信息技術(shù)背景下的綠色建筑在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中運(yùn)用研究

魏祿華

摘 要：為應(yīng)對(duì)環(huán)境惡化等問(wèn)題，建筑業(yè)正面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)建造理念與方式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)下社會(huì)發(fā)展，整體向著低碳、綠色、持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展。以BIM技術(shù)為代表的信息技術(shù)智能性、協(xié)同性特點(diǎn)突出，能參與到建筑建設(shè)全生命周期。裝配式建筑作為領(lǐng)域內(nèi)工業(yè)化的代表，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)、統(tǒng)一化的構(gòu)件、機(jī)械化的建設(shè)和科學(xué)化的管理都正好與綠色建筑理念相契合，因此三者的融合便成為當(dāng)下重要方向。從現(xiàn)代信息技術(shù)著手，針對(duì)綠色裝配式建筑帶來(lái)的價(jià)值進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)這三者的融合，有利于實(shí)現(xiàn)建筑信息化、綠色化和工業(yè)化，從而提出了從設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段和施工階段展開(kāi)融合應(yīng)用的一些策略。

關(guān)鍵詞：綠色建筑；裝配式建筑；信息技術(shù)；工業(yè)化

1 前言

建筑領(lǐng)域的迅速發(fā)展，造成了自然資源的快速消耗和生態(tài)環(huán)境破壞，至此綠色可持續(xù)發(fā)展理念開(kāi)始滲透，綠色建筑受到了廣泛關(guān)注。對(duì)于綠色建筑而言，要從多個(gè)角度著手滿足人和自然環(huán)境和諧相處的要求，將給環(huán)境帶來(lái)的不良影響降到最低。裝配式建筑作為建筑領(lǐng)域工業(yè)化的典型代表，已成為當(dāng)下房屋建設(shè)的重要目標(biāo)之一，指引著建筑領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向。在建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的當(dāng)下，不僅需要全社會(huì)建立綠色發(fā)展理念，還要使用先進(jìn)的實(shí)現(xiàn)方式，而先進(jìn)生產(chǎn)方式的實(shí)現(xiàn)依賴于先進(jìn)技術(shù)的支持，所以必須將建筑建設(shè)信息化、綠色化和工業(yè)化結(jié)合起來(lái)，即將信息技術(shù)作為紐帶，推動(dòng)綠色建筑與裝配式建筑的深度融合，形成新的建筑模式。從當(dāng)前的研究狀況來(lái)看，大部分都以信息技術(shù)和裝配式建筑的結(jié)合作為重點(diǎn)，或者以綠色建筑和裝配式建筑的結(jié)合作為重點(diǎn)，三者的深度融合研究較少，因此重點(diǎn)基于信息技術(shù)探究綠色建筑在裝配式建筑中的實(shí)際應(yīng)用具有一定現(xiàn)實(shí)意義。

2信息技術(shù)在綠色裝配式建筑中的應(yīng)用價(jià)值

在當(dāng)前建筑工程建設(shè)中，規(guī)模越來(lái)越大，參與者越來(lái)越多，再加上要落實(shí)綠色建筑理念，這就給項(xiàng)目管理、產(chǎn)業(yè)整合等提出了一定挑戰(zhàn)。而基于信息技術(shù)建立全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展模式已經(jīng)成為建筑領(lǐng)域發(fā)展的重要?jiǎng)恿?，不僅完善了監(jiān)管體系和市場(chǎng)環(huán)境，還強(qiáng)化了項(xiàng)目質(zhì)量，促進(jìn)了建筑業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

信息技術(shù)在綠色裝配式建筑中最大的優(yōu)勢(shì)就在于：可以實(shí)現(xiàn)施工模擬、能耗分析、成本統(tǒng)計(jì)、構(gòu)件虛擬設(shè)計(jì)，防止后續(xù)施工產(chǎn)生過(guò)大變更。在綠色裝配式建筑中，應(yīng)用信息技術(shù)基于工程量清單，能直接精準(zhǔn)計(jì)算出施工材料使用量，防止設(shè)計(jì)尺寸產(chǎn)生偏差，從而降低材料浪費(fèi)。如果遇到突發(fā)變更，也能及時(shí)進(jìn)行模型調(diào)整，使工程量清單隨之變更[1]。從這點(diǎn)來(lái)看，這一舉措能更好地確立詳細(xì)的采購(gòu)計(jì)劃，節(jié)約資源，并進(jìn)一步提升建筑質(zhì)量。同時(shí)，還能對(duì)建筑構(gòu)件進(jìn)行信息化處理，通過(guò)建筑、電氣、水暖等專業(yè)模擬配合，了解可能會(huì)產(chǎn)生的碰撞問(wèn)題，及時(shí)解決，提升作業(yè)效率。此外，在施工場(chǎng)所可以通過(guò)信息技術(shù)合理布置出入口、辦公場(chǎng)所、休閑場(chǎng)所、綠化面積，提升場(chǎng)地利用率，最大限度上節(jié)約資源，提升效率，降低施工活動(dòng)給環(huán)境帶來(lái)的負(fù)面影響，實(shí)現(xiàn)節(jié)材、節(jié)水、節(jié)地。

3信息技術(shù)下綠色建筑在裝配式建筑結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用

綠色建筑在裝配式建筑中的應(yīng)用，是建造活動(dòng)全生命周期的綠色化，不僅是建造過(guò)程的環(huán)境保護(hù)與資源節(jié)約，或者只是建造過(guò)程的技術(shù)發(fā)展，還是綠色建造文明的發(fā)展，使建筑領(lǐng)域一改往日粗放式建筑方法，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代文明建造發(fā)展。而現(xiàn)代信息技術(shù)能對(duì)此起到良好的推動(dòng)作用，在建筑全生命周期發(fā)揮巨大作用（見(jiàn)表1）。

3.1設(shè)計(jì)階段

設(shè)計(jì)階段是建筑建造的決定性環(huán)節(jié)，通過(guò)有效集成相關(guān)技術(shù)和材料，能在最大限度上減少建筑引起的能源消耗和環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)建造過(guò)程與結(jié)果的綠色化和工業(yè)化，達(dá)到整體最優(yōu)[2]。

（1）針對(duì)場(chǎng)地規(guī)劃可以嘗試根據(jù)項(xiàng)目要求確立用地紅線，基于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境與用地指標(biāo)實(shí)施深入分析，通常需要對(duì)建筑周圍空氣流動(dòng)、日照采光、聲環(huán)境等進(jìn)行分析，向著綠色低碳方向發(fā)展，從而更好地掌握建筑和場(chǎng)地之間的基本關(guān)系，做好總圖、建筑、綠地等方案規(guī)劃，然后初步構(gòu)建三維建筑模型，基于綠色建筑理念將建筑功能與周圍環(huán)境的關(guān)系建立起來(lái)，形成不同方案，再進(jìn)行方案比較，預(yù)估成本，明確各自的可行性。

（2）針對(duì)多專業(yè)協(xié)同方案設(shè)計(jì)，主要利用三維模型進(jìn)行空間設(shè)計(jì)，使其結(jié)構(gòu)支撐體系和機(jī)電設(shè)計(jì)等都能達(dá)到裝配式建筑要求，同時(shí)展開(kāi)建筑能耗分析，構(gòu)建綠色建筑能耗，及時(shí)進(jìn)行方案優(yōu)化調(diào)整，最終形成包含材料類型與數(shù)量的設(shè)計(jì)清單，給后續(xù)項(xiàng)目開(kāi)展提供依據(jù)[3]。

（3）針對(duì)施工圖設(shè)計(jì)，主要將三維模型轉(zhuǎn)化成二維平立剖圖紙，這樣主要是因?yàn)槿S信息模型會(huì)隨著模型的變動(dòng)而變動(dòng)，如果生成二維圖，能有效確保各類圖紙間的聯(lián)動(dòng)性，使施工節(jié)點(diǎn)更為清晰，且一旦遇到設(shè)計(jì)變更，還能及時(shí)更新圖紙。

（4）針對(duì)預(yù)制件設(shè)計(jì)，基于信息技術(shù)在模型系統(tǒng)中直接輸入構(gòu)件參數(shù)性能、所用材料、預(yù)留孔洞等信息，在給后續(xù)生產(chǎn)加工提供詳細(xì)數(shù)據(jù)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)后續(xù)施工能耗的合理控制。比如對(duì)于強(qiáng)度和剛性要求比較低的位置，可以直接應(yīng)用輕型環(huán)保材料，盡可能減少水泥用量，避免過(guò)大的碳排放污染。另外，將構(gòu)件模型導(dǎo)入建筑系統(tǒng)模型中，還能實(shí)現(xiàn)構(gòu)件之間的碰撞檢測(cè)，從而提升構(gòu)件合格率，避免因生產(chǎn)不當(dāng)造成資源浪費(fèi)[4]。

3.2生產(chǎn)階段

對(duì)裝配式建筑而言，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)也十分關(guān)鍵。在信息技術(shù)下，可以直接對(duì)其信息進(jìn)行全面追蹤。具體可以應(yīng)用信息化模型，在構(gòu)件智能化生產(chǎn)中，將構(gòu)件模型信息導(dǎo)入中央控制系統(tǒng)，如構(gòu)件材料類型、用量等，再和加工設(shè)備連接起來(lái)，以此識(shí)別和提取模型信息，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)與加工信息共享，生產(chǎn)出合格的構(gòu)件[5]。另外，運(yùn)用信息技術(shù)展開(kāi)模擬仿真與力學(xué)分析，還能將構(gòu)件中潛在的故障問(wèn)題、影響因素等判定出來(lái)，及時(shí)合理優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)材料節(jié)約、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，避免過(guò)多的能源消耗。同時(shí)，信息模型具有顯著的時(shí)效性特征，便于實(shí)時(shí)更新模型數(shù)據(jù)，從而有利于減少因信息延誤所引起的材料浪費(fèi)，在實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約的同時(shí)，提升生產(chǎn)效率。

此外，還可以將三維信息化模型、RFID和構(gòu)件生產(chǎn)與運(yùn)輸聯(lián)系在一起，如給構(gòu)件中加入RFID芯片，設(shè)定獨(dú)立信息，以確保構(gòu)件實(shí)體也能聯(lián)入統(tǒng)一信息管理系統(tǒng)中，這樣不僅能有序安排構(gòu)件運(yùn)輸類型、數(shù)量和順序，還能在運(yùn)輸和存儲(chǔ)中，及時(shí)查看構(gòu)件類型、數(shù)量、所在位置等，從而實(shí)現(xiàn)按計(jì)劃生產(chǎn)、運(yùn)輸，減少相關(guān)庫(kù)存儲(chǔ)備以及信息延誤引起的資源浪費(fèi)。

3.3施工階段

在正式施工前，基于信息技術(shù)大背景還需落實(shí)前期策劃，有效規(guī)劃和管理材料存放、運(yùn)輸車輛路線與數(shù)量等，同時(shí)模擬技術(shù)施工，及時(shí)糾正施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些問(wèn)題。對(duì)于場(chǎng)地而言，可以借助信息技術(shù)建立三維場(chǎng)地布置模型，基于樓號(hào)、樓層等將預(yù)制構(gòu)件進(jìn)行合理堆放，并明確垂直空間和塔吊吊裝范圍，盡可能減少二次搬運(yùn)[6]。另外，還需基于信息模型展開(kāi)技術(shù)交底，借助動(dòng)畫(huà)模擬材料與設(shè)備準(zhǔn)備、工序流程、環(huán)境保護(hù)措施等內(nèi)容，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程優(yōu)化，保證施工質(zhì)量。特別是在施工質(zhì)量控制過(guò)程中，利用信息技術(shù)可以從局部到整體，嚴(yán)格控制質(zhì)量，提升生產(chǎn)效率，減少資源浪費(fèi)（可參考BIM技術(shù)的質(zhì)量管理，見(jiàn)表2）。

對(duì)于施工進(jìn)度，現(xiàn)代信息技術(shù)也可以進(jìn)行實(shí)時(shí)管理。一方面，對(duì)施工進(jìn)度展開(kāi)模擬。具體基于三維模型添加時(shí)間軸，以形成4D模型，針對(duì)構(gòu)件運(yùn)輸時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)存放位置、吊裝與安裝工序等進(jìn)行模擬，從而形成適合的進(jìn)度方案。另一方面，對(duì)施工進(jìn)度展開(kāi)實(shí)時(shí)監(jiān)控。主要借助信息化平臺(tái)對(duì)具體進(jìn)度進(jìn)行查看，分析和比較計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度之間的區(qū)別，及時(shí)對(duì)施工安排進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于施工成本，可以嘗試匯集所有數(shù)據(jù)報(bào)表構(gòu)建5D信息模型，對(duì)投資成本進(jìn)行分析，迅速了解項(xiàng)目成本計(jì)劃；同時(shí)展開(kāi)施工動(dòng)態(tài)模擬，了解成本構(gòu)成，找出危險(xiǎn)因素，選擇效益最大化施工方案，規(guī)避危險(xiǎn)源，實(shí)現(xiàn)隱性成本縮減；加強(qiáng)過(guò)程控制，了解資金使用與分配，計(jì)劃與實(shí)際的差異等，及時(shí)進(jìn)行計(jì)劃調(diào)整，將成本控制在合理范圍以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)綠色化施工。

4結(jié)論

在建筑信息化、綠色化和工業(yè)化發(fā)展背景下，基于信息技術(shù)開(kāi)展綠色裝配式建筑建設(shè)受到了廣泛重視。它不僅能有效深化建筑設(shè)計(jì)，加強(qiáng)構(gòu)件智能化生產(chǎn)，還能落實(shí)施工過(guò)程模擬策劃，在控制成本的同時(shí)，降低資源浪費(fèi)和能源消耗，促使建筑業(yè)獲得可持續(xù)性發(fā)展。針對(duì)這一優(yōu)勢(shì)作用，在實(shí)際工作開(kāi)展中，也可以嘗試從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工三大階段著手進(jìn)行三者融合。比如在設(shè)計(jì)階段應(yīng)用信息技術(shù)合理展開(kāi)空間設(shè)計(jì)、場(chǎng)地規(guī)劃、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、預(yù)制構(gòu)件設(shè)計(jì)，減少設(shè)計(jì)錯(cuò)誤引起的資源浪費(fèi)；在生產(chǎn)階段將構(gòu)件信息引入工程信息化模型，實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，減少材料浪費(fèi)；在施工階段，借助信息技術(shù)加強(qiáng)前期策劃、進(jìn)度控制與成本控制，實(shí)現(xiàn)綠色化施工。

參考文獻(xiàn)

[1]張遵嶺.綠色建筑理念在裝配式住宅建筑設(shè)計(jì)中的運(yùn)用研究[J].低碳世界，2023，13（04）：94-96.

[2]李琦.BIM技術(shù)在裝配式建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究[J].工程技術(shù)研究，2023，8（06）：157-158.

[3]劉文煉，羅斯儀，徐逾. 裝配式建筑在綠色建筑中的應(yīng)用[J].江蘇建材，2023（01）：131-132.

[4]趙宇光.裝配式住宅在綠色建筑中的應(yīng)用價(jià)值與實(shí)踐路徑[J].中國(guó)住宅設(shè)施，2023（01）：82-84.

[5]盛曄.裝配式建筑技術(shù)在綠色建筑發(fā)展進(jìn)程中的作用[J].城市住宅，2021，28（06）：111-115.

[6]陳希茜.綠色建筑理念在裝配式住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J]. 安徽建筑，2021，28（06）：75+86.