智能施工技術在綠色建筑項目中的應用探索

摘 要：本文旨在探索智能施工技術在綠色建筑項目中的應用。首先剖析智能施工技術的特點，包括數(shù)字化、自動化、精準化與協(xié)同化。其次詳細闡述其在綠色建筑項目中提高施工效率、優(yōu)化資源配置、提升建筑質(zhì)量與性能以及促進節(jié)能減排等方面的顯著優(yōu)勢。進一步深入探討建筑信息模型（BIM）技術、智能傳感與監(jiān)測技術、自動化施工設備與機器人技術以及智能材料與綠色建材在綠色建筑項目中的具體應用。通過對智能施工技術全方位的研究，為推動綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展提供有力的理論依據(jù)與實踐指導。

關鍵詞：智能施工技術；綠色建筑；應用實踐；可持續(xù)發(fā)展

1 前言

在全球環(huán)境危機日益加劇與資源約束日趨緊張的時代背景下，綠色建筑作為建筑行業(yè)踐行可持續(xù)發(fā)展理念的關鍵載體，正逐步成為建筑領域的主流發(fā)展方向。其以資源高效利用、環(huán)境友好保護、生態(tài)和諧共生為核心目標，致力于在建筑全生命周期內(nèi)實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益與環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。與此同時，智能施工技術的蓬勃興起，為綠色建筑項目的高質(zhì)量推進注入了強大動力。

2智能施工技術的特點

智能施工技術具有數(shù)字化、自動化、精準化與協(xié)同化的顯著特點。數(shù)字化體現(xiàn)在將建筑施工過程中的各類信息，如設計圖紙、施工進度、材料管理等，均轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，便于存儲、傳輸、分析與共享，實現(xiàn)施工管理的信息化與透明化[1]。自動化則通過大量先進的自動化設備與機器人，如自動化混凝土攪拌站、焊接機器人等，按照預設程序自動完成施工任務，減少人工干預，提高施工效率與質(zhì)量穩(wěn)定性。精準化借助高精度傳感器與智能控制系統(tǒng)，對施工過程中的各項參數(shù)進行精確監(jiān)測與控制，例如在建筑結構安裝時，可精確控制構件的位置、角度與受力狀態(tài)，確保施工精度符合設計要求。協(xié)同化是智能施工技術的核心特征之一，打破了傳統(tǒng)施工各環(huán)節(jié)、各專業(yè)之間的信息壁壘，實現(xiàn)建筑、結構、給排水、電氣等多專業(yè)在設計、施工與運維階段的協(xié)同工作，以及施工設備、人員與管理系統(tǒng)之間的高效協(xié)作，從而提升整個施工項目的綜合效益。

3智能施工技術在綠色建筑項目中的應用優(yōu)勢

3.1提高施工效率

智能施工技術引入自動化施工設備與機器人，縮短了施工周期。自動化混凝土澆筑機器人可連續(xù)作業(yè)，其澆筑速度遠超人工操作，且能保證澆筑質(zhì)量的穩(wěn)定性。BIM技術在施工前進行虛擬施工模擬，提前發(fā)現(xiàn)施工方案中的問題與沖突，如管線碰撞、空間不足等，并進行優(yōu)化調(diào)整。避免施工過程中的返工與延誤，使施工流程更加順暢高效。同時，智能施工管理系統(tǒng)實時監(jiān)控施工進度、資源分配、設備運行等情況，及時發(fā)現(xiàn)施工中的瓶頸問題，并進行合理的調(diào)度和調(diào)整[2]。

3.2優(yōu)化資源配置

借助智能傳感與監(jiān)測技術，實時獲取施工現(xiàn)場各種資源的使用情況，如能源消耗、材料庫存與消耗等數(shù)據(jù)，并結合數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)資源的精準調(diào)配。根據(jù)實時監(jiān)測的電力消耗情況，合理調(diào)整施工設備的運行時間與功率，避免能源浪費。BIM技術對建筑材料進行精細化管理，從材料的選型、采購、運輸、存儲到使用，實現(xiàn)全過程的信息化管控，減少材料的浪費與積壓，提高材料利用率[3]。結合智能化的施工設備調(diào)度系統(tǒng)，根據(jù)施工任務需求與設備性能特點，合理安排施工設備的使用，提高設備的利用率與工作效率，降低設備閑置率與維護成本，從而優(yōu)化整個施工資源的配置，實現(xiàn)資源利用的最大化效益。

3.3促進節(jié)能減排

智能施工技術通過優(yōu)化施工工藝與流程，減少了施工過程中的能源消耗。例如，采用節(jié)能型施工設備與智能照明系統(tǒng)，降低了施工現(xiàn)場的電力消耗；優(yōu)化材料運輸路線與方式，減少了運輸過程中的燃油消耗與尾氣排放。在綠色建筑運營階段，智能能源管理系統(tǒng)通過對建筑能源消耗的實時監(jiān)測與分析，實現(xiàn)對空調(diào)、照明、電梯等設備的智能控制，使其根據(jù)實際需求自動調(diào)節(jié)運行狀態(tài)，避免能源的過度消耗與浪費，有效降低建筑運營能耗。智能施工技術推動了綠色建材與智能材料的應用，這些材料在生產(chǎn)、運輸、使用過程中通常具有較低的環(huán)境影響與能源消耗[4]。

4智能施工技術在綠色建筑項目中的具體應用

4.1 BIM技術的應用

4.1.1設計階段協(xié)同設計與優(yōu)化

在綠色建筑設計初期，各專業(yè)設計師基于BIM平臺進行協(xié)同設計。建筑、結構、給排水、電氣等專業(yè)設計師能夠?qū)崟r共享設計信息，通過BIM模型的可視化功能，直觀地發(fā)現(xiàn)設計中的空間沖突、管線碰撞等問題。在建筑空間布局設計時，可及時調(diào)整房間功能與尺寸，避免結構構件與設備管線的相互干擾。BIM技術還能對建筑的采光、通風、能耗等性能進行模擬分析。根據(jù)當?shù)貧夂驐l件與建筑朝向，模擬不同設計方案下的自然采光效果與通風效率，優(yōu)化建筑外形與內(nèi)部空間布局，以提高自然采光與通風利用率，減少人工照明與空調(diào)系統(tǒng)的使用時間，降低建筑能耗。通過模擬不同朝向和開窗位置的采光效果，確定最佳的建筑布局和窗戶設計方案，使建筑充分利用自然光線，減少人工照明的使用時間[5]。

4.1.2施工階段進度管理與施工模擬

在施工進度管理方面，將施工進度計劃與BIM模型關聯(lián)，以4D（三維空間+時間）模擬的形式直觀展示施工進度。若某一施工工序延遲，可通過BIM模型快速確定其對后續(xù)工序及整個項目進度的影響，進而調(diào)整施工資源分配或優(yōu)化施工順序，確保項目按時完成。在施工質(zhì)量管理上，利用BIM模型對施工質(zhì)量控制點進行標注與管理。在施工前，明確各關鍵部位的質(zhì)量標準與施工工藝要求；施工過程中，通過移動終端設備采集施工質(zhì)量數(shù)據(jù)并與BIM模型對比分析，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題并追溯問題根源。

4.2智能傳感與監(jiān)測技術的應用

4.2.1建筑結構健康監(jiān)測

在綠色建筑結構施工過程中及建成后，在結構關鍵部位安裝各類傳感器，如應變片、位移計、加速度傳感器等，構建結構健康監(jiān)測系統(tǒng)。這些傳感器實時采集結構在自重、風荷載、地震作用等工況下的受力、變形、振動等數(shù)據(jù)，并利用無線傳輸技術將數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測中心。同時，監(jiān)測中心利用專業(yè)的數(shù)據(jù)分析軟件對數(shù)據(jù)進行處理與分析，建立結構健康評估模型。對比分析實時監(jiān)測數(shù)據(jù)與結構設計參數(shù)及正常狀態(tài)下的閾值范圍，判斷結構是否存在安全隱患。

4.2.2能源消耗與環(huán)境參數(shù)監(jiān)測

為實現(xiàn)綠色建筑的節(jié)能減排目標，智能傳感與監(jiān)測技術廣泛應用于建筑能源消耗與環(huán)境參數(shù)監(jiān)測。在建筑內(nèi)部安裝電表、水表、燃氣表等能源計量傳感器，以及溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器等環(huán)境傳感器，實時采集建筑能源消耗數(shù)據(jù)與室內(nèi)外環(huán)境參數(shù)。這些數(shù)據(jù)傳輸至能源管理系統(tǒng)與環(huán)境控制系統(tǒng)后，系統(tǒng)根據(jù)預設的控制策略進行自動調(diào)節(jié)。當室內(nèi)光照強度超過設定閾值時，自動調(diào)節(jié)窗簾開度或照明亮度；當室內(nèi)溫度偏離設定舒適范圍時，自動啟動或調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運行狀態(tài)，以維持室內(nèi)舒適環(huán)境并降低能源消耗。

4.2.3施工過程監(jiān)測與質(zhì)量控制

在綠色建筑施工過程中，智能傳感與監(jiān)測技術用于施工過程的實時監(jiān)測與質(zhì)量控制。在混凝土澆筑過程中，在混凝土內(nèi)部及模板表面安裝溫度傳感器，監(jiān)測混凝土的水化熱溫度變化，防止混凝土因溫度應力過大而產(chǎn)生裂縫。同時，利用壓力傳感器監(jiān)測混凝土澆筑壓力，確?；炷辆鶆?、密實填充模板。在地基基礎施工中，在地基土中埋設孔隙水壓力傳感器、沉降觀測點等，監(jiān)測地基土的固結過程與沉降變形情況，及時調(diào)整施工參數(shù)，保證地基基礎施工質(zhì)量。在鋼結構施工中，利用激光位移傳感器監(jiān)測鋼結構構件的安裝精度，如鋼梁的垂直度、柱間距離等，確保鋼結構安裝符合設計要求。

4.3自動化施工設備與機器人技術的應用

4.3.1自動化混凝土施工設備

自動化混凝土攪拌站是綠色建筑混凝土施工的重要設備之一，采用計算機控制系統(tǒng)，根據(jù)預設的混凝土配合比，精確控制水泥、骨料、水、外加劑等原材料的計量與投放，確?；炷临|(zhì)量穩(wěn)定且符合綠色建筑高性能混凝土的要求。同時，攪拌站具備原材料含水率自動檢測與補償功能，能夠適應不同天氣條件下的施工需求。同時，自動化混凝土輸送泵可實現(xiàn)混凝土的遠距離、高效輸送，其具有智能壓力調(diào)節(jié)與流量控制功能，根據(jù)輸送管道的長度、阻力以及混凝土的坍落度等參數(shù)，自動調(diào)整泵送壓力與流量，確?；炷猎谳斔瓦^程中不發(fā)生堵塞與離析現(xiàn)象。

4.3.2鋼結構自動化焊接機器人

在綠色建筑鋼結構施工中，鋼結構自動化焊接機器人發(fā)揮著關鍵作用。這些機器人配備高精度的焊接電源與焊接槍頭，能夠根據(jù)預設的焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、電壓、焊接速度、焊接角度等，對鋼結構的各種連接部位進行自動化焊接。機器人具有智能的焊縫跟蹤系統(tǒng)，能實時檢測焊縫的位置與形狀，自動調(diào)整焊接槍頭的位置與姿態(tài)，確保焊縫的焊接質(zhì)量穩(wěn)定可靠。與傳統(tǒng)人工焊接相比，鋼結構自動化焊接機器人的焊接速度可提高數(shù)倍，且焊接質(zhì)量一致性好，減少了人工焊接技術差異導致的焊接缺陷，同時降低焊接過程中煙塵與有害氣體排放，符合綠色建筑施工的環(huán)保要求。

4.3.3建筑清潔機器人

隨著綠色建筑對外觀整潔與環(huán)境品質(zhì)要求的提高，建筑清潔機器人應運而生。外墻清潔機器人可通過真空吸附、磁吸附或繩索懸掛等方式附著在建筑外墻上，利用旋轉(zhuǎn)刷子、高壓水槍或超聲波清洗技術，自動清除外墻表面的灰塵、污漬與污染物。它具備智能的路徑規(guī)劃功能，能夠根據(jù)外墻的形狀、面積與清洗要求，自動規(guī)劃最優(yōu)的清洗路徑，提高清洗效率與質(zhì)量，同時保障作業(yè)安全。

4.4智能材料與綠色建材的應用

4.4.1自清潔材料

自清潔材料在綠色建筑的外立面與采光系統(tǒng)中具有廣泛應用前景。自清潔玻璃是一種典型的自清潔材料，其表面涂覆有特殊的納米涂層，具有超疏水或超親水特性。在超疏水自清潔玻璃表面，水滴呈球狀滾動，能夠帶走表面的灰塵與污漬，實現(xiàn)自清潔功能；超親水自清潔玻璃則利用雨水的沖刷作用，使玻璃表面始終保持清潔。這種自清潔玻璃應用于建筑門窗與幕墻，可減少清潔維護頻率，降低維護成本，同時保持良好的采光性能，提高室內(nèi)自然采光利用率，減少人工照明能耗。

4.4.2智能調(diào)光玻璃

智能調(diào)光玻璃在綠色建筑室內(nèi)空間分隔與采光控制方面具有獨特優(yōu)勢。它是一種電致變色玻璃，通過在玻璃夾層中加入特殊的電致變色材料，如氧化鎢、氧化鎳等，并施加電場來控制玻璃的透明度。當電場作用時，電致變色材料的光學性能發(fā)生變化，使玻璃由透明變?yōu)椴煌该骰虬胪该鳡顟B(tài)。在綠色建筑中，智能調(diào)光玻璃可應用于辦公室隔斷、會議室幕墻、住宅窗戶等部位。例如，在辦公室環(huán)境中，當陽光強烈時，智能調(diào)光玻璃可調(diào)節(jié)為不透明狀態(tài)，阻擋陽光直射，降低室內(nèi)溫度，減少空調(diào)制冷負荷；當需要自然采光時，可調(diào)節(jié)為透明狀態(tài)，增加室內(nèi)采光面積，減少人工照明使用時間與能耗。智能調(diào)光玻璃的應用不僅提高了建筑的能源利用效率，還為使用者提供更加舒適、靈活的室內(nèi)空間環(huán)境。

4.4.3可再生材料與綠色建材

可再生材料在綠色建筑中的應用有助于減少對不可再生資源的依賴，實現(xiàn)建筑材料的可持續(xù)利用。竹材是一種具有良好力學性能與環(huán)保特性的可再生材料，其生長周期短、強度高、韌性好，可用于制作建筑結構構件、室內(nèi)裝飾材料、家具等。環(huán)保型混凝土是一種常見的綠色建材，采用工業(yè)廢渣（如粉煤灰、礦渣等）作為部分膠凝材料替代水泥，減少了水泥生產(chǎn)過程中的CO2排放。

5結論

智能施工技術在綠色建筑項目中具有極為重要的應用價值，其數(shù)字化、自動化、精準化與協(xié)同化的特點，為綠色建筑的建設帶來諸多優(yōu)勢，包括顯著提高施工效率、優(yōu)化資源配置、提升建筑質(zhì)量與性能以及促進節(jié)能減排等。在未來建筑行業(yè)的發(fā)展進程中，應持續(xù)深入探索智能施工技術的創(chuàng)新應用，不斷完善其技術體系與應用模式，進一步促進智能施工技術與綠色建筑理念的深度融合，從而為實現(xiàn)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展目標奠定堅實基礎，創(chuàng)造更加環(huán)保、高效、智能的建筑環(huán)境。

參考文獻

[1]劉玉花.智能技術在綠色建筑施工中的應用[J].工程與建設，2024，38（4）：936-937.

[2]王榮明，馬愛國.\"雙碳\"目標導向下智能建筑綠色施工模式的應用思路探究[J].磚瓦，2024（4）：115-117.

[3]崔嘉寶，盛宇，殷元元.建筑工程施工綠色智能建造與智慧管理的應用[J].磚瓦世界，2024（18）：184-186.

[4]劉鵬程.綠色環(huán)保背景下建筑施工現(xiàn)場揚塵污染智能監(jiān)測方法研究[J].環(huán)境科學與管理，2024，49（9）：138-142.

[5]趙黎明.智能化綠色建筑施工中低耗節(jié)能理念的應用研究[J].陶瓷，2024（2）：155-158.