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基于BIM技術的裝配式混凝土綠色公共建筑應用研究

公共建筑作為國家供給與社會服務的主體，其經(jīng)濟發(fā)展狀況、技術水平與質量在相當程度上也是國家發(fā)展的重要標志。為全面總結中國公共建筑項目實施取得的成果，客觀評價項目實施的效果和影響推動公共建筑能效提升的發(fā)展。文章針對BIM技術、裝配式混凝土、綠色建筑提出明確定義，并且在綠色公共建筑設計使用上提出明確要求。

1 引言

目前，我國在公共建筑能效提升技術應用方面還存在一些問題，主要表現(xiàn)為實施建筑節(jié)能與能效提升措施的資源不足，導致公共建筑行政、管理人員對于經(jīng)濟、高效、節(jié)能、低碳的建筑技術決策困難，限制了我國公共建筑能效提升工作的規(guī)模化發(fā)展。

2 綠色建筑含義

在建筑行業(yè)中采用綠色建筑設計，主要涉及環(huán)保、節(jié)約能源、節(jié)省建筑材料、節(jié)省水資源等，不僅能改善人類居住環(huán)境，人們的健康也得到了保障。

綠色建筑中所說的“綠色”并不是指傳統(tǒng)概念中簡單的通過園林綠化工程增加整個住宅小區(qū)綠化面積的方式，它是一種建筑設計中提出的創(chuàng)新概念，主要闡述了建筑設計中要注重不破壞自然環(huán)境，建筑群應該最大限度地利用自然可再生資源，進而達到最大限度實現(xiàn)基本生態(tài)平衡的目的。由于建筑所在地域環(huán)境、地質、日照、氣候不同，各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平存在差異，因而，綠色建筑要因地制宜，保障在全壽命建設周期內碳排放達標，人們居住的環(huán)境要綠色、舒適、環(huán)保。建筑的選材也要保證綠色環(huán)保、質優(yōu)安全，充分利用風能和光能等可再生資源，使我國建筑業(yè)早日達到碳達峰及碳中和。

3 BIM技術與裝配式混凝土

3.1 BIM技術

BIM技術指的是信息建筑模型，該技術能夠對與建筑工程有關的信息數(shù)據(jù)進行充分利用。在此基礎上創(chuàng)建建筑模型，通過數(shù)字化技術創(chuàng)建一個與真實性能相仿的模型。BIM技術采用三維數(shù)字技術，可以有效采集處理項目信息，使其轉變?yōu)橹庇^的數(shù)據(jù)模型，并且在工程領域中應用廣泛，建筑施工效率極大提高（見圖1）。對BIM技術的熟練使用，可避免施工建設影響周邊環(huán)境，滿足環(huán)保綠色理念。BIM技術能夠實現(xiàn)建筑項目內部結構說明的精確性和客觀性，并依據(jù)整體布局的變化而改變，使設計的相關工作更加合理嚴謹。BIM技術可以有效實現(xiàn)資源和知識的遠程分享，加快信息交流，并且提供大量數(shù)據(jù)支撐。BIM技術具備可協(xié)調性、可視化、可繪制等優(yōu)勢。對于協(xié)調優(yōu)勢，可將建筑信息共享至多個設計人員與系統(tǒng)，確保建筑設計的連貫性，還可提升作業(yè)效率，加強建筑設計品質。通過應用BIM技術，可將原有二維設計，轉變?yōu)槿S設計，有效作用于建筑工程前期的考察與設計。

3.2 裝配式混凝土

預制裝配式構件是裝配式建筑混凝土構件的簡稱，是由預制構件為主體與受力構件經(jīng)安裝后聯(lián)接而成的建筑砼構件（見圖2）。裝配式建筑與鋼筋砼結合是中國當前建筑工程結構發(fā)展的主要方向之一，它促進了我國建設工業(yè)化的進展。與現(xiàn)澆建筑工法比較，由于裝配式PC結構更便于建設綠色建筑，也因此比裝配式建筑施工結構更能滿足綠色建筑的節(jié)土、節(jié)能、節(jié)材、節(jié)水和環(huán)保等特點，減少了對自然環(huán)境的直接影響，包括減少噪聲、防止揚塵、降低空氣污染、清潔運輸、降低對場地的干擾，節(jié)約水、電、材等環(huán)境資源與能耗，貫徹了可持續(xù)發(fā)展的基本原則。

4 BIM技術在綠色公共建筑的應用

近年來，在裝配式混凝土綠色公共建筑當中，BIM技術得到廣泛應用。通過施工現(xiàn)場可視化技術使工程項目更加直觀立體，使各參與人員更生動了解項目，提高管理層與基層人員的管理和交流；三維場地管理技術可以模擬施工地段的整體分布情況。利用Navisworks軟件中工期進度功能，通過構件碰撞檢查裝配式混凝土綠色公共建筑的困難問題，通過模型動畫、模擬設備安裝、4D進度編排等展示項目多維場景，實時調整進度計劃，給項目進度管理提供支撐。而Lumion平臺的實時3D可視化技術（見圖3），通過軟件導入BIM模型，利用軟件功能的可視化，快速便捷地制作項目視頻及圖片的渲染，進行模型的實時視頻觀看，便于施工合理進行。

4.1 BIM技術在建筑材料中的應用

利用BIM技術可以對工程物料和資源進行合理匯總，同時擁有大量的數(shù)據(jù)庫，可以在短時間內準確統(tǒng)計工程物料和資源的總用量，精確計算工程物料的消耗和資源總量。此外，通過BIM技術還可以對暖通、給排水、建筑結構設計等多種工作進行高效集成，同時具備了方案檢測的特點（見圖4）。所以，通過BIM技術還可以減少工程建筑材料浪費，甚至是返工狀況的出現(xiàn)，更符合綠色建筑設計中資源節(jié)約的特點。

4.2 BIM技術在建筑水資源中的應用

使用BIM技術創(chuàng)建建筑模型，依據(jù)當?shù)鼐跋蠛徒涤陱姸葘肽Ｐ停ㄟ^計算公式，得出精確的數(shù)據(jù)資料庫（見圖5）。數(shù)據(jù)庫中包含的信息能夠為雨水采集工作的開展提供可靠數(shù)據(jù)支持。在雨水采集信息數(shù)據(jù)的基礎上，根據(jù)地方地貌，明確徑流系數(shù)及其他信息，精確集雨量，為方案設計工作的開展提供支持。

4.3 BIM技術在室內外環(huán)境中的應用

將BIM技術應用在綠色公共建筑設計之中，能夠為用戶營造良好的氛圍，并能將多樣化節(jié)能技術應用在項目的設計及建造過程中，對建筑行業(yè)的綠色發(fā)展產(chǎn)生促進作用[2]。室外結構的設計要以預防污染，增加建筑受自然光照射面積和時長為主。使周圍環(huán)境和建筑達到最佳平衡點（見圖6）。采用BIM技術還原周邊環(huán)境，根據(jù)具體模擬狀況開展建筑設計的調整工作，以此確保建筑外部結構的節(jié)能、環(huán)保，從根本上減少設計問題。

5 裝配式技術在綠色公共建筑的應用

①構件的工業(yè)化，提高建筑構件的加工精度，促進工程技術標準的統(tǒng)一與完善，以提升公用工程的效益和品質水平（見圖7）。

②節(jié)約環(huán)保，使用裝配式工藝技術可避免傳統(tǒng)施工的噪音和灰塵，同時具備優(yōu)異的節(jié)能與環(huán)境保護特性，滿足現(xiàn)代公共建筑的基本要求。

③效率高、勞動強度低，裝配技術主要使用大中型施工機械設備，選擇吊掛工藝能有效提升施工效能、減輕工人勞動強度。

④裝配式建筑構件是加工、運輸、組裝一氣呵成的，減少了二次加工，省時省力，保證工期。

⑤裝配式技術促使各部門相互交流配合，及時解決各種難題，縮短施工工期、減少工序，節(jié)約成本。

6 結語

公共建筑節(jié)能工程作為中國建筑節(jié)能領域的關鍵組成部分，有著單位建筑面積能耗高，節(jié)約潛能大的特征，是中國建設領域推進碳達峰、碳中和的重點領域。科學合理地應用BIM技術，對綠色公共建筑的發(fā)展有著重大意義，不但能夠提高建筑設計的可視化程度，還可以提高節(jié)能環(huán)保的設計效率。

（責任編輯：何雯麗）