基于BIM的建筑改造项目生命周期环境影响评价研究

发布时间：2020-03-28 07:39

【摘要】：我国在进行快速城镇化的过程中建造了大量的建筑,同时也消耗了大量的自然资源和能源,给生态环境造成了巨大的破坏,因此控制建筑行业导致的环境影响显得尤为迫切。随着我国城镇化进度的深入推进,建筑改造项目将会是建筑行业中很大一部分市场,因此减少这部分项目导致的环境影响是控制未来建筑行业环境影响的重要手段。生命周期评价(Life Cycle Assessment,LCA)方法可以对建筑产品全生命周期各个阶段造成的潜在环境影响进行综合分析和评价,为建筑设计和施工提供信息反馈,从而使得建筑改造设计与施工技术人员可以改进和优化建造与后期运维的各种实施方案。但是,建筑改造项目的改造过程涉及到复杂多样建筑材料和施工工艺,后期的建筑运营、维护、拆除、建筑垃圾处理等过程都涉及到多种类型的资源消耗和固体废物排放,并且期间还可能存在着多种情景和处理方式,这使得建筑改造项目的LCA实施变得非常困难。近些年来,建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)的发展使得建筑的生命周期数据管理变得更加容易,这为建筑改造项目LCA的实施带来了巨大的便利性。然而,目前基于BIM的建筑LCA主要针对新建建筑,很少有研究应用BIM对建筑改造、建筑运营、建筑维护、建筑拆除、建筑垃圾处理等过程的数据收集和处理问题进行全面而深入的研究。因此,研究BIM在建筑改造项目LCA中的应用,量化建筑改造项目的生命周期环境影响,并将这些结果反馈到建筑改造方案优化和比选显得尤为必要。本研究的目的是建立基于BIM的建筑改造项目LCA方法,通过量化建筑改造项目的生命周期环境影响,分析和识别导致建筑生命周期环境影响负荷的主要过程和因素,从而为建筑改造设计与施工提供信息反馈。首先,本研究通过文献综述对建筑LCA的研究现状进行了全面系统的梳理和分析,并深入探讨了将BIM应用于建筑LCA所具有的价值以及建筑改造项目LCA面临的独特性问题,从而为本研究奠定理论和方法基础。其次,建立了基于BIM的建筑改造项目LCA方法,详细分析了建筑改造项目生命周期清单分析的数据需求以及BIM在提供这些数据方面的可能性。然后,结合目前BIM在我国的实践特点,对既有建筑BIM模型的创建方法进行了对比分析,并且建立了应用BIM核算改造施工、建筑运营、建筑垃圾处理等过程资源消耗的方法,从而实现了BIM模型的“一模多用”。最后,基于本研究建立的方法体系,对一个办公楼改造项目进行了案例研究。在案例中,BIM工具被用于量化建筑改造施工、建筑运营、建筑拆除与建筑垃圾处理等环节的资源、能源以及固体废弃物。中国本土的LCA工具eFootprint和生命周期数据库CLCD被用于该办公楼改造项目的LCA模型构建和生命周期环境影响评价。基于环境影响评价结果,对该改造项目的不同阶段、不同分项分部工程以及不同建筑材料导致的潜在环境影响进行了对比分析,同时对使用阶段为实现不同功能而消耗的能源之间的环境影响进行了比较。本研究表明,应用BIM进行建筑改造项目LCA可以有效辅助建筑改造项目的生命周期清单数据收集,从而改善建筑改造项目LCA需要大量时间和人力成本的局限性。此外,通过创建较为精确的既有建筑BIM模型,应用各种BIM工具对建筑改造项目生命周期的各阶段进行分析和模拟,可以为建筑改造项目LCA提供更加全面准确的数据支撑。这使得建筑改造项目LCA的计算结果更具有代表性和可信度,从而更好地指导建筑技术人员进行改造方案设计和改造施工,进而提高整个建筑改造项目生命周期的环境生态效益。
【图文】：

图 2.3 建筑改造项目环境影响与生命周期的关系Fig.2.3 The relationship between environmental impact and life cycleBIM 的概念与技术体系 BIM 的概念美国的 Chuck Eastman 于 30 年前首次提出了建筑信息模型（Bmation Modeling, BIM）的基本概念。根据他的定义，建筑信息模型应当所有的信息，如构件几何信息模型、功能特征信息、构建材质参数信息

图 3.6 在 eFootprint 软件中建立生命周期模型Fig. 3.6 Building the life cycle model in the eFootprint software3.5 LCA 结果与解释根据以上的清单分析与生命周期清单数据库等对相应的建筑改造项目环境影响指标进行计算，可以对建筑改造项目生命周期范围内消耗能源和资源所导致的潜在环境影响进行评价和对比，并做出相应的解释。应用这些评价结果可以实现一下应用：① 关键环境影响过程的识别。建筑改造项目的体量和改造的规模都具有很大的不确定性，，因此需要对改造项目生命周期内各阶段导致的环境影响进行对比，从而识别出对建筑生命周期环境影响最大的阶段和环境影响指标。在此基础上，可以对这一过程进行更进一步分析从而找出改进方案。② 评估建筑构件或建筑材料的环境影响。由于建筑改造过程中使用的材料多种多样，不同的建材导致的环境影响存在着巨大的差别。通过对不同建材的环境影
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F426.92

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 钟志彦;;BIM技术在花木老集镇改造基地1号地块商品住宅项目的应用[J];城市住宅;2015年11期

2 王长波;张力小;庞明月;;生命周期评价方法研究综述——兼论混合生命周期评价的发展与应用[J];自然资源学报;2015年07期

3 沈琳;李希胜;李明瑞;李红;;基于BIM-LCA的建筑环境影响评价方法[J];森林工程;2015年01期

4 刘文华;王英姿;陈跃涛;;利用BIM技术进行的高校既有建筑能耗特征提取与节能改造策略优化[J];建筑技术;2014年11期

5 张顺宇;;BIM技术在建筑改造结构设计中的应用初探[J];中国勘察设计;2014年11期

6 王润生;王泉;徐静;;BIM技术在钢结构工业建筑改造中的应用[J];青岛理工大学学报;2014年05期

7 韩青苗;张文超;傅小里;;夏热冬暖地区居住建筑生命周期碳排放量特征与分析[J];建筑经济;2014年09期

8 王同军;;BIM技术——中国铁路工程建设信息化事业的新篇章[J];铁路技术创新;2014年02期

9 吴先婷;;给排水系统改造与BIM技术应用[J];工程建设与设计;2013年05期

10 李建民;赵旭;张贵川;纪宇;;基于BIM技术的既有办公建筑节能改造多目标优化方案探究——以西南大学行署楼节能改造为例[J];电子测试;2013年08期

相关博士学位论文 前7条

1 赵钦;基于BIM的建筑工程设计优化关键技术及应用研究[D];西安建筑科技大学;2013年

2 苑东亮;工程项目建设材料采购项目化管理研究[D];西安建筑科技大学;2011年

3 谷立静;基于生命周期评价的中国建筑行业环境影响研究[D];清华大学;2009年

4 杨倩苗;建筑产品的全生命周期环境影响定量评价[D];天津大学;2009年

5 郑宁;关于建筑改造之中西比较研究[D];天津大学;2007年

6 喻李葵;建筑环境性能模拟、评价和优化研究[D];湖南大学;2005年

7 周和敏;钢铁材料生产过程环境协调性评价研究[D];北京工业大学;2001年

相关硕士学位论文 前10条

1 王永图;基于BIM技术的成都市既有大中型商业建筑综合性改造研究[D];西南交通大学;2016年

2 王熊珏;基于BIM的桥梁结构加固与改造技术及有限元分析[D];湖北工业大学;2016年

3 张红歌;BIM技术在既有建筑改造中的应用探究[D];西南交通大学;2016年

4 朱姝静;办公建筑改造设计研究[D];郑州大学;2016年

5 程一航;基于BIM的排水管网改造环境安全评价[D];兰州理工大学;2016年

6 李昭;BIM技术辅助的旧办公楼外墙外保温节能改造设计[D];南京大学;2016年

7 丁庆瑞;基于BIM技术的工业建筑改造项目的应用研究[D];郑州大学;2016年

8 杨璐;基于BIM-LCA的绿色建筑优化设计方法研究[D];天津大学;2016年

9 刘明依;BIM技术在旧建筑改造设计中的应用研究[D];中国矿业大学;2015年

10 陈楠;结合BIM的全生命周期环境影响评价与决策分析研究[D];东南大学;2015年

本文编号：2604151