑材料浪费，甚至是返工状况的出现，更符合绿色建筑设计中资源节约的特点。

4.2 BIM技术在建筑水资源中的应用

使用BIM技术创建建筑模型，依据当地景象和降雨强度导入模型，通过计算公式，得出精确的数据资料库（见图5）。数据库中包含的信息能够为雨水采集工作的开展提供可靠数据支持。在雨水采集信息数据的基础上，根据地方地貌，明确径流系数及其他信息，精确集雨量，为方案设计工作的开展提供支持。

4.3 BIM技术在室内外环境中的应用

将BIM技术应用在绿色公共建筑设计之中，能够为用户营造良好的氛围，并能将多样化节能技术应用在项目的设计及建造过程中，对建筑行业的绿色发展产生促进作用[2]。室外结构的设计要以预防污染，增加建筑受自然光照射面积和时长为主。使周围环境和建筑达到最佳平衡点（见图6）。采用BIM技术还原周边环境，根据具体模拟状况开展建筑设计的调整工作，以此确保建筑外部结构的节能、环保，从根本上减少设计问题。

5 装配式技术在绿色公共建筑的应用

①构件的工业化，提高建筑构件的加工精度，促进工程技术标准的统一与完善，以提升公用工程的效益和品质水平（见图7）。

②节约环保，使用装配式工艺技术可避免传统施工的噪音和灰尘，同时具备优异的节能与环境保护特性，满足现代公共建筑的基本要求。

③效率高、劳动强度低，装配技术主要使用大中型施工机械设备，选择吊挂工艺能有效提升施工效能、减轻工人劳动强度。

④装配式建筑构件是加工、运输、组装一气呵成的，减少了二次加工，省时省力，保证工期。

⑤装配式技术促使各部门相互交流配合，及时解决各种难题，缩短施工工期、减少工序，节约成本。

6 结语

公共建筑节能工程作为中国建筑节能领域的关键组成部分，有着单位建筑面积能耗高，节约潜能大的特征，是中国建设领域推进碳达峰、碳中和的重点领域。科学合理地应用BIM技术，对绿色公共建筑的发展有着重大意义，不但能够提高建筑设计的可视化程度，还可以提高节能环保的设计效率。

（责任编辑：何雯丽）