基于CiteSpace 的BIM 技术在绿色建筑中的应用研究

2023-10-13李强

中国水运 2023年9期

李强

（眉山职业技术学院工程技术系，四川眉山 620010）

建筑在材料生产运输、施工、运行使用、拆除及废弃物处理过程中不仅会消耗大量的能源资源，还会产生巨大的碳排放，对环境产生较大不利影响。与传统建筑相比，绿色建筑在全寿命期内，可节约资源、保护环境、减少污染，提供健康、适用、高效的使用空间，在节约能源，降低能耗，保护环境方面具有明显优势。近年来，绿色建筑发展取得了长足进步，但在建设各阶段信息传递、各环节的协同等方面存在问题，在一定程度上阻碍了绿色建筑的发展。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)，BIM 技术因具有可视化、信息化、可协同等特点，不仅能够高效传递信息，使建筑物各阶段相关属性信息数字化，还能保障建筑规划设计、施工、运营阶段等信息的内在统一[1]。BIM 技术的出现，为绿色建筑发展提供了新的思路和机遇。

已有学者从文献视角开展了一些关于BIM 技术的可视化研究，主要包括工程造价领域、运维管理领域、多灾害领域等[2-4]。BIM 技术在绿色建筑中相关应用研究，主要集中在某一个案例，或某一个建设环节，缺少基于文献视角的可视化研究。为全面认识BIM 技术在绿色建筑中应用的研究现状、研究热点及发展趋势，本文以CNKI（2006-2022）数据库中与BIM 技术在绿色建筑中应用研究的相关论文为研究样本，基于文献统计和科学知识图谱，运用CiteSpace 软件进行可视化分析，以期为BIM 技术在绿色建筑中的应用研究提供参考。

1 数据收集和研究方法

1.1 数据收集

本文研究的数据基础来源于中国知网（CNKI）总库，采用“BIM 技术”“绿色建筑”“应用”三个主题词，时间范围设定为2006 年1 月-2022 年12 月，检索得到文献总共959 篇，其中学术期刊724 篇，学位论文180篇，会议收录43 篇，其他4 篇。经人工识别及筛选，剔除行业资讯、投资等与主题不相关的文献，最终得到787 篇有效进行分析。

1.2 研究方法

本文采用CiteSpace 文献可视化分析软件，该软件能绘制作者、机构、关键词共现、关键词突现等内容图谱，直观呈现某一领域的发展概况、研究热点及趋势，可为研究人员选择了解某领域和研究方向提供参考。研究对象为2006—2022 年中国知网总库收录的BIM 技术在绿色建筑中应用研究相关的787 篇有效文献。

2 文献特征分析

2.1 文献发表趋势

通过对BIM 技术在绿色建筑中应用研究的文献统计，2006—2022 年发文数量随年份变化如图1。2006—2011 年发文量较少，年平均发文量1 篇，处于发展的起步阶段。在此阶段，由于AUTODESK 公司把BIM 引入中国不久，仅对BIM 技术在建筑中的应用进行了一些探索研究。2012—2018 年发文量呈现快速增长趋势，进入高速发展阶段，在2018 年发文量达到顶峰，年度发文124 篇。国家政策的大力扶持是促进发展的重要原因。在绿色建筑方面，“十二五”规划明确提出：建筑也要推广绿色建筑、绿色施工，大力发展符合绿色要求的新型建材及制品；在BIM 技术方面，我国发布了《2011-2015 建筑业信息化发展纲要》，标志着BIM 技术将在建筑业全面推广[5]。政策的出台，是爆发的起点，随着BIM 技术的推广与应用，绿色、低碳越来越受到重视，BIM 技术在绿色建筑中的应用进入高速发展阶段。2019—2022 年，发文量随年份增长呈现减少趋势，但年平均发文量仍保持在87 篇，期间核心期刊文章数基本和2012—2018 年持平，BIM 技术在绿色建筑中的应用研究迎来高质量发展阶段。

图1 BIM 技术在绿色建筑中应用文献时序分布

2.2 期刊及机构发文分析

对文献来源进行统计，得到发文数量在10 篇及以上的期刊和机构，如图2。其中期刊数量为21，高校机构数量为3。收录文献数量前三的期刊分别是《建材与装饰》《住宅与房地产》《居舍》，分别收录了50篇、38 篇、33 篇，共收录121 篇，占前十期刊总量的48.6%，可见以上三个期刊是BIM 技术在绿色建筑中应用研究领域的重要刊物。安徽建筑大学发文16 篇，大连理工大学发文10 篇，重庆大学发文10 篇，是BIM技术绿色建筑中应用研究的主力军。

图2 BIM 技术在绿色建筑中应用研究的文献来源分布

2.3 作者分析

将CNKI 中选取的文献数据导入CiteSpace，设置时间切片参数为1 年，设置词频数为2，设置节点类型为“auther”，得到作者合作网络图谱如图3。从发文数量分析，单个作者发文数量均较少，发表文献在2 篇及以上的有29 位，其中发文数量最多的是大连理工大学李州杨，发文4 篇。大部分作者发文数量为一篇。从合作网络图谱中可以看出，BIM 技术在绿色建筑中应用研究作者合作较为显著的是大连理工大学以李忠富、李州杨为主的研究团队。他们主要研究的是BIM 技术在绿色建筑运营阶段的应用及全流程应用价值评价。

图3 BIM 技术在绿色建筑中应用研究作者合作网络图谱

2.4 研究热点分析

2.4.1 关键词分析

关键词共现是文献可视化分析的重要功能，通过CiteSpace 软件绘制关键词的知识图谱，以可视化的方式识别BIM 技术在绿色建筑中应用研究的热点和前沿。通过设置图谱运算参数，调整词频数值、节点大小及关键词位置，得到关键词图谱结果如图4 所示，按照出现频次顺序，选取出现频次大于等于10 的关键词，结果如表1。从表1 和图4 可知，“绿色建筑”出现频次最高，达到366 次；“应用”出现频次94 次，“建筑设计”“设计”两个关键词出现频率均在40 次及以上；“节能设计”与“绿色施工”频次相同为22。其余“设计应用”“建筑节能”等频次均在15 次以下。图4 和表1 中关键词涉及的内容，基本涵盖了BIM 技术在绿色建筑中应用研究的主要方面。在12 个关键词中包含设计的有4 个，是应用的主要方面。

表1 BIM 技术在绿色建筑中应用研究高频关键词

图4 BIM 技术在绿色建筑中应用研究关键词共现图谱

2.4.2 突现词及关键词聚类分析

设置节点类型为“Keyword”，其余参数为默认设置，运行软件提取排名前三的突现词，结果如表2。从表2中可以看出，排名前三的突现词按突现时间顺序分别为“建筑节能”“室内环境”“装配式”，其中“装配式”突现时段为2021-2022，是BIM 技术在绿色建筑中的应用前沿。

表2 BIM 技术在绿色建筑中应用研究排名前3 突现词

在关键词共现图谱基础上，通过继续进行聚类分析，结果如图5 所示。较为显著的模块有绿色建筑（#0）、应用（#1）、建筑设计（#2）、建筑工程（#3）、装配式（#4）、建筑业（#5）、协同设计（#6）、节能设计（#7）。从关键词共现图谱和聚类分析，BIM 技术在绿色建筑中的应用研究热点主要是设计阶段。绿色建筑在设计过程中，可以利用模拟分析、材料选择等多种手段，减少建筑施工对自然资源的需求，从而达到建筑向低能耗转变的目标。此外，传统绿色建筑设计模式是在绘制二维图纸后经绿建模拟分析软件进行模拟计算，不能边设计、边模拟、边优化，导致设计效率和质量较低。BIM 技术具有可视化、模拟性、动态化等特点，可让设计阶段变得直观和方便，为边设计、边模拟、边优化提供了技术基础。从传统绿色建筑存在的问题及BIM 技术具备的优势分析，研究BIM 技术在绿色建筑设计阶段的应用具有重要意义。