綠色建筑理念與裝配式建造模式融合發(fā)展研究

□□ 胡曉娜 (山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

引言

在新形勢(shì)下，建筑業(yè)正在面臨轉(zhuǎn)型升級(jí)，新的建筑理念正在逐漸形成，裝配式建筑、BIM技術(shù)、綠色建筑、工程總承包和全過程工程咨詢等諸多理念正在推動(dòng)著建筑業(yè)的變革。實(shí)現(xiàn)將綠色建筑理念與裝配式建造模式的融合，對(duì)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著積極意義。

1 概念及其內(nèi)涵

1.1 綠色建筑

在GB/T 50378—2019《綠色建筑評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)綠色建筑定義為：在建筑的全生命周期中，最大程度地節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境和減少污染，為人們提供健康、適用和安全的環(huán)境，有效利用空間，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共生的建筑。近年來，國(guó)家及各地主管部門相繼出臺(tái)了多項(xiàng)產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策，大力推進(jìn)綠色建筑。

綠色建筑并不是指某種建筑結(jié)構(gòu)類型，其體現(xiàn)的是建筑性能，該性能可以概括為節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展。綠色建筑理念表現(xiàn)于綠色建筑設(shè)計(jì)、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)備、節(jié)能技術(shù)以及智能建筑等方面。

1.2 裝配式建造模式

裝配式建造模式的發(fā)展對(duì)傳統(tǒng)建筑業(yè)的改革與升級(jí)有著深遠(yuǎn)的影響。裝配式建造模式是建筑工業(yè)化和模塊化，建筑物的部分或全部構(gòu)件在預(yù)制工廠中生產(chǎn)，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，根據(jù)施工吊裝方案，由起重設(shè)備和機(jī)械完成安裝，安裝完成后符合設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)要求和具有使用功能的建筑模式。

裝配式建造模式的優(yōu)點(diǎn)是：構(gòu)件工業(yè)化生產(chǎn)節(jié)約資源、縮短工期、現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)少，降低了施工污染，預(yù)制裝配率的提高滿足了當(dāng)前對(duì)建筑安全質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)的要求。這些優(yōu)勢(shì)與綠色建筑理念不謀而合。因此，綠色建筑與裝配式建筑模式具有實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的共同目標(biāo)。

2 綠色建筑理念在裝配式建造模式中的體現(xiàn)

裝配式建造模式全過程包括設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)運(yùn)輸階段、施工吊裝階段。綠色建筑理念主要體現(xiàn)在綠色設(shè)計(jì)與綠色施工兩個(gè)方面，兩者融合也反映于裝配式建筑模式的設(shè)計(jì)與施工吊裝階段。

2.1 設(shè)計(jì)階段

在傳統(tǒng)建筑模式下，設(shè)計(jì)階段是確定和控制建設(shè)工程總造價(jià)的重要階段。在裝配式建筑模式下，設(shè)計(jì)階段也是整個(gè)裝配式建筑全過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)階段決定了裝配式建筑項(xiàng)目的施工進(jìn)程、質(zhì)量及工程成本。與傳統(tǒng)建筑模式相比，裝配式建筑設(shè)計(jì)應(yīng)具有工業(yè)化建筑設(shè)計(jì)理念，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，因而其設(shè)計(jì)深度比傳統(tǒng)建筑更深。建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、燃?xì)?、電氣、智能模塊等專業(yè)進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)，模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、集成化的設(shè)計(jì)原則是裝配式建筑模式與傳統(tǒng)建筑模式的根本區(qū)別。

綠色建筑理念在設(shè)計(jì)中主要體現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保、資源消耗低、經(jīng)濟(jì)可行等方面，綜合考慮了生態(tài)功能與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的協(xié)調(diào)性。目前，在我國(guó)推廣應(yīng)用較多的裝配式建造模式可分為鋼筋混凝土預(yù)制、全鋼結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制三類。在設(shè)計(jì)階段，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目功能需求、建筑類型、建設(shè)總投資等合理地選擇建筑結(jié)構(gòu)類型，對(duì)于新型結(jié)構(gòu)體系應(yīng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，挖掘綠色特性，諸如綠色建筑材料、節(jié)能建筑設(shè)備、工業(yè)化生產(chǎn)構(gòu)件、可循環(huán)使用施工設(shè)施等因素。

2.1.1 采用綠色節(jié)能建材

綠色節(jié)能建材的顯著優(yōu)勢(shì)在于：安全環(huán)保、變廢為寶、性能優(yōu)越等。在建設(shè)工程中，經(jīng)常利用工業(yè)廢料與廢渣作為混凝土材料的活性摻合料，不但可以提高混凝土的耐久性，還可以減少水泥用量。與裝配式建造模式相適應(yīng)的有新型墻體及屋面材料，此類材料具備整體質(zhì)輕、安裝簡(jiǎn)便、工期短等特點(diǎn)，使用纖維化、復(fù)合化材料制成，可以提高建筑物的保溫隔熱性能，滿足建筑節(jié)能等功能需求。裝配式建筑門窗的設(shè)計(jì)除了需滿足傳統(tǒng)建筑透明圍護(hù)結(jié)構(gòu)的采光、通風(fēng)功能外，應(yīng)集保溫隔熱、耐久、防火、隔聲等優(yōu)良性能。目前建筑物使用較多的門窗是塑鋼和斷橋鋁合金材料，這兩種材料不但在性能上滿足設(shè)計(jì)要求，在經(jīng)濟(jì)上也比較合理。

2.1.2 采用綠色節(jié)能建筑設(shè)備與技術(shù)

建筑設(shè)備是用于實(shí)現(xiàn)建筑給排水、照明、采暖通風(fēng)、空調(diào)等建筑功能的設(shè)備。綠色建筑設(shè)備應(yīng)達(dá)到節(jié)能環(huán)保要求。給排水節(jié)能設(shè)備包括節(jié)水器具(如節(jié)水型水龍頭、節(jié)水淋浴器、節(jié)水座便器等)、雨水利用技術(shù)(雨水收集、存儲(chǔ)、凈化處理后用作地面水源等非飲用用途)。公共建筑的照明系統(tǒng)可配備太陽能照明系統(tǒng)，比較成熟的技術(shù)有屋頂光伏技術(shù)、幕墻光伏技術(shù)，尤其是在農(nóng)村，人們可以利用閑置的屋頂鋪設(shè)太陽能，既可以滿足家用，又可以將多余電量并入國(guó)家電網(wǎng)。采暖通風(fēng)是建筑能耗的重要組成部分，將自然通風(fēng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)等技術(shù)相結(jié)合。參考當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，盡可能多地利用自然風(fēng)，減少空調(diào)系統(tǒng)的使用，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目標(biāo)。還可選取再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)電能、熱能消耗，如地?zé)岜眉夹g(shù)，在冬季供暖時(shí)，可大大降低污染物的排放，與傳統(tǒng)空調(diào)供熱相比可節(jié)約40%的電能。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)及項(xiàng)目所在地區(qū)差異，選擇不同的節(jié)能設(shè)備或節(jié)能技術(shù)。裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件中比較成熟的有外墻保溫模板一體化構(gòu)件技術(shù)，該板可同時(shí)實(shí)現(xiàn)建筑模板與墻體保溫功能，一方面提高了建筑施工效率，另一方面解決了建筑使用過程中保溫材料更換的問題，實(shí)現(xiàn)了保溫材料與建筑結(jié)構(gòu)的同壽命。

2.2 施工吊裝階段

2.2.1 節(jié)約能源

裝配式建造模式在施工安裝階段會(huì)使用大量吊裝機(jī)械設(shè)備，因此在施工方案中應(yīng)優(yōu)化吊裝方案，合理選用吊裝機(jī)械，合理安排吊裝機(jī)械臺(tái)班使用量，減少施工機(jī)械用電、用油等能源消耗，優(yōu)先選用具有變頻性能的施工設(shè)備，降低耗能。施工現(xiàn)場(chǎng)利用循環(huán)存儲(chǔ)裝置收集雨水及施工養(yǎng)護(hù)用水，經(jīng)過過濾處理成為中水，再用于工地道路澆灑和綠化灌溉、消防用水、景觀用水，以減少自來水的使用量，提高節(jié)水率。

2.2.2 利用信息化手段進(jìn)行施工管理

在施工安裝階段運(yùn)用BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息化技術(shù)手段進(jìn)行施工管理。使用BIM5d技術(shù)及數(shù)字建筑平臺(tái)模擬規(guī)劃臨時(shí)建筑、材料堆放、構(gòu)件倉(cāng)儲(chǔ)管理等施工現(xiàn)場(chǎng)總平面布置，做好工程前期準(zhǔn)備。預(yù)制構(gòu)配件出廠運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后的倉(cāng)儲(chǔ)管理可利用物聯(lián)網(wǎng)和RFID標(biāo)簽信息獲取預(yù)制構(gòu)件的進(jìn)出庫信息、定位追蹤預(yù)制構(gòu)件位置及其他狀態(tài)數(shù)據(jù)；利用BIM三維可視化功能模擬施工吊裝過程，找出質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，做出風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工；在構(gòu)件吊裝時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工人員通過移動(dòng)終端完成預(yù)制構(gòu)件領(lǐng)料、現(xiàn)場(chǎng)安裝記錄、施工技術(shù)人員等信息，這些數(shù)據(jù)都會(huì)傳送到數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而為施工進(jìn)度管理提供數(shù)據(jù)支持；在構(gòu)件裝配前，利用VR技術(shù)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)安全交底培訓(xùn)，規(guī)范技術(shù)人員的操作，防止安全質(zhì)量事故的發(fā)生。

2.2.3 施工中采用綠色建筑新技術(shù)

(1)現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施循環(huán)使用技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)用做辦公及生活臨建的活動(dòng)板房用輕鋼為骨架，夾心板為圍護(hù)材料，此種材料可以反復(fù)周轉(zhuǎn)使用，安裝方便快捷高效。現(xiàn)場(chǎng)圍擋利用彩鋼板、現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)設(shè)施采用標(biāo)準(zhǔn)化工具，這些都滿足節(jié)能環(huán)保、循環(huán)使用的要求。

(2)構(gòu)配件整體吊裝施工技術(shù)

對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、跨度較大的大型構(gòu)件可以在地面組裝成型，利用計(jì)算機(jī)對(duì)提升裝置進(jìn)行整體控制，對(duì)預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行整體提升，通過該技術(shù)可以降低吊裝過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高施工產(chǎn)品質(zhì)量，縮短工期，降低工程成本。

(3)建筑廢棄物再生利用技術(shù)

對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的廢舊砌塊、鋼筋、木頭、混凝土、玻璃等進(jìn)行回收再利用，可以作為新型建材的原材料使用，不僅可以節(jié)省廢棄物的清運(yùn)和處理費(fèi)用，還有利于保護(hù)環(huán)境和資源的可持續(xù)發(fā)展。

3 結(jié)語

裝配式建造模式從設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化到生產(chǎn)的工業(yè)化、集成化都體現(xiàn)出節(jié)約和高效利用資源的理念，這種建筑模式可以助推綠色建筑的發(fā)展。將綠色建筑理念與裝配式建造模式相融合發(fā)展是提升建筑品質(zhì)、推進(jìn)建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)的必經(jīng)之路，也是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。