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绿色建筑理念在装配式住宅建筑设计中的应用严雨田

发表时间：2021/9/3 来源：《建筑科技》2021年9月中作者：严雨田

[导读] 近年来，全球化的资源危机、环境污染等问题日益突出，人们开始关注生态环境的重要性。建筑行业作为高能耗、高污染的行业之一，正面临严峻的挑战。因此“绿色建筑”的设计理念逐渐被业内推广和运用，建筑如何降低能源的消耗，提高资源利用率，减少对环境的污染与破坏，同时又能保障舒适性成为了人们关注的问题。

机械工业勘察设计研究院有限公司严雨田陕西省西安市邮编710000

摘要：近年来，全球化的资源危机、环境污染等问题日益突出，人们开始关注生态环境的重要性。建筑行业作为高能耗、高污染的行业之一，正面临严峻的挑战。因此“绿色建筑”的设计理念逐渐被业内推广和运用，建筑如何降低能源的消耗，提高资源利用率，减少对环境的污染与破坏，同时又能保障舒适性成为了人们关注的问题。
关键词：绿色建筑；装配式；住宅建筑设计
        1引言
        绿色建筑具有能耗低、污染少、保护环境等特点，可为建筑用户提供自然、高效、安全、舒适的建筑空间。装配式住宅是绿色住宅建筑产业化发展的核心技术，可降低绿色建筑建设成本，与绿色建筑的“四节一保”（节能、节材、节水、节地和环境保护）发展要求相符，建筑企业应在绿色建筑中推广应用装配式住宅。
        2装配式住宅在绿色建筑中的应用策略
        基于装配式住宅在绿色建筑中的应用优势，建筑企业应根据住宅建筑特点，选择合适施工技术，开展装配式住宅建设工作，做到“四节一保”，实现绿色建筑建设目标。以某建筑企业的小区工程项目为例，总结装配式住宅在绿色建筑中的应用策略。该小区工程项目用地面积约8万m2，住宅可建设用地面积69 858.88 m2，均为装配式住宅，要求预制率超过30%，其中装配式住宅中“三板”占比超过60%。设计人员根据该小区工程项目施工现场地理条件与工程建设要求，进行装配式住宅建筑、结构等专业方案设计，通过设计施工一体化工作，为装配式住宅施工提供详细指导，切实发挥装配式住宅优势。
        2.1预制结构设计
        在装配式住宅施工中，预制结构部件是基础环节，建筑企业应结合建筑工程的结构特点，将建筑划分为预制柱、预制桩、预制剪力墙、内外墙板、楼板、屋面板、楼梯、阳台等结构构件，在工厂完成各个结构构件的制作，将其与施工现场浇筑的部分柱与梁进行拼接，或到现场拼接各种预制构件，实现节约能源、保护环境的建设目标。为此，为保障装配式住宅建设质量，设计人员应按照规范流程与要求实施预制结构设计工作。
        2.1.1方案设计
        在装配式住宅的方案设计阶段，设计人员应对装配式住宅的平面布局、立面、结构、建筑空间等模块进行设计。结合装配式住宅的平面布局与立面结构，选择合适的预制构件类型，在满足建筑工程对建筑空间要求的基础上，选择合适的预制构件连接技术，再结合预制构件类型与连接技术，完成预制结构方案设计。在该小区工程项目中，设计人员引进BIM技术，基于BIM软件的模拟功能，将装配式住宅进行结构拆分，计算装配式住宅的预制率，明确预制的建筑构件及相关参数要求。结合参数要求，在BIM软件中构建各个预制构件族库，遵循“少规格、多组合”的原则，将重复利用率偏低的结构从预制构件族库内删除，改为现场浇筑施工，以此明确工程项目中预制结构的范围。在确保建筑工程预制率符合要求的基础上，协调预制构件与现场浇筑施工，避免二者占比不合理，加大工程建设能耗，实现绿色建筑设计目标。
        2.1.2初步设计
        首先，结合方案设计成果，设计人员依托于BIM协同设计平台，整合各项工程项目数据信息，计算方案设计后的预制装配率等指标，准确拆分装配式住宅的预制构件，实施标准化设计，确保预制构件符合工程项目建设要求，为后续预制构件生产提供详细指导；其次，结合预制构件的设计成果，计算装配式住宅建设成本，优化改进装配式住宅的预制构件规格，提高装配式住宅建设效益；最后，明确设备管线的预留预埋要求，完成装配式住宅结构方案设计。
        在该小区工程项目中，设计人员的设计方案为：25个单体预制叠合板、13个预制剪力墙与3个预制空调板；通过初步设计的成本分析，调整预制构件的规格，转变为19个单体预制叠合板、9个预制剪力墙与1个预制空调板，减少了种类数量，节约预制构件施工所用的模板、人工等，提高了制作运输安装效率，每平方米节约成本近30元，并显著提高了装配式住宅建设的环保效益与经济效益。
        2.1.3施工图设计
        在完成初步设计后，设计人员开展施工图设计，绘制装配式住宅的结构施工图，明确装配式住宅的装配构件拼接要点，为装配式住宅的施工提供依据。为保障施工图的准确性与指导性，设计人员利用BIM技术的碰撞检查功能，对预制构件拼接的空间实施管线碰撞检测，分析机电管线是否存在交叉、重叠等问题，重新调整管线布局，通过翻弯、改道等措施，优化改进装配式住宅的空间布局，确保预制构件的装配更为科学合理，避免施工设计不合理导致返工，避免进一步影响绿色建筑建设目标的达成。

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        2.2施工方案设计
        2.2.1预制构件施工设计
        在该小区工程项目中，建筑企业根椐设计好的装配式施工图纸设计预制构件生产方案，确保工厂生产的预制构件在质量、规格等方面符合建设要求。预制构件均采用装配整体式预制钢筋混凝土结构，通过工厂定制的钢模板，完成各个钢筋混凝土结构的施工，钢筋混凝土结构浇筑完成后，通过浇水与蒸汽进行养护，确保预制结构构件的质量与精度符合工程建设要求。同时，设计人员考虑装配式住宅的可持续性，将外墙结构与面砖的施工工艺设计为一次浇筑成型工艺，避免外墙面砖脱落，以提高外墙结构的密实性，预防出现开裂渗水等质量问题。
        2.2.2装配式住宅施工设计
        就目前的建筑施工技术而言，装配式住宅常用的施工技术包括单元吊装组拼技术、BIM技术与产品保护技术等。在预制剪力墙施工流程设计中，设计人员考虑到剪力墙为装配式住宅的核心承重结构，在剪力墙内部设置钢筋大网片，以此提高结构强度；将预制剪力墙板运输到施工现场后，要求施工人员以剪力墙内部的定位件作为吊装设备的附着点，指导施工人员规范操作预制构件的拼装施工，保障装配式住宅施工质量。在上述施工流程设计中，装配式住宅施工配置的人员较少，且无需进行水泥砂石运输或搅拌等操作，可节约资源，降低施工现场噪声，减少环境污染。在该小区工程项目中，设计方案中的施工流程为：预制剪力墙吊装→预制柱吊装→预制梁、预制楼梯吊装→预制楼板吊装→预制外墙、预制阳台板吊装→楼板上部钢筋绑扎→楼板上部混凝土浇筑。
        2.3内部装修设计
        在装配式住宅的结构施工方案设计完成后，建筑企业可遵循绿色建筑的建设特点，将装配式住宅的建设理念应用于内部装修中，优化改进内部装修设计，进一步提升绿色建筑的“四节一保”效果，提高装配式住宅的环保效益。
        在装配式住宅建筑工程中，内部装修通常采用工业化装修技术，并遵循装配式住宅的建设理念。在工厂进行装配式住宅装修材料及所需物品的生产，再运输至施工现场，通过集成化装配完成内部装修。具体来说，工业化装修分为菜单式设计、工厂化生产和集成化供应三个环节，这符合装配式住宅的设计施工一体化建设理念。在装配式住宅的内部装修中，工业化装修落实的重点在于建筑内部分隔、厨卫系统、给排水系统等模块的技术材料创新。因此，在装配式住宅的内部装修设计中，设计人员应注重绿色建材的应用，以落实绿色建筑建设目标。例如在分隔墙系统中，设计人员可通过绿色建材的选择与合理应用，发挥装配式住宅的优势。
        在该小区工程项目中，设计人员设计的内部装修方案为：在吊顶体系设计中，选用薄型轻钢龙骨材料，减轻吊顶结构重量，延长使用寿命；在卧室装修设计中，选用双面双层轻钢龙骨石膏板隔墙，并在墙体内配置隔音材料，以提高卧室的隔音效果，为用户创造安静舒适的环境；在浴室装修设计中，选用蒸压轻质加气混凝土隔墙板（ALC）预制板作为墙体材料，可减轻墙体重量，且该材料具有较强的保温性能、防火性能与抗渗性能，具有减少建筑物能耗、提高建筑安全性的作用；在架空地板设计中，将地板设计为干式隔音双层架空地板系统，提高地板稳定性，减少噪声；在厨卫系统设计中，设计人员实施整体厨房与卫生间设计。在整体厨房设计中，设计人员整合建筑空间模数、厨房空间模数与厨房内各个构件的模数，如橱柜尺寸系数、配套设施（如电冰箱、烤箱等）尺寸系数，利用BIM软件构建建筑空间与厨房空间的模型，设计厨房开间与进深，再根据确定的厨房空间模型，部署橱柜与配套设施。在整体厨房施工时，按照设计方案逐一安装橱柜与配套设施，这能够最大限度利用建筑空间来建设绿色建筑。在整体卫生间设计中，设计人员将卫生间划分为防水盘、壁板、顶板及支撑龙骨等部分，在工厂进行构件生产，与卫生间配置的洁具共同拼装，完成卫生间模块的设计与施工，现场无须进行湿作业，且构件标准化生产，提高材料利用率，节能环保。
        3结语
        综上所述，绿色建筑技术可以通过多方面的措施达到节能减排的效果，建筑师需结合各个方面的需求，将绿色建筑的理念融合到建筑设计中来，不仅仅是设计的某个阶段，而是贯穿建筑设计、施工、运营整个过程中，充分利用自然光、太阳能、雨水等自然资源，提高资源利用率，运用新的建筑技术，降低能耗，同时减少对环境的污染与破坏。
作为装配式建筑，其在建设阶段高效的生产方式本身就具有节能环保的特点，将绿色建筑的理念与装配式建筑结合起来，可发挥其优势，步入可持续发展的道路，为使用者创造一个绿色、节能、舒适、环保的生活环境。
参考文献
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[2]于景杰,吴俊喜.低碳节能装配式建筑技术研究[J].建筑技术,2013,44(09):792-794.
[3]邸芃,巨斌.寒冷地区装配式建筑外围护结构节能设计研究[J].新型建筑材料,2018,45(01):5-8+36.