新型裝配式綠色建築技術研究

目前，我國建築行業大部分仍然採用現場施工方式進行工程作業。與傳統的施工方式不同，裝配式建築具有工期可控、成本較低、綠色環保、工程質量優等明顯優勢，掌握運用新型裝配技術已經成為我國建築行業未來需要發展和研究的方向。而新型裝配式建築採用的是利用BIM技術建立的信息模型，從產品設計到生產過程以至於最後的工地安裝都能很好地進行預算，能夠更全面直觀地瞭解工期，所有構件都能夠追溯到廠家。

1、相關理論概述

1.1裝配式建築

21世紀以來，科學技術的高速發展與變革，國家生產力也隨之不斷加強。建築行業一直是被看作國家和社會經濟發展的支柱產業，在科技發達的今天，建築行業也將迎來新的春天。伴隨著現代建築技術發展以及信息工業化的到來，發達國家已經走在了裝配式建築發展的前沿。伴隨著工業化進程的加快，我國也應該做出相應的舉措。建築信息化如今已是經濟社會發展的必然趨勢，與此同時也是保持我國社會經濟發展，降低城市住房緊張問題的有效解決方法。大力發展裝配式建築，開發新型裝配式建築技術，加大裝配式建築技術開發投入是國家社會經濟發展的最有利決策。裝配式建築建築形式及結構體系具體表現在:建築形式多層次，分為高層、多層、單層等；結構體系則是主要為大開間，其中也有傳統建築的鋼架構和新型的全預製裝配結構等多樣形式；牆體材料則是取代了原來的鋼筋混凝土發展為複合牆體，砌築方式改變為現場裝配模型，材料的重量也大大減輕等。

1.2裝配式綠色建築優勢及特點

和傳統的建築施工方式不同，裝配式建築有著獨特的魅力，具體體現在設計、生產、施工等三個方面。能夠根據建築功能的不同設計出獨特的構件，由當地生產再運輸到現場進行安裝作業。與傳統的現澆混凝土不同，不需要浪費大量的時間空間在混凝土的凝結上，也不會對周圍環境造成破壞。而且裝配式建築還有一體化裝修的特點，在施工的同時進行裝修，節省了大量的工期並減少裝修時帶來的環境汙染和噪音汙染，是當下的一種綠色環保的新型建造模式。裝配式建築的構築過程中，最關鍵的是相關部件的規劃和製作。其發展趨向是，在各個部件上進行細緻的分工和產品外包，由不同地區加工零部件，最終運達總工場進行安裝，全過程包括構件設計、原料選取、出產零件、安裝、存儲、分銷、後期維護等環節組成。新型裝配式建築的搭建流程也相似於建造業，都是規劃、出產、運輸、存儲、搭建、維護等部分組成。

1.3裝配式綠色建築的發展現狀

裝配式建築是近年來由國外研發併成功用於實踐的科技成果。到目前為止，這種建築體系在我國已經生根發芽，尤以萬科集團為例，早在2003年，萬科集團就成立了國內首個由企業投資的裝配式建築研究機構，進行新型裝配式建築的有關研究。2005年在萬科東莞建築研究中心，第一座新型裝配式建築實驗樓落地。雖然在隨後的多年間，房地產業行業的飛速發展並沒有對裝配式建築帶來過大的改變，不過萬科集團多年來並沒有放棄相關的研究，一直踐行著裝配式建築的研究和開發。自上個世紀80年代以來，中國裝配式建築快速發展，其中比較著名的建築有，中國南極長城站、溫州喜來登溫泉度假酒店、杭州來福士廣場、西安綠地中心、廣州東塔等著名裝配式建築。我國知名的裝配式建築建造者萬科集團，在不斷的創新和實踐中建造了西安萬科城，這是業內的一大突破，大部分的裝修材料都是事先在工廠預製好在運達現場進行施工，在設計、生產、施工過程中達到了一體化。

雖然是業內的先行者，但是萬科高級副總裁劉肖坦仍表示，想要在現實中推廣裝配式建築並沒有想象中的那麼容易，建築行業不比於其他行業，它更加的保守並追求穩定，建築的年限都是幾十年上百年來計算的。另外相比於美國、日本等一些發達國家，我國缺少裝配式建築的相應產業鏈及相關方面的推廣。裝配式建築雖有多種優勢但並不能忽視其費用略高的問題，而且在設計能力方面國內也還有很多不足之處，所以無論是大眾還是業內人士都不太認可裝配式建築。在政策方面，2016年6月《泉州市推進建築產業現代化試點實施方案》正式啟動，其中補貼金額最高達到100萬元人民幣。到2020年，全市新建建築中裝配式建築比例要到25%以上，培育3~5家企業成為現代化建築企業的標杆。作為一項新興產業，政策還明確指出，如果在採用開發新材料和新工藝上取得成果，方案策劃明確的還可以向政府提出專項的資金援助，即項目投資總額的5%，最高限額為100萬元。目標是到2020年泉州、廈門安置房工程中採用裝配式技術建築的比例達40%以上。

2、新型裝配式建築技術分析

2.1基於BIM的新型裝配式建築系統的概念

傳統的裝配式建築建設過程，設計與製造功能是分開的沒有具體的聯繫，導致在現場施工過程中，會出現構件無法安裝的問題，設計的誤差往往導致的就是資源的浪費和工期的延誤，甚至對工程質量也有一定的影響。在實際工程建設中提前統籌好業主的需求，將可能出現的工程問題提前預知並妥善解決，這就需要引進新型裝配式建築技術。要落實新型裝配式建築技術的廣泛應用，BIM的三維建模功能是落實該應用的關鍵。在搭建裝配式建築過程中，構件的機械化生產是關鍵技術。為避免製作好的構件在現場安裝不了，需要返廠重造以及資源浪費等問題，運用BIM技術進行設計、生產、施工上的管理勢在必行。與在傳統建築中引進BIM建模技術相似，在裝配式建築中引入BIM建模技術可以通過BIM可視化的功能，對建築模型進行修改，通過對比碰撞達成更精細化的設計目的。引進BIM應用後，新建一個裝配式建築的BIM構件庫就可達到模擬工廠加工的效果，可以有效地減少工程量，對工程的進程和構件的規格都能提前瞭解，避免出現了構件在工地無法安裝而返廠的現象。根據報道，已經有多家企業在積極搭建BIM的相應的裝配式建築模型的數據庫，其中以品茗公司為最，這可以逐步構建標準化預製構件庫。裝配式建築技術和BIM技術作為2017年建築工程領域的兩大熱點，如果說新型裝配式建築是建築方式的改變，那麼BIM運用技術則是推動這一改革的推手。BIM相關軟件服務於工程從設計到建成的整個週期，甚至在今後的工程養護上都可以通過BIM技術進行工程作業。在BIM強大的功能下，業主可以通過BIM的信息化模型全方面的觀察制定需求。

2.2理論基礎及關鍵技術

BIM-CICS是適應新型裝配式綠色建築而提出的理論，在我國製造業CIMS應用時間以及應用範圍都已經非常廣闊，有許多經典的建築案例，非常適合用作在我國推廣宣傳新型裝配式建築。新型裝配式建築離不開工業化生產，要想開發新型建築材料和建築體系，需要從構件的生產設計著手，從設計以及材料問題以及工程施工問題進行考慮。而針對製造工藝的問題，哈爾濱工業大學的吳芳國從計算機的方向進行研究，構思提出了適合建築行業的計算機集成建造系統(CICS)，針對傳統的建築信息行業與現在製造業所共有的問題與矛盾，通過CICS構思的社會政策為根本、行業改革新的方向和安全保障措施。然而吳芳國只是從計算機方向考慮，發表了相關的計算機集成建造系統(CICS)的理念和有關理論研究。之後，王要武等人又提出了智慧建設理論(SmartConstructionTheory，SCT)，主要通過BIM三維建模功能，對於項目工程從構件的製作到工程完工後期養護維修，都能夠進行預算，充分體現了智慧建築理論的思路，是為一種先進的解決方法和技術手法。這些年，採用輕型鋼結構的住宅其優點愈發被人們所認識，併成為一種建築新熱潮。在美國，普通的民用住宅大多使用輕型鋼結構建造，尤其以採取使用鍍鋅冷彎型鋼作為承重系統應用於住房所佔的比例，已從90年代初的5%發展到現在的25%左右。我國住宅產業也正在經歷一種變革，從原來的建房到現在的造房發展，輕型鋼結構的住宅機械化生產的特殊性，為這場變革提供了一個有效的載具。

2.3BIM技術在裝配式建築中的價值

（1）提高裝配式建築設計效率。在裝配式建築模型設計中，要對所有構件進行分類，以便於進行預埋措施，因此更加需要各專業設計人員能夠密切的合作，而BIM三維模型能夠讓各專業設計人員快速的進行比對，同步的作出修改，於設計階段能夠節省大量的時間。另外，BIM還有云數據功能，各專業設計人員將各自的模型算量上傳致雲端，通過BIM的自動糾錯功能，能夠快速準確的找出設計方案的衝突問題。而BIM的協同功能也非常強大，某一專業設計人員的修改能都無誤地被其他人士所運用。這樣節省了設計人員因為修改所浪費的精力。

（2）裝配式建築構件的設計。設計人員可以進入雲端服務器，完成構件的尺寸樣式的整合，併成立各自的族庫。隨著族的完善和增加豐富，設計人員可以將不同的族進行對比優化，作出更適合甲方要求的構件。利用族，在業主選擇戶型時也可以提供較多的樣式類型。節省戶型選擇所花費的精力，業主所需要的戶型規格也會比較多，快速高效地提供業主方所需要的設計規格。

（3）降低裝配式建築的誤差。工程人員能夠利用BIM技術對裝配式建築構件進行校準，降低工程階段過程中的誤差出現幾率。BIM中Revit軟件的碰撞衝突檢測功能，能夠詳細分析構件中連接點的問題，清除構件之間的矛盾和問題，縮小設計時因誤差帶來的材料浪費甚至工期的延誤。

3、總結

從以上可以瞭解到，通過BIM的三維建模功能，可以使得裝配式建築從設計到生產再到安裝，都起到了加快工期，降低成本的作用；使裝配式建築從設計到施工，整個的工程完成過程更密切的結合。響應國家的號召，奉行低碳環保理念，達到節能減排，實現產業轉型的作用。不過想要完全磨合BIM與裝配式建築之間的稜角，還需要廣大的從業人員共同的努力。