建筑业对资源环境的负面影响巨大。据欧洲建筑协会估测,全球建筑行业消耗的总能源约为 50%,造成的土地损失约为80%,消耗的水资源约为50%,产生的空气污染约为 50%,其中产生了约48%的固体废弃物、42%的温室气体和50%的空气污染,是造成地球环境危机的主要来源。近年来,我国城乡房屋建筑面积快速增长,预计到 2030 年底,将达到 850 亿平方米,在房屋建筑中,超90%均是高能耗建筑。中国现阶段的快速发展使得中国一跃成为仅次于美国的全球第二大能源消耗国。在能源和环境问题形势日益严峻的今天,国家坚持绿色发展理念。“十四五”期间,我国提出力争在 2030 年实现碳达峰和 2060 年实现碳中和目标,“绿色发展 +生态优先”成为引领我国经济发展的大方向,其中“绿色发展”理念成为根本遵循和方向指引。因此发展绿色建筑,深入贯彻“四节一环保”理念,为人类提供健康、舒适、高效的生活空间与居住环境,实现人与自然和谐共生,是有效改善我国人居环境、降低建筑能耗、解决能源问题和实现建筑业可持续发展的根本途径。
绿色建筑有着信息量大、来源广泛、存储分散、类型复杂、能耗控制要求高等特点,而 BIM (Building Information Modeling)的出现打破了传统建筑业固有的管理和技术模式,实现了信息共享,可以提高项目精细化管理和工程效率。作为能够高效传递信息,提升数据管理的数据交互平台, BIM 使建筑物各阶段相关属性信息数字化,保障了可计算建筑规划设计、施工、运营阶段等信息的内在统一,为绿色建筑发展提供了新的思路和机遇。 BIM 应用于绿色建筑中,能够有效消除各阶段间的“信息孤岛”问题,实现绿色管理与绿色技术间的平衡。此外, BIM 作为一种信息化技术,其应用于绿色建筑的全生命期中可以更加有效地实现绿色建筑的节能减排和保护环境目的,更加有力地推动绿色建筑发展。
尽管绿色建筑与 BIM 结合是我国建筑业发展和转型的大势所趋,但目前针对 BIM 应于绿色建筑中的研究和实践尚在起步阶段, BIM 应用的价值测量、内涵分析及系统性认识都存在不足,需要进一步深入研究。另外,施工阶段对于绿色建筑项目的重要性不言而喻。它是将绿色建筑设计理念转化为现实的关键步骤,直接决定了建筑能否真正实现节能环保、资源高效利用和环境保护等目标。同时,施工阶段的质量控制和安全管理也直接影响到绿色建筑项目的长期性能和居住舒适度。因此,加强施工阶段的管理和控制是绿色建筑项目成功的关键。基于此,本文在绿色建筑视角下对施工阶段 BIM 技术应用价值主体进行界定并对价值要素进行梳理打分。研究结果有助于在绿色建筑施工阶段对应用 BIM 进行决策与管理,以实现 BIM 在绿色建筑应用中的价值最大化。
文献综述与理论基础
2.1 文献综述
既有学者的研究发现,建筑能源模型、室内外环境质量、碳排放分析和评估是 BIM 在绿色建筑中应用的关注焦点。 Hao Gao 等人通过研究,提出了基于 BIM的建筑能源模型(MEM)评估方法; Z.Pezeshki 等人研究认为 BIM 信息数据库的发展是 MEM 模型的基础, BIM 和 MEM 模型之间互操作性的缺失将导致在建筑项目整个生命周期中,可持续、高效的能源项目开发和交付的困难。 Wong 等人通过审阅比较绿色建筑中 BIM 应用的文章,发现大多数相关研究都围绕着设计和施工阶段。在施工阶段,绿色建筑 BIM 主要涉及对施工过程的碳排放、噪声污染、资源消耗、废气废水等进行控制。例如通过提取 BIM 模型相关数据来测量在建造过程中的二氧化碳排放,提出减少相关碳排放的方法途径;上海中心受益于基于 BIM 的生命期数据管理方法,实现了4%的材料浪费率,远远低于中国的平均水平。
在可持续发展、绿色建造的指导下, BIM 与绿色建筑的结合已经成了未来建筑业发展的大趋势,因此 BIM 技术在绿色建筑中的应用价值已然成为当前学术界所关注的重点。通过 BIM 可以准确、深入、全面地分析建筑能耗,设计人员可以适当地调整建筑的性能设计,使建筑物的环境性能增加,特别是利用自然能源设计建筑物的侧面使其外表面的能源性能得以增加。在施工阶段,已有学者采用 BIM 将构建好的建筑模型与进度、预算、资源、施工组织等重要信息进行全方位的实时联系,实现项目“三控三管一协调”,最大限度保障整个施工项目管理的多元化和精细化,进一步提高建筑整体施工质量以及施工效率,实现建筑工程项目施工从开始到结束全过程的有效管控以及建筑资源的合理化利用。
在对 BIM 的应用价值研究方面,许多学者已经发现了 BIM 以其高度集成化、优越的模拟性和良好的交互性,在绿色建筑项目规划、设计、施工、运营等阶段中资源的合理配置与方案的优化上具有较大的优越性,但目前绿色建筑 BIM 尚在起步探索阶段。多数研究都只是针对具体案例项目的单一技术进行笼统的应用建议,缺少系统性深入研究,同时因研究周期短,对于如何量化 BIM 应用价值做出评价与内涵分析的问题研究十分缺乏。
2.2 理论基础 价值理论是社会科学的基础理论之一,价值问题是关于社会事物之间价值关系的运动与变化规律的科学问题。本研究旨在对绿色建筑施工阶段中 BIM 应用价值这一科学问题进行研究,因此需要对价值的内涵、特征、主要相关理论进行阐述,以期确定本研究的理论基底。 2.2.1 价值的内涵 从不同学科、不同时间、不同地区对价值进行界定,往往会得到不同的定义。通常来说,价值属于关系范畴,是指客体能够满足主体需求的一种效用关系,表示客体的本质、属性和作用与主体需求间的一种特定关系。 2.2.2 价值的特征 价值是内涵丰富的复杂概念。通过对已有研究的总结,概括为表 1 。其中,价值的主体性,是指价值因主体而异的特征,脱离了主体的价值是不存在的;价值的客观性指价值关系的产生、发展及实现取决于客体本身所固有的结构、成分和属性;价值的多维性是指价值主体的结构和需求是复杂的和多维的;价值的社会历史性是指价值总是产生和存在于社会历史之中,有着深刻的社会内容。
(表 1 价值的特征) 2.2.3 价值相关理论 价值主体和价值客体。价值主体通常是指在一定社会环境中的从事实践和认识活动的人。客体是指主体实践和认识活动所指向的对象。 价值与价值关系。价值是关于主体和客体之间的相互关系、反映主体和客体之间价值关系的一个哲学概念;价值关系是产生价值的基础,是主体和客体之间双向相互作用的效应关系。价值关系并不等于价值。 价值评价。价值评价指价值主体对于价值客体所形成的价值关系和所具有的价值属性进行的评价。
对BIM技术价值主体的界定
BIM应用的客体是绿色建筑。根据价值理论,在评价绿色建筑不同阶段 BIM 应用价值时应考虑各价值主体的影响。 BIM应用价值主体在一定程度上影响着绿色建筑项目应用的个体、群体及机构。在施工阶段, BIM 应用核心价值主体偏向于拥有技术的利益方。
依据 BIM 在绿色建筑全流程中应用价值主体定义,通过文献分析和问卷调查对 BIM 应用价值主体进行初选。问卷发放对象主要是对绿色建筑和 BIM 领域行业的专家、教师与博士生共 200 人。首先使他们明确 BIM 应用价值主体的定义,然后请他们提出符合这一定义的价值主体。经统计筛选,共收到问卷 131 份,有效问卷 115 份。
根据调查,排在前 9 位利益相关者的认可度均在70%以上,如下图所示。因此,本文选取70%作为关键价值主体的入选标准。问卷结果初步表明,绿色建筑施工阶段 BIM 技术应用的关键价值主体包括:建设单位、投资单位、勘察/设计单位、施工单位、运营公司、最终用户、社会公众、项目所在地周围社区、监理/咨询单位。

(绿色建筑施工阶段BIM技术应用价值主体的问卷调研结果)
3.2 BIM技术价值主体界定 借鉴多维细分法和 Mitchell 评分法,经过问卷编撰、反复修改及专家论证,本文确定了绿色建筑施工阶段 BIM 技术应用关键价值主体分类研究的调查问卷,问卷要求受访者针对该阶段 BIM 应用关键价值主体,分别从主动性、影响力、利益性三个维度进行 1~10 分的评价测度,再依据得分情况进行分类。问卷调查对象主要为 BIM 技术应用的利益相关者,通过现场发放和电子邮件的方式进行,共发放问卷 200 份,回收 182 份,有效 163 份,有效问卷回收率81.5%。 问卷结果表明,在主动性、影响力、利益性三个维度上,绿色建筑施工阶段 BIM 技术应用价值主体的分类结果如表 2 所示。 在施工阶段,根据表 2 得出的各价值主体在不同维度上的评分值情况,得到 9 类关键价值主体的分类结果: 核心价值主体(得分小于 4 分)。建设单位、施工单位、勘察 /设计单位、周围社区为该阶段的核心价值主体。 一般价值主体(得分介于 4~6 分之间)。监理单位、投资单位为该阶段的一般价值主体。 边缘价值主体(得分大于 6 分)。运营单位、最终用户为该阶段的边缘价值主体。
(表 2 绿色建筑施工阶段 BIM技术应用价值主体的三维分类结果) 施工阶段 BIM 技术价值要素分析
4.1 价值要素提炼
本文通过梳理大量 BIM 技术应用于绿色建筑中的相关文献,并结合 BIM 技术应用实际案例,在绿色建筑规划设计阶段从 BIM 技术应用核心价值主体角度,初步提炼得到各价值主体的价值要素如表 3 所示。
4.2 价值要素评分
通过问卷对绿色建筑施工阶段 BIM 应用各核心价值主体的价值要素进行筛选,受访人员针对各价值主体的价值要素进行评分,问卷采用李克特五级量表正向评分。
价值要素的选取主要依据三个准则:①选择均值大于 3 的指标,以便能够更有效地测试问卷的有效性和真实性;②问卷中各指标得分的标准差小于确定其样本容量时所用样本的标准差;③为了确保本次问卷的有效性和真实性,在问卷发放前与相关专家进行座谈,探讨问卷需要修正之处。通过网络和现场发放的方式,共发放问卷 203 份,收回 182 份,有效问卷 169 份,有效问卷回收率 83.25%。
最终得到施工阶段各核心价值主体的主要价值要素评分如表 4 至表 7 所示,包括建设单位、施工单位、勘察/设计单位、工程所在地周围社区。
结语
在全球环保意识与可持续发展理念不断提升的背景下,绿色建筑已成为建筑行业的主流趋势。 BIM 技术,这一前沿的建筑信息建模手段,在绿色建筑的规划、设计、建造以及维护管理中均表现出显著的优势。
(表 3 绿色建筑施工阶段BIM 应用核心价值主体价值要素初选结果)

(表 4 绿色建筑施工阶段核心价值主体建设单位价值要素)

(表 5 绿色建筑施工阶段核心价值主体施工单位价值要素)

(表 6 绿色建筑施工阶段核心价值主体勘察/设计单位价值要素)

(表 7 绿色建筑施工阶段核心价值主体工程所在地周围社区价值要素)
基于价值理论,本文采用文献梳理与问卷调研的方法对绿色建筑施工阶段 BIM 技术应用价值主体进行了界定,同时进一步梳理清楚了各价值主体的价值要素并进行评分分析。具体而言,对于绿色建筑施工阶段 BIM 技术应用的价值主体界定,我们通过文献分析和问卷调查对 BIM 技术应用价值主体进行了初选,而后进一步借助问卷,从主动性、影响力、利益性三个维度上进行问卷评分。而后,基于文献梳理本文提炼了绿色建筑施工阶段的价值要素,进而基于李克特量表对各核心价值主体的价值要素进行评分分析。
结果表明绿色建筑的施工阶段中, BIM 技术应用的核心价值主体为建设单位、施工单位、勘察 /设计单位、周围社区,一般价值主体为监理单位、投资单位,边缘价值主体为运营单位、最终用户。其中,对各核心价值主体的要素评分结果显示,对于建设单位而言,排名前三的价值要素为:现场施工安全有序,无重大周边环境污染事故,绿色能源技术的应用;对于施工单位而言,排名前三的价值要素为:无重大的安全事故,成本、质量、工期符合预期,及时付款并获得预期利润,现场安全文明施工;对于勘察 /设计单位而言,排名前三的价值要素为:设计图纸具有良好的可施工性,获得应有的利润,成本、质量、工期符合预期;对于主体工程所在地周围社区而言,排名前三的价值要素为:施工过程中不破坏已有的生态、自然环境,注重社区的安全,最小限度影响生产、生活。
未来,随着 BIM 技术的不断发展和完善,其在绿色建筑项目施工阶段的应用将更加广泛和深入。同时,随着绿色建筑理念的深入人心和环保意识的不断提高, BIM 技术将在绿色建筑领域发挥更加重要的作用,为建筑行业的可持续发展做出更大的贡献。(作者单位:李张苗、孙占琦,中建科技集团有限公司;洪竞科、赵青悦,重庆大学管理科学与房地产学院)

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