基于BIM技术的大型交通建筑绿色设计运用探讨

周智超 范征宇

摘要：为提高城市综合交通效率并减少能源消耗，我国正大力发展高速铁路和城际轨道交通。作为城市交通的核心，以铁路客运站房为代表的大型交通建筑的建设需求攀升。与此同时，我国“十三五”与“十四五”规划均提出要进一步加大对公共建筑的节能减排力度。BIM技术作为一种现代数字化工具，在大型建筑绿色设计中具有显著优势，可以高效设计复杂的空间布局与结构形式，同时通过参数化建模和自动化分析，提高设计质量与节能性能。此外，BIM技术支持仿真分析大型高铁站建筑内部人流、货流、空气流等动态过程，为优化出行体验、提高通行效率与舒适度提供依据。在绿色节能设计方面，BIM技术可以精确评估与预测建筑全生命周期能耗，有助于在设计阶段明确节能目标和实施策略。文章首先概述大型交通建筑和BIM技术的基本概念，其次分析BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的优势，接着探讨基于BIM技术的大型交通建筑绿色设计工作流程，并深入研究BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的创新应用，以期为未来研究提供新思路。

关键词：大型交通建筑；绿色建筑；BIM技术

中图分类号：TU248.1 文献标识码：A 文章编号：1004-9436（2023）13-00-03

基金项目：本论文为2017—2021年度科学技术部重点研发计划课题“地域气候适应型绿色公共建筑设计技术体系”成果，项目编号：2017YFC0702303

0 引言

随着城市化进程的加速和经济的快速发展，大型交通建筑作为现代城市和区域交通网络的重要组成部分，对于提升出行便捷程度、促进经济增长具有重要意义［1］。然而，这类建筑在带来诸多好处的同时，也面临资源消耗、环境污染和生态破坏等挑战，因此，绿色设计理念和技术的应用成为大型交通建筑发展的关键。

BIM（建筑信息模型）技術作为一种现代数字化工具，已在建筑行业得到了广泛应用，为设计、施工、运营与维护等各个阶段的工作提供了强大的支持。本文将重点探讨BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的运用，以期为大型交通建筑的可持续发展提供借鉴［2］。

1 大型交通建筑和BIM技术概述

1.1 大型交通建筑的定义与特点

大型交通建筑是指在城市和区域交通网络中承担重要高速铁路交通功能的，具有较大规模和复杂功能以及高技术要求的交通设施建筑［3］。这类建筑规模庞大，通常占地面积广阔且建筑体量巨大，承载着大量的旅客流量和高速列车班次；功能复杂，需要满足旅客出行、列车调度、设施维护、商业服务等多种功能需求，功能布局复杂且要求高效；此外，还有较高的技术要求，涉及多种专业技术，如交通工程、结构工程、设备工程等，必须具备高度的技术整合能力；而且运营管理要求严格，需要实现高效、安全、便捷运营与维护。同时，在规划、设计、建设和运营过程中，要充分考虑大型交通建筑对社会和环境的影响，并采取相应的绿色设计理念和策略，以实现建筑的可持续发展［4］。

1.2 BIM技术的应用现状

BIM技术在当今的建筑行业已得到了越来越广泛的应用。作为一种数字化工具，BIM技术在各个阶段的建筑项目中发挥着重要作用，包括设计、施工、运营与维护［5］。通过创建一个集成的三维模型，BIM技术能够帮助建筑师、工程师和施工团队实现更精确的设计和更高效的资源分配。

同时，BIM技术还有助于实现绿色建筑和可持续发展目标，如采用节能减排设计、材料优化以及评估生命周期成本和环境影响。尽管BIM技术在全球范围内得到了广泛应用，但不同地区、不同企业的应用程度和深度仍存在差异，部分地区和企业仍面临技术应用、人员培训和管理变革等方面的挑战。总体来说，BIM技术在建筑业的应用现状表明了其对提高项目效率、降低成本、减少风险和促进可持续发展的巨大潜力。

2 将BIM技术运用到大型交通建筑设计中的优势

BIM技术在大型高铁站建筑绿色设计中有多方面的优势，为打造节能、环保、高效的交通建筑提供了有力支持。高铁站作为交通枢纽，承担着运输大量客流与货流的任务，因此在设计中要充分考虑人流、货流的组织管理，以及出行体验、通行效率与舒适度的提升。

针对大型高铁站建筑的特点，BIM技术能够实现复杂空间布局与结构形式的高效设计［6］。通过创建集成的三维模型，实现了设计、施工与运营各阶段信息的高效共享与协同，有助于提高设计质量、降低成本和缩短工期。同时，BIM技术通过参数化建模和自动化分析，提高了设计质量与节能性能。

此外，BIM技术支持对大型高铁站建筑内部人流、货流、空气流等动态过程的仿真分析。这对于优化出行体验、提高通行效率与舒适度具有重要意义。通过研究人流，可以合理设置出入口、通道、扶梯等设施，避免拥挤与混乱。

在大型交通建筑的绿色节能设计方面，BIM技术可以精确评估与预测建筑全生命周期能耗，有助于在设计阶段明确节能目标和实施策略［7］。同时，BIM技术支持集成设计与优化建筑系统，如在供暖、通风、空调、照明等方面实现节能措施的协同应用。

此外，BIM技术还可利用大数据和人工智能技术，分析与挖掘历史设计、施工、运营数据，为绿色设计提供丰富的参考依据和智能决策支持。因此，BIM技术在大型高铁站建筑绿色设计中的运用，为建设节能、环保、高效的交通建筑提供了有力支持［8］。

3 基于BIM技术的大型交通建筑绿色设计工作流程

3.1 项目启动阶段

在项目启动阶段，首先要明确项目的绿色设计目标和策略，包括项目的节能、环保、可持续性等方面的需求。同时，项目团队要详细研究和分析涉及的法规、标准和要求，以确保项目符合相关规定。

在此阶段，还要对项目团队成员进行BIM技术培训，使他们熟悉BIM工具的使用方法和设计流程。为了确保项目顺利进行，应建立一个高效的协同工作机制，促进团队间的沟通与合作。

3.2 概念设计阶段

在概念设计阶段，设计团队应根据项目的绿色目标，初步确定建筑的功能、空间布局、建筑形式等基本要素。运用BIM技术进行参数化建模，设计团队可以快速探索和评估不同的设计方案。在这个阶段，可以初步分析建筑的能耗、材料利用、生态环境影响等，为后续进行详细的性能分析奠定基础。

3.3 方案设计阶段

在方案设计阶段，设计团队要深入研究建筑的能耗、材料利用、生态环境影响等，以实现绿色设计目标。运用BIM技术，可以进行多维度的性能分析和优化。例如，可以模拟分析建筑的外皮性能、空调通风系统以及照明系统，从而优化设计方案。同时，关注建筑内部的人流、货流、空气流等动态过程，以提高通行效率和舒适度。

3.4 设计深化阶段

在设计深化阶段，设计团队要详细设计建筑的结构、设备、材料等。利用BIM技术，实现建筑系统的集成设计与优化，确保各系统协同工作并实现绿色目标。此外，BIM技术可以辅助设计团队进行冲突监测，避免在施工阶段出现问题，从而提高施工质量和效率。

3.5 施工阶段

在施工阶段，BIM技术发挥着至关重要的作用。通过BIM模型，施工团队能够获得详尽的施工图纸和精确的构件信息，从而确保施工顺利进行。利用BIM技术还可以实时监控施工过程，包括施工进度、成本和资源管理等。通过这些功能，施工团队可以更好地控制项目的时间、质量和预算。此外，施工团队能够依托BIM技术辅助监测冲突，提高施工效率。

3.6 运营与维护阶段

在运营与维护阶段，BIM技术同样具有重要价值。BIM模型包含丰富的建筑设备信息和维护手册，有助于运营团队更高效地管理和维护设备。此外，收集和分析建筑运行数据，可以实时监测和优化建筑的能耗、设备性能等，确保建筑持续满足绿色目标。BIM技术还可以辅助运营团队进行设施改造和升级规划，促进团队可持续发展。

4 BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的创新应用

4.1 虚拟仿真与优化

在大型交通建筑绿色设计中，BIM技术的虚拟仿真功能发挥着关键作用。通过BIM技术模拟和分析建筑能耗、环境影响以及人流动态，设计团队可以在早期预测建筑性能。在这个基础上，可以有针对性地调整设计方案，以实现绿色设计目标。同时，虚拟仿真还能帮助设计团队避免不必要的返工，提高设计效率。

4.2 集成设计与协同工作

BIM技术在大型交通建筑绿色设计中支持多学科、多领域的集成设计，促进各专业团队之间的协同工作。通过BIM技术，设计团队可以利用统一平台共享信息，解决跨专业的问题。这有助于确保建筑的整体性能满足绿色目标，同时提高设计质量和效率。

4.3 智能控制与节能管理

BIM技术与建筑智能控制系统相结合，实现实时监控和优化大型交通建筑能耗。例如，联动控制空调、照明等系统，可以降低建筑能耗，实现绿色运营。此外，智能控制系统还可以根据建筑内部的实际使用情况，自动调整设备运行参数，进一步提高能源利用效率。

4.4 数字孪生与运维管理

在大型交通建筑的运营与维护阶段，BIM技术可用于创建数字孪生模型，为运营团队提供有力支持。通过数字孪生，运营团队可以实时监测建筑设备的运行状态，预测设备故障，并采取相应的维护策略。这有助于降低运维成本，达到建设绿色建筑的目标。

4.5 可持续材料与资源循环利用

在大型交通建筑绿色设计中，BIM技术能够帮助设计团队全生命周期管理建筑材料，从而选择更具可持续性的材料。利用BIM技术，团队可以分析各种材料的环境影响和耐久性，从而作出更环保的选择。此外，BIM技术还可以支持建筑施工过程中的资源循环利用，减少建筑垃圾和浪费，减少对环境的影响。通过这些方式，实现对建筑材料的绿色管理和使用。

4.6 信息透明与利益相关者参与

BIM技术在大型交通建筑绿色设计中实现了信息的透明化和共享，使利益相关者能更好地参与到建筑项目的各个阶段。设计团队、施工团队、运营团队等可以在统一平台共享信息，共同解决问题，确保实现项目的绿色目标。

此外，BIM技术还可以向公众开放项目信息，让公众了解建筑的绿色理念和实践，从而增强项目的社会责任感和可持续性。由此可知，BIM技术有助于实现大型交通建筑绿色设计的全过程参与和管理。

5 结语

通过研究相关理论和实践可以看出，BIM技术在大型交通建筑绿色设计中具有显著优势，能够有效提高设计质量，降低建筑能耗，并实现绿色建筑目标。基于BIM技术的大型交通建筑绿色设计工作流程为设计团队提供了一种全新的设计方法，有助于实现建筑项目的全生命周期管理。同时，BIM技术在大型交通建筑綠色设计中的创新应用也为实现建筑的节能、环保和可持续发展目标提供了有力支持。

然而，BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的运用仍然面临一些挑战。例如，BIM技术在实际运用中可能会遇到技术、管理和协同方面的问题。为了充分发挥BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的作用，未来的研究和实践应当进一步加强跨学科和跨领域的合作与协同，提高设计团队的BIM技术运用能力，推动BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的广泛应用。

总而言之，BIM技术为大型交通建筑绿色设计开辟了一条创新之路，有望成为绿色建筑领域的重要发展方向。在未来的研究和实践中，应不断探索BIM技术在大型交通建筑绿色设计中的可能性，以期为实现交通建筑事业的可持续发展作出更大的贡献。

参考文献：

［1］ 翁凯，孙红峰，魏英洪. BIM在铁路站房中的应用及发展前景［C］//天津大学，天津市钢结构学会.第十五届全国现代结构工程学术研讨会论文集. 2015：1478-1483.

［2］ 李金龙，王欣南，刘东升，等. BIM技术在城市轨道交通工程设计中的研发与应用［J］.低温建筑技术，2019，41（7）：126-129.

［3］ 沈中伟.轨道交通枢纽综合体设计的核心问题［J］.时代建筑，2009（5）：27-29.

［4］ 杨瑞. BIM技术在建筑设计中的应用探析［J］.建筑工程技术与设计，2016（23）：85-87.

［5］ 夏海山，张灿，金路.绿色交通建筑设计创新与BIM技术应用［J］.华中建筑，2016，34（3）：128-131.

［6］ 常方祎.基于BIM技术下的轨道交通建筑（高架车站）设计应用探究［D］.西安：西安建筑科技大学，2021.

［7］ 张向前.试析交通建筑设计创新与BIM技术应用［J］.城市建筑，2020，17（26）：105-106.

［8］ 赵铭. BIM在轨道交通建筑设计中的运用探讨［J］.绿色环保建材，2018（4）：90.

作者简介：周智超（1997—），男，河南驻马店人，硕士在读，系本文通讯作者，研究方向：绿色建筑设计与节能。

范征宇（1985—），男，江苏苏州人，博士，副教授，研究方向：绿色建筑技术。