0 引言

　　随着我国城乡一体化建设步伐的不断加快，建筑业的环境污染与能源消耗等问题逐渐受到重视，以绿色建筑为代表的可持续理念已成为我国建筑业发展的新热潮。由于绿色建筑涉及信息量大，环境质量影响广、建筑性能难以直接表现，并且缺乏有效的绿色设计规范与标准引导等现状问题，如何在绿色建筑理念引导下，采用科学、有效的设计思路与评价方法对建筑的绿色度进行评价成为亟待解决的问题^[1]。

　　近年来，国内有诸多学者对绿色建筑评价体系进行了分析研究，更多是借鉴LEED对国内绿色建筑标准的优化建议。例如，田蕾^[2]结合世界范围内的20多个绿色建筑评价体系调查分析，建构了建筑环境性能综合评价的理想模型，并实证研究了评价体系相关指标的互偿性、体系敏感性、权重关系等。李涛等^[3]针对ESGB与LEED，从组织类型、评估对象、指标类型、门槛设置、评价方式与结果、经济效益等方面进行了评价因素比较;开彦等^[4]结合ESGB与LEED，从管理机构、评价权重、体系与运行、政策与培训体系等方面进行了分析。秦佑国等^[5]针对我国的建筑状况展开调研，并基于国内外绿色建筑评价对比，采用德尔菲法和层次分析法针对建立的评价体系进行权重问题研究，建立了适用于我国的绿色建筑评价体系GBAS。

　　李路明^[6]采用生命周期评价(LCA)阐述了建筑生命周期的影响，分析了基本原则、评价标准和机制对评价体系实施和制定的影响，并结合案例分析了国外评价体系对我国借鉴的意义。林宪德^[7]从评估流程、定性定量指标、资格认证等方面对中国台湾绿色建筑标准和美国LEED进行了对比，并分别对两个绿色建筑项目进行了互评，指出评价体系的差异，同时修订了绿色建筑标准。刘煜^[8]通过建立分类的绿色建筑框架，将绿色建筑评价体系从性能评价、决策支持评价及培训与教育工具方面进行分类。

　　针对我国建筑行业工程设计信息化水平低、相关评价体系研究不足等问题，本文基于BIM模型，通过采用理论分析、调查问卷、模型构建及数学计算等方法，提出基于绿色建筑信息化设计的绿色度动态评估与预测的思路和方法。

　　1 基于BIM模型的建筑绿色度评价及模型构建

　　绿色建筑全方位体现了节约能源与资源、保护环境、以人为本的理念，绿色度是评判绿色建筑的一个指标，绿色度的评判是为进一步量化产品对环境影响程度而引入的一种思路和方法，绿色度是指产品在全生命周期内对环境的友好程度，即产品在资源、能源输入量与环境输出量之间的关系^[9]。广义的绿色度评价从绿色性、技术先进性和经济性3个方面指标进行评判。在BIM技术中，IFC标准是重要的数据交互标准，可支持BIM体系并实现相应的数据转换需求。基于BIM技术的建筑性能设计对绿色建筑的绿色度评价信息模型展开，结合绿色度评价所涉及的内容和属性，在IFC标准中进行信息表达，在构件、材料、设备、环境质量影响等方面进行IFC信息表达与传递。

　　1.1 基于BIM的绿色建筑绿色度评价流程

　　结合设计模型数据信息与后续绿色度评价需求，采用IFC标准进行数据共享与传递，同时构建相应的转换与流程，结合绿色度评价所涉及的内容和属性，本文在此基础上构建出相应的流程和框架。基于BIM技术的建筑性能设计数据信息转换与绿色度评价流程如图1所示。该流程主要包括BIM的建模，其中主要根据项目的构件、产品、性能、设计进行建模，在此基础上，利用项目的材料、工艺、能耗、对空气质量的影响及标准规范等来表达建筑的绿色度。然后，选取绿色度评价模型、绿色度评价指标及绿色度评价分级，实现对绿色建筑的绿色度评价。

　　图1 基于BIM技术性能设计数据信息转换与绿色度评价流程  

　　1.2 绿色度评价模型与指标体系构建

　　1.2.1 绿色度评价模型选取

　　就现有的国内外绿色建筑评价体系对比来看^[10,11,12]，所采用的评价模型(数学模型)主要有2种类型^[13]:(1)加和类;(2)加乘混合类。为了更好地体现性能设计数据的支撑，反馈绿色建筑的环境效益和综合性能，体现评价体系的科学性和准确性，本文通过不同指标的环境和质量分类，并进行不同指标和权重的加乘混合计算，对建筑的绿色度进行计算评价。加乘混合类数学模型为:

　　式中:X为评价对象的指标综合值;x_i,x_k分别为第i,k个指标评价值和;w_i,w_k分别为第i,k个指标的权重;n,k为指标个数。

　　1.2.2 指标体系划分及权重分析

　　根据绿色建筑绿色度评价指标体系构建步骤，本文将一级指标分为节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、节地与空间高效利用、室内环境质量5个方面。每个一级指标又细分为若干个二级指标，一、二级指标如表1所示。并对二级指标进行定性和定量分类，将各指标下的三级指标列出并给出每项权重及评分(见表2)。研究中，同时结合不同指标在建筑性能和环境的影响程度，分为建筑环境质量指标Q(quality)和负荷性能指标L(load)。采用层次分析法确定指标体系权重。首先针对目标建立层次结构模型，其次创建判断矩阵，然后进行单层次排序，最后进行一致性判断。按以上步骤，计算得各一级、二级、三级指标权重。

　　表1 一、二级指标 

　　表1 一、二级指标

　　1.2.3 绿色度指标及分级

　　本文由于采用的数学模型是加乘混合的方式，须首先对指标乘以相应的权重系数并进行加权处理，线性求和之后再对Q和L之间做比值处理。计算公式如下:

　　为了更好地针对绿色度项目进行水平界定，研究中，结合国内外绿色建筑的分级与评分思路及建筑环境性能的等级划分方法^[7]，将建筑的绿色度评价分为5个等级:C(劣)，B-(一般)，B+(好)，A(优)，S(特优)。同时，针对上述章节建立的绿色度评价与计算方法，确定不同层级的取值范围，如表3所示。

　　表3 评价分级指标与表达 

　　表3 评价分级指标与表达

　　2 实例分析

　　2.1 工程概况

　　本文以某市民之家为例，该项目占地45亩，总建筑面积约57 000m²，其中地上4层、地下1层。在项目建设要求上，须达到绿色建筑二星水平。本文主要针对建筑地上4层部分室内空间进行信息化设计与绿色度评价研究。结合项目设计实际情况，建立设计分析模型，考虑建筑性能设计与环境影响，得到该工程项目BIM模型，如图2所示。

　　图2 某市民之家工程项目BIM模型  

　　表2 节材与材料资源利用指标体系 

　　表2 节材与材料资源利用指标体系

　　2.2 指标评分

　　在项目模型构建过程中，为了得到每个指标的得分，本文在3d可视化专业设计软件的基础上，采用各种性能分析软件(建筑能耗分析、光环境、声环境、风环境)作为软件基础框架，采用先进的信息流仿真技术和数据库技术，经过二次开发后可视化设计软件数据作为低层数据基础，为绿色建筑设计过程建立连贯、一致的整合信息模型，为绿色建筑项目提供可行的空间几何信息、功能信息、构件信息、材料信息、成本信息、能效信息、环境信息、资源综合信息等进行数据集成的一体化管理平台，为绿色项目设计过程中的相关计算与评估提供必要的分析数据和决策依据。然后将建模过程中所得信息与国家标准进行对比，再进行评分，如在建筑光环境分析中，分别针对每个楼层进行建筑采光分析，在这一层中，总房间数为80，其中达标房间数为62，不达标房间数为18，达标率为77.5%;功能房间总面积9 632.59m²，达标房间总面积6 876.74m²，采光达标面积比例71.39%。通过计算模拟可得，本项目的采光达标面积比例为71.39%，由GB/T 50378—2014《绿色建筑评价标准》中表8.2.6^[1]所示公共建筑主要功能房间采光评分规则可知，采光达标面积比例在70%～75%，得6分。

　　2.3 项目绿色度计算评价

　　根据项目完成情况，对65个三级指标通过基于BIM分析计算等，按实际完成情况给每一项评分，首先根据三级指标的每一项得分及权重计算得到二级指标得分，再由每项二级指标得分及权重计算得到一级指标得分，最终由一级指标得分及权重得到评价体系中建筑质量Q_质量和环境负荷L_负荷的实际得分，将实际得分与绿色度指标分级进行比对确定本项目的绿色度。本文首先根据AHP法得到各项权重，由式(3)、式(4)计算可得各二级指标实际得分，如表4所示。

　　在得到各二级指标的实际得分Q²_ij和L²_ij后，由各二级指标的权重系数(w_Q)_i²和(w_L)_i²，利用加乘求和，由式(5)、式(6)可得各一级指标的实际得分Q_i¹和L_j¹，如表5所示。

　　表4 二级指标实际得分及权重 

　　表4 二级指标实际得分及权重

　　表5 一级指标实际得分 

　　表5 一级指标实际得分

　　结合上述对比表，绘制该项目的绿色度环境质量(Q)和能耗负荷(L)分项得分图。从总体的建筑环境质量和能耗负荷分析来看，能耗负荷L₁和L₃虽然只有两项，但其直接决定了项目整体绿色度的指数。从计算指数得分上来看，L₁对于整体的得分量更多，其重点在于建筑在自然状况下(采用非设备状况)对建筑负荷的控制，成为该项目中须重点考虑的地方。而在L₃中对于能耗负荷中的设备得分相对较少，主要通过相关国家标准与设备效率实现其控制目标。而在建筑的环境质量影响中，体现在Q₂空间设计利用和使用效率上得分相对较高，其次为Q₄和Q₅中体现的建筑舒适性调节与建筑材料对环境质量的影响。

　　2.4 绿色度评价计算分析

　　结合上述相关计算结果，得到各一级指标的实际得分Q_i¹和L_j¹后，利用各一级指标的权重系数(w_Q)_i¹和(w_L)_i¹，由式(7)、式(8)用同样的方法可得评价体系中建筑质量Q_质量和环境负荷L_负荷的实际得分。

　　式中:Q_质量=4.203 61,L_负荷=2.048，因此，该项目绿色度计算结果为:BDGD=Q_质量/L_负荷=2.052 54。结合上述章节中绿色度的分级与评分分析来看，该项目绿色度指数在1.5～3.0，属于优等项目类型。从总体的项目建设要求定位上来看，同绿色建筑二星的基本要求相一致。

　　3 结语

　　1)从设计、构件、产品、性能等方面类型上建立BIM设计模型数据信息，从而在具体信息层上进行进一步细化。而在后续的评价过程中，须考虑《绿色建筑评价标准》大框架，从能源、材料、水、空间利用及空气质量几方面进行逐项对接，从而更好地实现绿色建筑项目评价的进一步细化。

　　2)基于国内外现有的绿色建筑评价体系进行对比、筛选，确定了装饰装修的绿色度评价模型，提出建筑绿色度指标划分与评估计算方法。并在调查问卷、层次分析基础上，确定了绿色度评价的指标划分、指标权重与分级指标计算结构，一级指标分为5个方面，每个一级指标又细分为若干个二级指标，并细化了65项三级指标内容。按建筑质量和环境负荷，同时结合不同指标在建筑性能和环境的影响程度，将65项指标分为建筑环境质量指标Q和负荷性能指标L，其中质量指标共54项、负荷指标共11项。

　　3)基于BIM的绿色建筑性能设计的绿色度评价信息，采用加乘混合类数学模型，从综合影响环境质量(Q)与建筑负荷(L)的各级指标数据出发，定量分析得到建筑装饰装修的绿色度。