




版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
基于文献研究法和归纳总结法的“BIM+绿色建筑”资源节约研究进展综述[摘要]BIM和绿色建筑是当前建筑业的研究热点,但前人对环保关注较多,对资源节约方面的研究较少,本文旨在探寻“BIM+绿色建筑”在资源节约视角下的研究进展。本文采用文献研究法和归纳总结法,收集分析中国知网和SCI的文献,并从多角度归纳阐述资源节约视角下“BIM+绿色建筑”的研究进展。此外,精炼文献过程中还应用VOSviewer软件进行相关文献可视化分析。得出结论:基于BIM技术的绿色建筑研究关注度越来越高;现有“BIM+绿色建筑”的资源节约研究重点关注其成本控制、质量控制、进度控制、安全控制、生命周期管理和应用状况;BIM技术的发展还存在着前期成本投入较大、数据缺乏互通性等限制。本文通过分析BIM在绿色建筑资源节约方面的研究进展,支撑信息领域与建筑业发展方向的融合,加快绿色建筑和BIM技术在我国的应用进程,并为今后的进一步研究提供资料和数据。[关键词]BIM;绿色建筑;资源节约;研究进展目录1绪论 绪论1.1研究背景近年来,我国的经济腾飞,科技水平日趋成熟,建筑业也得到了快速发展。但随着建筑体量越来越大,功能要求越来越复杂,建筑业呈现高消耗、低效率、污染大的态势ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>王寅海</Author><Year>2019</Year><RecNum>47</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[1]</style></DisplayText><record><rec-number>47</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">47</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>王寅海</author></authors><tertiary-authors><author>周勇,</author><author>肖军,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>基于BIM技术的绿色建筑环境效益分析</title></titles><keywords><keyword>建筑信息模型</keyword><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>全生命周期</keyword><keyword>环境效益</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><publisher>兰州理工大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[1]。其中,我国建筑业耗能达到总耗能的40%ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Shukra</Author><Year>2020</Year><RecNum>97</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[2]</style></DisplayText><record><rec-number>97</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="xtxferzs6w2aphesr08va9attwvrt2zdxrtz"timestamp="1620358780">97</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Shukra,ZahraAbdulhadi</author><author>Zhou,Ying</author></authors></contributors><titles><title>HolisticgreenBIM:ascientometricsandmixedreview</title><secondary-title>EngineeringConstructionandArchitecturalManagement</secondary-title></titles><periodical><full-title>EngineeringConstructionandArchitecturalManagement</full-title></periodical><dates><year>2020</year></dates><isbn>0969-9988</isbn><accession-num>WOS:000595105700001</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000595105700001</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1108/ecam-05-2020-0377</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[2],施工过程产生的垃圾是城市垃圾总量的30%~40%ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>毛志兵</Author><Year>2015</Year><RecNum>272</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[3]</style></DisplayText><record><rec-number>272</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1621307897">272</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>毛志兵</author></authors></contributors><auth-address>中国建筑股份有限公司;</auth-address><titles><title>推广BIM技术是推进绿色建造的重要手段</title><secondary-title>建筑</secondary-title></titles><periodical><full-title>建筑</full-title></periodical><pages>31-32</pages><number>16</number><keywords><keyword>BIM</keyword><keyword>集成应用</keyword><keyword>建筑行业</keyword><keyword>绿色建造</keyword><keyword>全生命期</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>0577-7429</isbn><call-num>11-1405/TU</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[3]。在经济发展和节能环保矛盾突出之际,绿色建筑开始逐渐受到各方的重视。根据我国国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019),绿色建筑是指在全寿命期内,节约资源、保护环境、减少污染,为人们提供健康、适用、高效的使用空间,最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。住房和城乡建设部《绿色建筑行动方案》和《建筑业发展"十二五"规划》中,明确将绿色建筑作为发展的重点内容ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>麻荣敏</Author><Year>2016</Year><RecNum>57</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[4]</style></DisplayText><record><rec-number>57</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">57</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>麻荣敏</author></authors><tertiary-authors><author>张协奎,</author><author>肖玉明,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>基于BIM技术的建筑工程绿色施工管理应用研究</title></titles><keywords><keyword>BIM技术</keyword><keyword>建筑工程</keyword><keyword>绿色施工</keyword><keyword>施工管理</keyword><keyword>环境保护</keyword></keywords><dates><year>2016</year></dates><publisher>广西大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[4]。绿色建筑旨在实现节能、节地、节水、节材和环境保护(即四节一环保),推进绿色建筑的普及就是推动建筑业的可持续发展。BIM是基于三维数字技术,集成建筑工程相关信息的工程数字化模型,对项目信息进行详尽的表达ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Zhang</Author><Year>2013</Year><RecNum>270</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[5]</style></DisplayText><record><rec-number>270</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1621307729">270</key></foreign-keys><ref-typename="BookSection">5</ref-type><contributors><authors><author>Zhang,Peng</author><author>Ma,Xiao-xia</author><author>Zhong,Jing</author><author>Ieee,</author></authors></contributors><titles><title>TheBIMinGreenArchitecturalDesignSoftwareInvestigation</title><secondary-title>2013ThirdInternationalConferenceonInstrumentation&Measurement,Computer,CommunicationandControl</secondary-title><tertiary-title>InternationalConferenceonInstrumentationMeasurementComputerCommunicationandControl</tertiary-title></titles><pages>830-833</pages><dates><year>2013</year></dates><isbn>978-0-7695-5122-7</isbn><accession-num>WOS:000359802100164</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000359802100164</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1109/imccc.2013.185</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[5]。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>徐志博</Author><Year>2019</Year><RecNum>274</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[6]</style></DisplayText><record><rec-number>274</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1621473685">274</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>徐志博</author><author>刘星</author><author>张瑜</author></authors></contributors><auth-address>中国电建市政建设集团有限公司;</auth-address><titles><title>BIM在深圳地铁12号线土建工程中的应用</title><secondary-title>建筑技术开发</secondary-title></titles><periodical><full-title>建筑技术开发</full-title></periodical><pages>233-238</pages><number>S1</number><keywords><keyword>BIM</keyword><keyword>土建施工</keyword><keyword>完整性</keyword><keyword>参数化</keyword><keyword>一体化</keyword><keyword>可视化</keyword><keyword>协调性</keyword><keyword>模拟性</keyword><keyword>优化性</keyword><keyword>可出图性</keyword><keyword>高效</keyword><keyword>准确</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1001-523X</isbn><call-num>11-2178/TU</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[6],通过BIM技术可以建立三维模型,提前模拟室内外环境和施工过程,实现项目的事前控制、动态控制、精准控制。BIM在国外经过多年的应用和发展已经比较成熟,但在国内,很多项目仅仅是利用BIM建模来进行直观观察,并没有充分发挥BIM的作用。如果说绿色建筑是我们要实现的目标,那么BIM就是实现目标的有力工具和手段。绿色建筑与BIM都聚焦于建筑的全生命周期ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>刘清</Author><Year>2016</Year><RecNum>63</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[7]</style></DisplayText><record><rec-number>63</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">63</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>刘清</author></authors></contributors><auth-address>中国建筑第八工程局有限公司西南分公司;</auth-address><titles><title>BIM在绿色建筑中的应用探析</title><secondary-title>四川水泥</secondary-title></titles><periodical><full-title>四川水泥</full-title></periodical><pages>122</pages><number>01</number><keywords><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>BIM技术</keyword><keyword>3D建模</keyword><keyword>模拟分析</keyword></keywords><dates><year>2016</year></dates><isbn>1007-6344</isbn><call-num>51-1456/TU</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[7],在工程的各阶段都能看到他们的影子,前者注重全生命周期的建筑性能,后者为评估建筑性能提供数据和信息的支持ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>孙薇莉</Author><Year>2015</Year><RecNum>66</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>66</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">66</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>孙薇莉</author></authors></contributors><auth-address>大连市建筑设计研究院有限公司;</auth-address><titles><title>BIM在绿色建筑中的应用探析</title><secondary-title>重庆建筑</secondary-title></titles><periodical><full-title>重庆建筑</full-title></periodical><pages>5-7</pages><volume>14</volume><number>02</number><keywords><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>BIM</keyword><keyword>技术支撑</keyword><keyword>全寿命周期</keyword><keyword>室外环境</keyword><keyword>室内环境</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>1671-9107</isbn><call-num>50-1150/U</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[8]。另外,绿色建筑不是单一专业或人员可以完成的,需要在建筑、结构、能源、环境、经济和其他多专业之间协作,进行集成化设计ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>潘珺强</Author><Year>2018</Year><RecNum>50</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[9]</style></DisplayText><record><rec-number>50</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">50</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>潘珺强</author></authors><tertiary-authors><author>方廷勇,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>以某公建为例基于BIM技术对绿色建筑评价分析</title></titles><keywords><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>BIM</keyword><keyword>评价准侧</keyword></keywords><dates><year>2018</year></dates><publisher>安徽建筑大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[9];而BIM能和很多冲突检查软件、能耗评估软件以及绿色评价软件兼容ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>熊慧</Author><Year>2019</Year><RecNum>43</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[10]</style></DisplayText><record><rec-number>43</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">43</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>熊慧</author></authors></contributors><auth-address>厦门工学院;</auth-address><titles><title>BIM技术在绿色建筑全寿命周期的应用研究</title><secondary-title>居舍</secondary-title></titles><periodical><full-title>居舍</full-title></periodical><pages>59</pages><number>25</number><keywords><keyword>BIM技术</keyword><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>全寿命周期</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1674-1900</isbn><call-num>11-5638/TS</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[10],可以很好的满足要求。故,二者究其本质是相辅相成,互相统一的。绿色建筑给BIM提供了展示平台,BIM为绿色建筑提供了技术支撑ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>孙薇莉</Author><Year>2015</Year><RecNum>66</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[8]</style></DisplayText><record><rec-number>66</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">66</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>孙薇莉</author></authors></contributors><auth-address>大连市建筑设计研究院有限公司;</auth-address><titles><title>BIM在绿色建筑中的应用探析</title><secondary-title>重庆建筑</secondary-title></titles><periodical><full-title>重庆建筑</full-title></periodical><pages>5-7</pages><volume>14</volume><number>02</number><keywords><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>BIM</keyword><keyword>技术支撑</keyword><keyword>全寿命周期</keyword><keyword>室外环境</keyword><keyword>室内环境</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>1671-9107</isbn><call-num>50-1150/U</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[8]。1.2研究目的及意义1.2.1研究目的根据我国国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019),绿色建筑评价指标体系由安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居5类指标组成。对于绿色建筑的研究,前人更加关注如何减少污染、降低对环境的影响,而在资源节约方面研究的文献较少。本文旨在从资源节约视角,通过对中外文献的收集和分析,掌握“BIM+绿色建筑”的研究进展,加快绿色建筑和BIM技术在我国的应用进程,为今后的进一步研究提供资料和数据。1.2.2研究意义(1)促进BIM技术在建筑业的应用BIM包含建筑信息模型(BuildingInformationModel)、建筑信息建模(BuildingInformationModeling)、建筑信息管理(BuildingInformationManagement)三个部分ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>孙陈俊妍</Author><Year>2017</Year><RecNum>56</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[11]</style></DisplayText><record><rec-number>56</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">56</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>孙陈俊妍</author><author>周根</author><author>葛宇佳</author><author>刘勇</author></authors></contributors><auth-address>浙江理工大学建筑工程学院;</auth-address><titles><title>BIM技术在可持续绿色建筑全寿命周期中的应用研究</title><secondary-title>项目管理技术</secondary-title></titles><periodical><full-title>项目管理技术</full-title></periodical><pages>65-69</pages><volume>15</volume><number>02</number><keywords><keyword>BIM技术</keyword><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>可持续发展</keyword></keywords><dates><year>2017</year></dates><isbn>1672-4313</isbn><call-num>11-5007/T</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[11],将其应用于工程,有利各参与方协同工作、相关信息的同步和无损传递,还可以实现建筑模型的可视化和精确化设计ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>黄牡丹</Author><Year>2015</Year><RecNum>65</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[12,13]</style></DisplayText><record><rec-number>65</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">65</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>黄牡丹</author></authors></contributors><auth-address>江西省城建设计研究院有限公司;</auth-address><titles><title>BIM技术在绿色公共建筑设计中的应用研究</title><secondary-title>江西建材</secondary-title></titles><periodical><full-title>江西建材</full-title></periodical><pages>48+53</pages><number>24</number><keywords><keyword>BIM</keyword><keyword>技术</keyword><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>寿命周期</keyword><keyword>室内环境</keyword><keyword>室外环境</keyword></keywords><dates><year>2015</year></dates><isbn>1006-2890</isbn><call-num>36-1104/TU</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite><Cite><Author>王知亮</Author><Year>2019</Year><RecNum>48</RecNum><record><rec-number>48</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">48</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>王知亮</author></authors></contributors><auth-address>汉中职业技术学院;</auth-address><titles><title>基于BIM的绿色建筑设计应用研究</title><secondary-title>现代物业(中旬刊)</secondary-title></titles><periodical><full-title>现代物业(中旬刊)</full-title></periodical><pages>120</pages><number>01</number><keywords><keyword>BIM</keyword><keyword>绿色建筑设计</keyword><keyword>应用研究</keyword></keywords><dates><year>2019</year></dates><isbn>1671-8089</isbn><call-num>53-1179/N</call-num><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[12,13]。现如今,需要把BIM理念应用在工程项目全生命周期的各个阶段,实现建筑业与信息领域的融合,推动建筑产业向数字化、信息化发展ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Xu</Author><Year>2017</Year><RecNum>21</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[14]</style></DisplayText><record><rec-number>21</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400388">21</key></foreign-keys><ref-typename="BookSection">5</ref-type><contributors><authors><author>Xu,J.</author></authors><secondary-authors><author>Yeh,W.C.</author><author>Zhao,L.</author></secondary-authors></contributors><auth-address>[Xu,Jiang]ZhengzhouUniv,SchManagement&Engn,Zhengzhou,PeoplesRChina. Xu,J(correspondingauthor),ZhengzhouUniv,SchManagement&Engn,Zhengzhou,PeoplesRChina. xujiang@</auth-address><titles><title>ResearchonApplicationofBIM5DTechnologyinCentralGrandProject</title><secondary-title>13thGlobalCongressonManufacturingandManagement</secondary-title><tertiary-title>ProcediaEngineering</tertiary-title></titles><pages>600-610</pages><volume>174</volume><keywords><keyword>BIM5Dplatform</keyword><keyword>visualization</keyword><keyword>collisiondetectionBIMintegration</keyword></keywords><dates><year>2017</year></dates><pub-location>Amsterdam</pub-location><publisher>ElsevierScienceBv</publisher><accession-num>WOS:000399998200078</accession-num><urls><related-urls><url><GotoISI>://WOS:000399998200078</url></related-urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/eng.2017.01.194</electronic-resource-num><language>English</language></record></Cite></EndNote>[14]。(2)推进绿色建筑的发展绿色建筑虽然是当今建筑业的一大发展方向,但由于我国进行相关研究的时间较短,很多方面有待进步。我国《绿色建筑评价标准》对绿色建筑的要求涉及到各专业、各阶段,比较分散,如果没有一个集成的平台和精准的数据信息,很难对绿色建筑进行正确评价。而BIM凭借其协调性和模拟性,可以集成各专业信息,在项目各阶段对建筑进行定性和定量评估。利用BIM技术,绿色建筑的理念可以从规划设计阶段介入工程,众所周知,项目进行时间越久,设计变更的成本和难度越大,因此绿色建筑评价时间点的前置尤为重要ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>兰晶晶</Author><Year>2016</Year><RecNum>61</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[15]</style></DisplayText><record><rec-number>61</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="erp9fzexia9rzqerr5txafpaxtdpwpddrt5x"timestamp="1620400722">61</key></foreign-keys><ref-typename="Thesis">32</ref-type><contributors><authors><author>兰晶晶</author></authors><tertiary-authors><author>李启明,</author></tertiary-authors></contributors><titles><title>基于BIM技术的绿色建筑评价与优化研究</title></titles><keywords><keyword>绿色建筑</keyword><keyword>评价体系</keyword><keyword>BIM</keyword><keyword>贝叶斯网络</keyword><keyword>优化方法</keyword></keywords><dates><year>2016</year></dates><publisher>东南大学</publisher><work-type>硕士</work-type><urls></urls><remote-database-provider>Cnki</remote-database-provider></record></Cite></EndNote>[15]。本文阐明BIM在绿色建筑中的研究进展,有助于推动绿色建筑的深化研究,科学地促进绿色建筑的落实和发展。1.3研究内容(1)介绍绿色建筑、BIM的概念和现状。(2)通过CNKI和SCI检索文献,对文献进行初步精炼,筛选出相关文献和重点文献,并对初始数据进行分析。(3)将中英文的相关文献导出,进行格式转换和简单处理,利用VOSviewer软件生成聚类视图和密度视图,对中英文文献的关键词分别进行共现分析。(4)精读重点文献,从成本控制、质量控制、进度控制、安全控制、生命周期管理和应用状况方面对其中重要且关注度较高的内容进行研究要点阐述和归纳。(5)阐述笔者在文献分布和研究内容方面的发现,分析BIM在绿色建筑资源节约中应用的优缺点和局限性,指出“BIM+绿色建筑”在资源节约方面面临的挑战和未来前景。1.4研究技术路线及方法1.4.1研究技术路线本文的技术路线如图1所示。图1技术路线图1.4.2研究方法(1)文献研究法。本文从知网和SCI分别检索关于“BIM绿色建筑资源”和“BIMGreenbuilding”的期刊、学位论文、会议、图书等文献材料,为本文的研究背景、目的及意义、研究进展分析提供文献支持。(2)归纳总结法。本文通过浏览文献题目及摘要对文献进行精简,提炼出有关BIM、绿色建筑、节约资源的相关文献,通过全篇精读选出重点文献,对其中的要点内容进行概述总结。2数据收集与分析2.1数据来源本文数据来源为中国知网(CNKI)和SCI(WebofScience),其中,中文文献来源于中国知网,英文文献来源于SCI。 2.2初始检索结果在中国知网,以主题为检索项,以“BIM”、“绿色建筑”、“资源”为关键词进行高级检索,检索范围为中文文献,时间范围不限,检索日期为3月2日。检索获得中文文献共计174篇。在SCI,以主题为检索项,以“BIM”、“Greenbuilding”为关键词进行检索,检索范围为英文文献,时间范围不限,检索日期为2月28日。检索获得英文文献共计222篇。2.3文献精炼在知网检索得到的174篇中文文献中,通过浏览题目及摘要,选择同时涉及“BIM”、“绿色建筑”、“资源”相关内容的文献,列为相关文献,得到相关文献30篇;再精读相关文献的全文,选择其中与主题密切联系或有研究意义的文献作为重点文献,得到重点文献23篇(见表1)。在SCI检索得到的222篇英文文献中,通过精炼检索结果功能,去除artshumanities研究领域,剩余文献221篇;再浏览题目及摘要,选择同时涉及“BIM”、“Greenbuilding”、“Resource”相关内容的文献,列为相关文献,得到相关文献37篇;之后精读相关文献的全文,选择其中与主题密切联系或有研究意义的文献作为重点文献,得到重点文献24篇(见表1)。表1文献检索情况检索方式中/英文文献数相关文献数重点文献数(CNKI)主题:BIM
+主题:绿色建筑
+主题:资源时间:不限1743023(SCI)title:(BIMGreenbuilding)时间:不限2223724合计39667472.4初始数据分析2.4.1CNKI初始数据分析通过分析知网检索得到的174篇中文文献发现,从2010年至今,发表文献的数量总体呈上升态势(见图2)。其中,2013年到2016年,发表文献的数量急速上涨,从5篇/年到28篇/年;2017、2018年,这个趋势开始停滞甚至倒退;但2019年发表文献数量又开始增长。174篇文献中有20余篇获得国家自然科学基金、国家科技支撑计划、建设部科学技术计划项目等基金的支持(见图3),可见,我国逐渐开始重视BIM和绿色建筑的研究,现如今,将两者结合起来是建筑业的一个重要研究方向。图2知网文献发表年度分布图图3知网文献基金分布图知网文献除了围绕BIM、绿色建筑展开之外,主要的主题还有绿色施工、绿色建筑设计、全生命周期等等(见图4),可以看出,当前的研究重点是绿色建筑的设计和施工,而对运营阶段研究较少,而运营期才是建筑全生命周期中时间最长的一个阶段,这部分空缺需要继续深入研究进行填补。此外,超过半数的文献分布于建筑科学与工程学科,还有一些文献涉及到计算机、经济、环境等多种学科(见图5),直观地体现了绿色建筑的实现需要各专业人员协同设计,而BIM技术所构建的高兼容性平台,正是促使绿色建筑落地的优良工具。图4知网文献主要主题分布图图5知网文献学科分布图2.4.2SCI初始数据分析基于SCI检索得到的222篇英文文献分析发现,发表文献数量的趋势是局部曲折、总体上升(见图6)。2008年出现了第一篇关于“BIM+绿色建筑”的文献;自2008年到2011年,关注该方向的文献较少,从2012年开始,研究“BIM+绿色建筑”的文献数量逐步增长;然而到了2018年,发表文献23篇,比2016、2017年有所减少,文献数量出现反复现象,之后的2019年,发表了50篇文献,文献数量又攀上新高峰。可见,BIM和绿色建筑一步步走进大众视野并逐渐占据焦点位置。图6SCI文献发表年度分布图在这些文献中,大多数文献类型是article和meeting,此外还有17篇归类为review(见图7),所属学科有sciencetechnology、technology、lifesciencebiomedicine、socialsciences、physicalsciences、artshumanities(见图8),其中,涉及物理科学或人文艺术的文献数量较少。可以发现,检索得到的文献中很多属于会议文献(ProceedingsPaper),会议文献专业性强、针对性强,可以及时反映该领域的新成果以及学科发展趋势,所以,当前全球建筑业对于BIM和绿色建筑研究的重视可见一斑。图7SCI文献类型分布图图8SCI文献学科分布图SCI文献的研究方向与工程、建筑施工技术、环境科学及生态学息息相关,另外还涉及到计算机、经济、地理、数学等领域,具体主题词见柱状图(见图9)。涉及学科众多,可以体现出“BIM+绿色建筑”的集成性和协同性。图9SCI文献研究方向分布图
3基于VOSviewer的数据分析3.1数据处理将知网筛选得到的30篇中文相关文献作为基础数据,通过中国知网的文献导出格式功能,以EndNote格式导出;将导出文件再导入EndNoteX9,通过EndNoteX9的文献导出功能,转换成RIS格式;将RIS格式的文件导入VOSviewer中,进行关键词共现分析,设置关键词出现的最小次数为1,并对一些同义词进行合并,如:合并“bim”和“bim技术”,合并“全生命周期”和“全寿命周期”等,最后生成关键词共现图。将SCI筛选得到的37篇英文相关文献作为基础数据,通过SCI的标记结果列表导出功能,以纯文本格式导出;将文件导入VOSviewer中进行关键词共现分析,设置关键词出现的最小次数为1,剔除无意义的关键词“ve”,对同义词进行合并,如:合并“bim”和“buildinginformationmodel”、“buildinginformationmodeling”、“bimtechnology”等,合并“architecture”和“construction”……最后生成关键词共现图。3.2中文文献关键词共现及讨论关键词聚类视图(NetworkVisualization)以“绿色建筑”和“BIM”为中心,延展出“绿色施工”“全生命周期”“公共建筑”“应用”等关键词,这些关键词又与其他关键词组成不同的聚类(cluster)。其中,绿色施工的聚类包含环境保护、节约资源、进度模拟等关键词;全生命周期的聚类涉及到成本控制、环境效益、层次分析法,还与室内环境、室外环境有联系;公共建筑的聚类则涉及节能设计、计算机辅助建筑设计(CAAD)。此外,还有一些与“绿色建筑”和“BIM”连接的关键词,没有形成聚类,比如“建筑能耗”、“可持续发展”、“节能节材”、“贝叶斯网络”等。(见图10)图10中文文献关键词聚类视图观察图11发现,“绿色建筑”和“BIM”为黄色,“全生命周期”、“室内环境”、“绿色施工”等关键词为黄绿色。在关键词密度视图(DensityVisualization)中,每个点的颜色代表其周围元素的密度大小,一个点周围元素数量越多、元素的权重越高,该点的颜色就趋近于黄色;反之,则趋近于蓝色。故,上述关键词颜色偏黄,代表其出现的频次多,热度高。图11中文文献关键词密度视图通过关键词共现视图可以发现,在关于“BIM+绿色建筑”的研究中,讨论较多的有项目全生命周期的环境效益和成本控制效果,绿色施工在节能环保方面的作用,绿色公共建筑的设计和推广等。前人的研究已经涉及到BIM在绿色公共建筑中的应用,但对新建住宅或住宅改造等方面的BIM应用关注不多;关于BIM在绿色建筑全生命周期的研究,不少文献对BIM在设计阶段的应用进行探索,但对BIM在运营阶段起到的作用着墨寥寥;从节约资源视角来看,BIM技术多被应用在能耗分析上,而节水、节地、节材方面的研究较少。3.3英文文献关键词共现及讨论关键词聚类视图(NetworkVisualization)以“buildinginformationmodeling”和“greenbuilding”为中心,周围的关键词有“impact”、“energysaving”、“energysimulation”、“greenbuildingratingsystems”等,它们也组成了不同大小的聚类。其中,impact的聚类涉及到distributedgeneration、sustainableenergy等关键词;energysaving的聚类包含buildingenvironmentalefficiencymodel、greenbuildingenvelope、energy-savingexterior;energysimulation的聚类与energyefficiency、energeticcertification相关;greenbuildingratingsystems聚类中包括leedrating、certificationsystem等关键词。(见图12)图12英文文献关键词聚类视图由关键词密度视图(DensityVisualization)可以看出,“buildinginformationmodeling”和“greenbuilding”周围关键词数量最多且较重要,“architecture”、“performance”、“design”、“energyconsumption”、“sustainabledesign”等关键词出现频次也较多。(见图13)图13英文文献关键词密度视图结合聚类视图和密度视图可以发现,这些文献很重视BIM在能源方面的应用,在很多关键词中均有体现,比如进行能源认证、能耗模拟,评估温室气体排放、能耗效率,塑造节能外观等,这证明建筑业对节能环保非常重视,而对于绿色建筑来说,对节能环保的重视有助于推动其发展和落实。另外,关键词中多次出现可持续的概念,包括可持续材料、可持续设计、可持续建筑、可持续城市等。其中,可持续建筑是指减少建筑对环境的影响、节约能源和水,并为居住者的健康和舒适做出贡献的建筑ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[16],它与绿色建筑一样,都在资源节约、环境宜居方面做出卓越的贡献。要想发展绿色建筑或可持续建筑,建立明确的绿色建筑评价体系也很重要,关键词中就有提及美国的LEED认证。以美国、英国为首的西方国家对绿色建筑的研究开始时间比较早,其评价体系也比较成熟,我国现在实行的是2019年发布的第三版《绿色建筑评价标准》,其内容还有待完善和调整。
4重点文献内容分析通过对重点文献的精读,归纳出其中较重要且关注度较高的内容进行阐述与分析,包括成本控制、质量控制、进度控制、安全控制、生命周期管理和应用状况等方面。4.1“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的成本控制现有研究大多从选材、模拟施工、实时监控等方面进行成本控制(管理成本、材料成本等),部分研究引入价值工程进行辅助。例如,吴浩麒和田园(2017)认为基于BIM技术的5D施工模拟,得到可视化效果,降低了返工及管理成本;Po-HanChen(2019)提出通过构建BIM和WMS(webmapservice)集成模型,选择合适的材料,编制运输计划,降低材料采购成本;ZhenminYuan(2020)在研究中引入价值工程,提出了基于BIM-VE的绿色建筑围护结构优化理论框架,讨论绿色建筑围护结构的生命周期成本;Taibing
Wei和Yuxin
Chen(2019)认为BIM工具结合价值工程可以更好地优化设计,重点是找到符合绿色建筑评价和业主要求的平衡点;覃晓艳(2020)指出利用BIM在施工阶段提取某部分工程量,与实际工程量相比,分析得出工程量偏差,进行精细化管理,节约成本。4.2“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的质量控制在提高绿色建筑质量方面,当前研究大多从施工角度入手,通过选择合适的施工技术、施工材料、施工方案等来保证施工质量。此外,还有学者提出推行预制构件来进行质量控制。例如,ZHULi(2011)提出利用BIM技术将大尺寸、复杂构件在工厂预制,再到现场组装,可以提高建筑产品的质量;JiangXu(2017)指出利用BIM模拟施工过程,调整优化施工顺序和方法,编制最优的施工方案,从而保证施工质量;党宏伟(2019)希望通过BIM来分析管理施工技术、比较建筑材料的质量、建立严格的施工标准,从而改善绿色建筑的整体质量;覃晓艳(2020)指出利用BIM模型可以跟踪记录施工现场材料、设备,消除不确定因素,监控施工质量。4.3“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的进度控制现有研究大多通过模拟施工、实时调整时间计划来实现进度控制,也有学者提出缩减深化设计阶段从而节约时间。例如,栾忻雨(2017)利用BIM技术安排砌体墙和地砖的排列方式和排布位置,缩短深化设计阶段,压缩工程进度;吴浩麒和田园(2017)提出利用BIM模拟施工、碰撞检测,节省后期管线冲突之后增加的返工时间,优化施工流程,严格控制施工进度;方凯(2020)提出将每月的实际施工进度与模拟的施工进度进行对比,及时调整进度计划,从而精准控制施工进度。4.4“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的安全控制现有研究主要从施工阶段和运营阶段的安全管理入手,有学者提出利用BIM建立安全监控管理系统和设备维护信息库,进行安全控制。例如,ChenyaLiao(2012)在运营阶段使用BIM技术建立设备维护信息库,可以减少运营阶段突发事件的出现频次,增强其应急响应能力,提高建筑物的安全性能;ZhenshuangWang(2015)基于RFID和BIM,构建施工现场安全监控管理系统,从而实现多方协同参与的数字化、智能化安全管理;覃晓艳(2020)指出利用BIM模型可以建立安全防护系统,通过第三人漫游论证,满足安全防护设施需求计划,保证施工安全。4.5“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的生命周期管理从现有研究来看,很多学者阐述了BIM技术在项目的规划设计、施工、运营、改造各阶段的作用。例如,熊慧(2019)指出BIM和绿色建筑在时间节点上相符合,在项目的全生命周期都可以采用,其核心功能也可以起到互补作用;王知亮(2019)指出绿色建筑设计的理念在于设计阶段的低成本,利用BIM实现精准化设计,提高效率,降低重复修改成本;马俊东(2019)指出在施工阶段利用BIM进行资料管理和施工仿真,提高了施工管理的效率,使施工管理向精细化、科学化发展;龚亦凡(2016)指出利用BIM在项目规划阶段进行日照、风环境分析及景观模拟,在设计阶段进行结构力学分析、造价信息统计,在施工阶段进行可视化交底、施工模拟,在运营阶段进行空间管理、资产管理等;YujieLu(2017)提出在设计阶段进行建筑性能分析和模拟,施工阶段利用BIM技术减少材料浪费、减轻环境影响,运营阶段集成建筑数据、进行能源管理,改造或翻新阶段自动准确地估算项目废料数量。然而,现有研究大多重视设计阶段,较少关注其他阶段。有学者已明确指出我国基于BIM技术的绿色建筑设计存在协同问题,如吴浩麒和田园(2017)及孙陈俊妍(2017)都认为不应仅在绿色建筑的设计阶段应用BIM,应扩展到全生命周期,且需要加强应用的综合性;王赟钫和李乐佳(2018)认为当前绿色建筑设计存在设计方式落后,过程缺乏协作性等问题。此外,党宏伟(2019)还认为我国绿色建筑设计方面,能量和材料的利用率还比较低,需要进一步提高。4.6“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的应用状况对于BIM在绿色建筑资源节约方面的应用,现有研究一般从节地ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[10,11,17-20]、节能ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[21-31]、节水ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[8,20,32,33]、节材ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[13,17,34-39]等方面进行阐述。其中,前人对节能的研究较多,部分研究从利用可再生能源方面入手,通过布置合理的建筑朝向、墙窗比、围护结构来提高可再生能源的利用率;部分研究主张利用BIM进行能耗评估,从而提高节能效率。例如,F.H.Abanda(2016)通过BIM软件进行测试,证明建筑朝向对建筑能耗的影响巨大;康雅琼(2018)提出构建科学的建筑物的朝向和墙窗比,加强对自然光的利用,降低人工光源利用度,降低灯具的成本和运营阶段电能消耗量;ZhenminYuan(2020)提出通过布置合理的绿色建筑围护结构,降低HVAC(Heating,VentilationandAirConditioning)系统的能耗,从而达到节约人工能源的目的;Yi-ZiWang(2013)和李雪玲(2019)提出利用BIM建模,结合气象数据,进行能耗评估,降低能耗。现有研究还从建筑布局和施工场地规划方面入手实现节地。例如,王赟钫和李乐佳(2018)提出利用BIM模拟分析周边环境和建筑物情况,根据模拟效果调整方案,从而改善建筑物的采光、自然通风等情况,优化建筑物的朝向、造型及楼栋的排列方式,确立最优的建筑布局,节约土地资源;熊慧(2019)认为BIM的模拟性有助于确定合理的施工现场场地规划、交通流线组织关系、大型机械设备规划布局,从而科学地管理施工用地。节水方面,现有文献大多从非传统水源利用、科学布置管网、安装节水器具方面进行研究。例如,麻荣敏(2016)提出合理利用雨水和基坑降水进行道路降尘、混凝土养护等,提高非传统水源利用率,节约市政管网供水的用量;方凯(2020)提出通过BIM进行虚拟施工,模拟施工现场用水情况,根据结果确定管网的管径大小和铺陈位置等,科学布置施工现场的供水管网;YujieLu(2017)提出利用BIM技术,估算建筑运营期用水量,评判节水器具的节水效率。节材方面,当前研究大多从材料运输和施工阶段入手,有学者提出利用BIM编制建材配置计划和建材运输计划。例如,孙薇莉(2015)认为利用BIM技术可以快速计算出各类材料的用量,做出符合评价标准的建材配置;吴浩麒和田园(2017)提出提高可循环材料的利用率,利用BIM进行钢筋下料,优化余料分配方案,节约建筑用材;Po-HanChen(2019)提出在建材运输过程中,利用BIM合理规划各类材料的运输路线和每次的运送量,尽可能缩短材料运输的距离,降低材料运输费用。此外,齐萍(2019)提出利用BIM分析建筑物室内的噪音、光环境、通风等情况并进行调整,改善绿色建筑室内环境;魏逸飞(2016)提出利用BIM模型得到的内部空间状况,进行室内装修设计,多角度观察空间变化。然而,当前研究大多聚焦于新建建筑、忽略了改造项目,节水效率也有待提升,如:孙陈俊妍(2017)认为BIM技术和绿色建筑应用的项目类型局限于新建的大型建筑、而忽视了已有建筑的绿色改造项目,利用BIM技术进行采光能耗分析居多、忽视在选材方面的应用;ZhenLiu(2019)认为目前缺乏节水设计的决策工具,希望通过水网设计优化、冲突检测、BIM与智能设备和传感器的结合等方式,提高BIM技术在节水方面的效率;王知亮(2019)认为BIM技术存在软硬件不足等问题,以后希望在建筑设计中扩大应用。
5讨论通过数据收集与分析,可以发现文献分布情况如下:(1)2008年开始,有学者开始主张将BIM和绿色建筑结合在一起进行研究;随着时间推进,“BIM+绿色建筑”的研究热度逐渐提升,每年在CNKI和SCI发表的相关文献数量偶有停滞但总体呈上升趋势;至2020年,共有396篇中英文文献;(2)“BIM+绿色建筑”的相关研究涉及建筑、计算机、经济、环境等领域知识,专业协同难度较大;(3)基于BIM的绿色建筑资源节约研究中,建筑能耗、全生命周期、绿色施工等方面的关注度较高。通过对“BIM+绿色建筑”在资源节约方面的研究内容进行分析,可以发现:(1)成本控制方面,强调利用BIM选材和仿真施工,降低材料成本和管理成本;与此同时,研究还提出引入价值工程,以更好地优化设计、控制成本;(2)质量控制方面,现有研究主张利用BIM提前模拟,优化施工方案,控制施工质量;另外,预制大型构件也被认为有助于提升建筑产品质量;(3)进度控制方面,强调利用BIM模拟施工进度,及时调整优化施工流程,压缩工程工期;(4)安全管理方面,强调通过运用BIM技术建
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