綠色建筑背景下裝配式建筑技術(shù)應用策略探索

【摘要】建筑業(yè)要走上綠色、低碳的道路，裝配式建筑需要得以廣泛采用。文章采用案例分析法，在對裝配式建筑特征進行分析的基礎(chǔ)上，著重論述了其在綠色建筑中的運用實踐。采用裝配式結(jié)構(gòu)，可對既有建筑形式進行擴展，使相應的建筑技術(shù)也得到改進，再加上綠色環(huán)保概念的深度融合，能有效促進裝配式建筑模式顯現(xiàn)出更好的效果。

【關(guān)鍵詞】裝配式建筑；綠色建筑；建筑設計；節(jié)能

【中圖分類號】TU201.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）11-0025-03

0 引言

采用裝配式建造技術(shù)可以突破傳統(tǒng)建造工藝的限制，彌補建造中的不足與缺陷，其發(fā)展前景廣闊。但在采用這種方法的時候，必須進一步規(guī)范技術(shù)作業(yè)的標準，減少潛在危險，確保整個工藝作業(yè)過程的總體優(yōu)化，高效地分配各項建設任務，減少技術(shù)沖突與不足，加強部件間的連接。

1 綠色建筑理念的內(nèi)涵與特點

1.1 綠色建筑的內(nèi)涵

綠色建筑概念貫穿整個建筑物生命周期，在確保居住環(huán)境舒適的同時，可持續(xù)改進建筑空間的功能性[1]。在工程實踐中，工程場地的選擇、能源的使用和材料的選擇都是需要著重考慮的問題。綠色建筑能為人們創(chuàng)造一個舒適、環(huán)保的生存空間，促進了建筑業(yè)的變革和發(fā)展，其綜合運用各種方法，降低建筑物的能源消耗。

在當今世界，環(huán)境問題愈發(fā)嚴峻，要求社會各界維持緊密的協(xié)作模式，在環(huán)境管理上控制好材料配置。傳統(tǒng)的建造工藝不僅造成資源的無序分配，還會對環(huán)境帶來較為嚴重的危害。因此，在綠色建筑設計中，應基于環(huán)境管理的負面效應，從工程各環(huán)節(jié)展開綜合考量，通過對建筑形式的細致規(guī)劃，采用高效節(jié)能工藝，達到節(jié)約能源、縮減開支的目的。

1.2 綠色建筑特征

綠色建筑具有地域性，各地的內(nèi)涵與實現(xiàn)方式也存有區(qū)別?？紤]到時代特征，需采用新的建筑觀念與技術(shù)工藝，對建筑進行多樣化的構(gòu)造設計。同時，居民也可以結(jié)合自身偏好，在不同的建筑形式和環(huán)境元素中做出選擇。每個城市都有其自身特色，建筑區(qū)和休閑區(qū)在建筑形式、技術(shù)需求等方面均有較大的差別。這就需要設計者在考慮環(huán)境條件和民族風情等因素的基礎(chǔ)上，應充分發(fā)揮當?shù)氐膬?yōu)勢，制定適合本地特色的設計方案。此外，在進行綠色建筑設計時，也要考慮建筑的環(huán)境適應性，從設計上切實體現(xiàn)節(jié)能概念，并在能源損耗率與投資收益率之間尋求平衡點[2]。

2 綠色建筑背景下裝配式建筑技術(shù)的實踐應用

某住宅工程的建筑面積為51 620 m2，地上24層，地下3層，總高度為86.27 m。采用組合剪力墻結(jié)構(gòu)，5～24層均為預制結(jié)構(gòu)，包括裝配式剪力墻、填塞壁、凸窗、夾芯板、階梯等，預制裝配率已超過43%。

2.1 組合式疊合板材的建造工藝

根據(jù)工程實際情況，給出四個邊支撐的雙向板式墻的參數(shù)，厚度控制在1 200 mm，四邊支撐為160 mm；采用疊合板和現(xiàn)澆板時，樓板的厚度控制在55～80 mm。鑒于此工程中層板長寬比在3以內(nèi)，在明確二向板受力數(shù)據(jù)后，應對鋼筋的配筋參數(shù)進行相應的算量。采用桁條末端作為承載件，將層板吊裝點定位于其上，并配合加強筋的布置，確保安裝后受力狀況穩(wěn)定。為保證組合式疊合板材能滿足工藝要求，應進行相應參數(shù)設計。

為進一步提高建筑物的抗剪切性，考慮結(jié)構(gòu)剛度因素，應在樓面與現(xiàn)澆樓層間優(yōu)化桁架筋配置。在長邊側(cè)，對桁條的布局優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)設計規(guī)范，精確地確定受力筋的分布位置，保證桿件和桁架上弦時達到受力平衡。在混凝土澆筑環(huán)節(jié)，為進一步提高構(gòu)件之間的黏附力，板材加工完成后，需要完成板材表面的平整處理，研磨深度在3～3.5 mm之間。在具體工藝流程中，于樓板的梁端部位加設一根加強筋，以橫梁的斷面寬度為參考，優(yōu)化直錨長度。對于相鄰層板的連接，應在接頭處進行整塊澆筑，禁止在彎矩橫截面最大部位做接縫處理。為加強梁架和層板之間的連接作用，梁的主筋可以視需要置于梁模中，在吊裝工藝技術(shù)后，做好相關(guān)綁扎工作，基于梁套管方式，提高組裝結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性[3]。

2.2 BIM技術(shù)應用

通過BIM技術(shù)模擬程序，可以對建設工程進行多維度、全流程控制。同時，也為各項目的合作和交流提供載體[4]。在綠色建筑理念的基礎(chǔ)上，借助BIM平臺的模擬功能，為預制構(gòu)件的設計、安裝以及效果檢驗提供依據(jù)，推動項目建造品質(zhì)提升。在工程建設過程中，通過整合多個數(shù)據(jù)信息，建立符合工程實際的建筑信息模型，仿真和優(yōu)化其能耗情況、結(jié)構(gòu)特性。在項目實施過程中，可以根據(jù)需要將相關(guān)的系統(tǒng)、組件等輸入到信息模型中。同時利用沖突探測等功能，減少在隨后建設中變更情況的發(fā)生。此外，利用BIM技術(shù)對工程進度進行仿真展示，也能動態(tài)顯示組裝過程，在資源分配上起到輔助決策的作用。將信息輸入到3D模型中，采用智能化和自動化管理手段，直觀顯示能耗參數(shù)、運維數(shù)據(jù)及環(huán)境動態(tài)變化等信息，保證綠色生態(tài)概念有效融入建造過程。

2.3 高效保溫層選用

在選用時要注意材料的熱導率，熱導率越小，保溫效果就越好，有利于建筑內(nèi)部和外部的傳熱達到期望。因此，選擇巖棉板、聚氨酯泡沫板等材質(zhì)，可以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。同時，還需要考慮材料的吸濕性，保證所選材料至少達到吸濕率最低值，避免在濕度較大的環(huán)境中對保溫效果造成干擾。同時，應加強建筑物的防火性能調(diào)節(jié)，保證運行的最優(yōu)狀態(tài)。為此，需要確保保溫材料具有良好的防火能力，根據(jù)需要采用不同質(zhì)地的材料，在改進建筑結(jié)構(gòu)保溫性能的同時，有效規(guī)避火情發(fā)生。此外，為進一步改善建筑保溫性能，可以將其他節(jié)能手段結(jié)合起來使用。例如將隔熱材料添加到墻體結(jié)構(gòu)中，借助雙層玻璃窗、斷橋鋁合金窗等，可有效消除熱橋作用，降低熱量溢出。有針對性選用高效保溫材料，并與其他節(jié)能方式配合，充分體現(xiàn)綠色建筑的優(yōu)勢。

2.4 節(jié)能技術(shù)應用

太陽能具有可再生性，根據(jù)設計需求，在預制結(jié)構(gòu)中增設太陽能板和熱水器，把太陽光轉(zhuǎn)化為電能、熱能等，供采暖、供熱使用。根據(jù)實際需要，建立高效率的燈光系統(tǒng)，如LED燈，以此大幅減少能源消耗。與其他光源相比，LED光源在使用年限、使用效率、能耗等方面具有明顯的優(yōu)點，并且可以控制能耗。通過對換能器和相關(guān)操控裝置的布局研究，完成各類設備的有序調(diào)節(jié)，以達到降本增效的目標。在裝配式建筑中，應更多地采用諸如熱泵式之類的節(jié)能設備，使得節(jié)能降耗效果更為顯著。

3 綠色建筑理念下裝配式建筑技術(shù)應用的優(yōu)化措施

3.1 使用節(jié)能環(huán)保的建筑材料

考慮到節(jié)能和可持續(xù)性，選擇環(huán)保型建材和預制構(gòu)件，是提升裝配式建筑環(huán)境適應性的關(guān)鍵。建筑設計者可以選用熱能利用率高、對環(huán)境危害小的建材，借助通過認證的森林產(chǎn)品制造木質(zhì)構(gòu)件。首先，對材料的熱學性質(zhì)進行評價。優(yōu)質(zhì)保溫材料不僅要具有低導熱系數(shù)，還要能有效減少室內(nèi)外熱量的交換。設計人員可通過對比熱阻（R）和熱導率（U）的比值，直觀理解建筑的保溫性能。R值增大或U值減小，均有助于提高絕緣性能[5]。其次，注意材料的耐用性。選用耐久保溫材料，降低構(gòu)件更換次數(shù)，在維修環(huán)節(jié)進行有效控制。綜合以上分析，建議選擇具有高回收效率的電池片狀玻璃，在高效保溫的同時，還可降低普通泡沫等危險材料的使用量。

3.2 高效能源設計

在設計裝配式建筑時，應擬定和完善相關(guān)的執(zhí)行與能耗監(jiān)控方案，從而達到節(jié)能降耗的目的。建筑節(jié)能設計要考慮保溫材料的選擇和屋頂?shù)脑O計，選用優(yōu)質(zhì)絕熱材料，并將其安裝在合適的室內(nèi)空間，保證樓宇的氣密性和隔熱性能。特別是在屋面設計方面，可采用綠植或反光性材料，減少因陽光直射而引起的室內(nèi)溫度升高。基于上述措施的實施，可在組裝式建筑空間中實現(xiàn)節(jié)能設計。例如，在充分考慮太陽輻射與自然通風等因素的基礎(chǔ)上，合理設計窗戶位置與尺寸、朝向及陰面裝置布置方式，采用兩層或三層玻璃窗，在上面涂上保護層，能有效阻隔紫外線、紅外線。另外，利用建筑信息模型等數(shù)字設計手段，對建筑的節(jié)能性能進行預測，以達到最優(yōu)的設計目的。

3.3 最優(yōu)配水方案設計

裝配式建筑的節(jié)水管理是踐行綠色建筑理念的關(guān)鍵，建筑師首先要考慮集成式的雨水循環(huán)系統(tǒng)，將雨水收集起來，并將其傳送到儲存裝置，經(jīng)初濾后，用于灌溉、衛(wèi)生間、清潔等。

保留充足的污水處理空間，合理布置住宅管道網(wǎng)絡，收集和凈化生活污水（洗手池、淋浴器、洗衣機等產(chǎn)生的污水），對城市污水和生活污水實行分級處理，使其資源化利用。選用高性能用水控制設備，在衛(wèi)生間里安設小流量的花灑，選擇自帶水量調(diào)節(jié)按鈕的馬桶，在用水量指標上進行嚴格管控。

3.4 室內(nèi)空間布局優(yōu)化

在室內(nèi)空間中，空氣流通性是設計的首要考量因素?？梢赃x擇揮發(fā)性低的材料，選用通風效果較佳的暖通系統(tǒng)，保持空氣流動，控制污染指數(shù)。采用機械通風方式，不僅能帶來清新的空氣，還能對外部環(huán)境進行有效過濾。同時，還可以裝設氣體組分監(jiān)測裝置，實時反映室內(nèi)空間人員密度及活動情況，實現(xiàn)通風系統(tǒng)的控制，調(diào)節(jié)新風的進氣量，保證在不同時段、不同用途下，以最佳的能源效率來滿足通風需求。將建筑物劃分為若干控制區(qū)域，以便對各地區(qū)的能耗和室內(nèi)環(huán)境進行更精確的管理，在不常使用的場合，可減少氣流的流動速率[6]。

同時，充分利用門窗、天窗、通風井等建筑設施，將室外新風引入室內(nèi)，將室內(nèi)熱氣排出，達到減少機械通風的依賴、提高能效的目的。針對某些區(qū)域空氣質(zhì)量較差的情況，可以選擇合適位置布設高效過濾裝置，除去空氣中的各類雜物，也可以采用電子的空氣凈化器、紫外線燈等控制環(huán)境潔凈度。

3.5 智能集成設計

隨著技術(shù)的更新，裝配式建筑正向智能集成化方向演進。在規(guī)劃時，要對建筑內(nèi)的管線布局、電氣設備、智能家居系統(tǒng)等進行綜合設計，規(guī)避后期設備安裝對預制構(gòu)件造成的損害，優(yōu)化建筑環(huán)境的控制。例如，采用太陽能電池板和溫控裝置，可以完成對室內(nèi)空間溫度的自適應調(diào)節(jié)，使其保持在一定范圍內(nèi)，減少能源損耗?；蛘呃眉晗到y(tǒng)，可最大化收集露天雨水，并作為建筑日常用水來源。此種設計深刻踐行了綠色建筑理念，體現(xiàn)了先進的環(huán)境管理思路，實現(xiàn)了建筑空間內(nèi)各項資源的配置效益。

為實現(xiàn)高度集成化，在仿真軟件平臺的支持下，完成建筑場景的高精度還原與協(xié)同設計。這樣既能直觀地顯現(xiàn)設計構(gòu)想，展示裝配結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件的設計、組裝過程，又能及早發(fā)現(xiàn)并解決裝配結(jié)構(gòu)中的問題，調(diào)動不同專業(yè)的主動性，密切配合，共同實現(xiàn)既定的目標。同時，數(shù)據(jù)資源庫、智能監(jiān)測設備等信息工具的采用，也可為實現(xiàn)樓宇智慧管理和運行提供有力支持，在確保室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性層面發(fā)揮效用。

3.6 基于需求考量的舒適性設計

未來的裝配結(jié)構(gòu)未必能滿足人們的需求。因此，確保體系結(jié)構(gòu)的模塊化較為關(guān)鍵[7]。對于組件的設計，可以采用統(tǒng)一的比例和接口，這不僅能使建造流程得以簡化，也便于后續(xù)房屋的改建和擴建。同時，還可以選擇螺栓連接方式，依據(jù)實際需要對墻板、樓板等構(gòu)件進行重新組合與替換，將其與內(nèi)在結(jié)構(gòu)融合。

4 結(jié)語

裝配式建造是目前建筑業(yè)中比較先進的建造方式。在實際操作中，要將其優(yōu)勢加以利用，加快項目進度，減少資源配置失當?shù)那闆r，實施有效的環(huán)境管理方案。為進一步推動該技術(shù)在建筑業(yè)的推廣，需要根據(jù)目前的實際情況，強化裝配式建筑的建設與管理，采用有效的技術(shù)手段對其進行優(yōu)化，提升建筑工程人員的綜合素質(zhì)，充分利用組合建造模式的優(yōu)點，推動建筑業(yè)健康發(fā)展。

參考文獻

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