綠色建筑理念在裝配式住宅建筑設計中的應用分析

文／任凱 中國聯合工程有限公司 浙江杭州 310000

引言：

裝配式住宅在實際應用過程當中具備高度的能源節約性，能夠使綠色建筑行業得到綜合性發展，相應的設計人員需要結合裝配式建筑的實際特點，開展有效的預制結構設計，對整體施工的應用進行詳細的分析，進一步的裝配式建筑模式與綠色建筑構建工作進行有效結合。

1、裝配式建筑特點

1.1 建筑設計標準化

在裝配式建筑的施工過程當中，通常具有統一的建筑模板，并以此為基礎來形成具有標準化的建筑模塊，而這種類型的施工方式所有施工中的構配件都具有通用性，能夠在施工過程當中擁有互換性原則，施工過程相對來說較為簡單、快捷，能夠有效控制建筑造價。

1.2 構配件生產工業化

在裝配式建筑的發展過程當中，無論是相關企業還是有關政府部門，都出臺了相應的發展方向和激勵措施，促使裝配式建筑獲得了更廣闊的發展空間。其構配件能夠成套供應，大大節約了采購成本和時間，也是對于建筑行業發展的有效推動。在這一類型的建筑過程中，由于裝配式建筑的相關配件都是事先制定好的構件，因此在施工過程當中能夠擁有滿足構件、配件，以及其他零部件等材料相關生產要求的生產工廠，而在施工過程中為其構建現代化的流水線施工條件這一舉措，也使得建設生產過程更加高效，同時相關配件的工業標準也能夠滿足建設使用需求。除此之外，利用流水線的生產方式，能夠為施工企業生產出具有豐富類型、較高質量的配件，為企業有效的節約時間成本和相關材料的采購成本，使得經濟利潤獲得最大化提升。同時在施工過程當中還應用了大量的節能環保材料，例如木質板材等材料，使得裝配式的建筑在現代化的發展中，更符合綠色環保，可持續發展需求。

1.3 施工管道集成化

在裝配式建筑的施工過程當中，相關施工管道也能夠獲得集成化的安裝布置。通過提前預設相關管道位置，在構件生產過程中形成與之相應的產品，既能夠滿足工業化的生產制造要求，同時在后期的管道安裝過程當中也能夠促使工作流程更加順暢，極大地節省了施工時間，有效節約人力成本，為施工效率的提升打好基礎。

2、對裝配式結構預制構件的應用優勢進行分析

裝配式住宅建筑在構建過程當中擁有諸多優點，在實際的構建過程當中，其整體質量較高并且實際的污染相對較低，具有方便快捷的特征。會將工廠中的各項組件進行有效的組裝。將組裝的各項構件運至工地內，而由此也使得現場在實際施工過程當中的勞動密集問題得到有效的解決，使得現場施工的整體時間得到有效的下降，在一定程度上能夠使工地的實際施工危險程度大幅度的降低。

2.1 具備較高的施工精度

在傳統的建筑模式之下，會受到人為工藝等諸多現實因素的影響，由此在現場無法保證整體施工所具有的現實質量，并且會呈現出具有高度波動性的變化態勢，由此會對整體施工的實際進度產生較為突出的負面影響。此外，建筑在構建過程當中，往往需要進行有效的現場制作，同時人工作業模式之下所具有的構建加工精度有待于進一步的提升，而整體裝配式預制結構的構建過程當中，其大量的預制構件在車間內部會通過工業化的模式開展具體的架構，相應的建筑構件所具有的生產質量以及其自身所存在的加工精度相對較高，并且在實際的施工過程當中能夠進一步的實現對原始澆筑作業工具進行有效簡化的現實效果，使得人為因素對于整體建筑所存在的精度影響得到有效的降低。在開展具體的裝配式建筑進行具體的施工過程當中，繼續開展建筑的混凝土外墻澆筑作業，并能夠完成相關的澆筑工作，以此其效率較高。

2.2 具備高度的節能環保特性

從當前建筑住宅的實際耗能角度進行分析，裝配式建筑在構建過程當中，其自身所存在的墻體導熱性能等諸多施工擁有的更為優異化的特點，在進行建筑的實際施工過程當中，無需對空調等諸多系統進行持續性的應用，由此使得系統所存在的能耗大幅度的下降，從而使得資源所存在的消耗得以降低。在整體裝配式住宅的具體施工過程當中，會普遍的應用其自身使用壽命相對較長，并且需要重復使用的鋼模具及模板，由此使得整體施工資源得到綜合性的節約。此外，依照具體的數據可以發現，與傳統的建筑模式進行比較，裝配式建筑在構建過程當中，其自身所存在的節能優勢較為突出，在實際的砂漿以及木材保溫材料等建材的應用過程當中，其實際的資源消耗量大幅度的降低。

2.3 有利于節電節水

綠色建筑理念是構建資源節約型、環境友好型城市的主要理論基礎。在裝配式住宅建筑設計中融入綠色建筑理念，能夠大大節約水電，降低施工成本。綠色建筑理念下，施工過程中會逐漸減少電焊機、起重機等機械設備的使用，從而有效節約電能，合理分配資源。同時，根據照明節電理念，分開管理室內和室外的電能，從而最大化節約電能。此外，在施工過程中，采用先進技術代替固定水泵或攪拌車，從而有效節約清潔設備的水源。并減少廢水對施工現場環境的污染。還可以構建工地循環用水體系，在裝配式住宅建筑施工中，循環利用一切可利用水源，從而有效提升水資源利用效率。

2.4 減少廢棄物品，節約資源

在綠色建筑理念下，將工業混凝土技術與裝配式住宅建筑充分融合，實現兩者的最大價值，優化建設效率，提升建設速度。這樣能夠有效節約標準模板、腳手架等資源。同時，根據具體施工情況，使用起重機裝配技術來取代物力人力資源，從而實現資源的合理配置，減少資源浪費，節約其他資源。此外，在裝配式住宅建筑設計施工時，很少使用到現場澆筑混凝土等情況，所以在很大程度上減少了這些方面的資源浪費。

3、綠色建筑的設計原則

3.1 大量新能源的使用

建筑行業在建造過程中不可避免地需要大量消耗資源，比起以往的建筑耗費大量傳統資源，綠色建筑更加推崇的是消耗綠色環保又安全可靠的新能源，譬如，通過太陽能屋頂進行光伏發電，收集風能、水能帶來的強大動力進行利用、巧妙利用附近已存在的自然資源進行作為建材能耗的補充等。這些新能源的使用一方面通過低能耗的方式滿足了建筑物的能源需求，另一方面在很大程度上降低了污染程度，減輕了對于環境的破壞。

3.2 保護環境

綠色建筑的評估體系都包括了建筑物對于環境的評估，這之中既包括建筑施工中廢棄物的多寡，也包括了建筑生產過程中對于環境的污染。在綠色建筑的施工中，會利用廢料回收池等回收廢棄物，減輕污染的程度，同時還有移動式霧炮車等高科技手段處理廢棄物，力求將對于環境的影響降到最低。

3.3 以人為本

人們的工作和生活都離不開建筑，建筑物的建造設計理應以人為本，而綠色建筑更是如此。合理的設計可以提升室內空氣的內循環質量，讓人們呼吸到更新鮮的空氣；根據需求將居住空間、生活空間與工作空間分開，使得建筑物更好地滿足人們生活居住以及工作的需求；充分考慮光線對于人體的傷害程度，調整光源的設計使得人們能夠擁有美觀節能又照明充足的建筑環境。

4、裝配式建筑與綠色建筑發展的制約因素

4.1 建筑師缺乏整體思維

綠色裝配式建筑是集生產與施工于一體的工業化建筑模式，標準化的整體感是其設計的重點和難點，這與傳統現澆式建筑存在較大的區別。在這之中，建筑師起到了一個非常重要的銜接作用。但部分建筑師的設計思維還不能有效適應標準化、產業化、一體化的生產模式，一直停留在傳統作業的施工方式之中，只是將以往的施工圖紙進行拆分，缺乏對綠色裝配式建筑的整合認識，從而導致了設計圖紙表達不清晰。最終嚴重阻礙了降低了高效加工裝配的綠色裝配式建筑完成效果，導致其工業化一體化的整體生產優勢無法顯現出來。

4.2 不健全的政策機制

首先是關于激勵措施。雖然各地已經制定了綠色建筑與裝配式建筑的發展目標，但具體的激勵政策或浮于表面，或還未正式出臺。與此同時，已經發布的措施之中存在不系統激勵、不重視技術研發、不提高預制率等問題，對如何度過建筑轉型期缺乏一個科學的長遠規劃。

其次是監管機制不到位。傳統的建造模式是設計生產施工三者分開的監管機制，但對于綠色裝配式建造模式來說，則是設計施工一體化的模式。在一體化建筑中，對于招投標、施工、質量檢測等等監管流程之中，還未形成一個完善的新型一體化產業化建筑監管機制。這在一定程度加劇了工業化建筑轉型的困難，同時加大了項目標準化管理的難度。

最后是相關指標不完整。裝配式建筑不等同于綠色建筑，也不等同于預制建筑。部分地方的政策只提及了預制建筑與預制率，忽略了其他也隸屬于裝配式建筑的一體化模式建筑，不利于推動綠色裝配式建筑的一體化發展。

4.3 成本過高

現在采用綠色裝配式建筑較少的一個重要原因就是使用傳統現澆的建造方式平均成本更低。成本問題，成為了制約裝配式建筑與綠色建筑發展的主要問題，而在這之中，包含兩個方面的原因。一方面，是綠色裝配式建筑相關聯的技術還不夠成熟。由于國內的綠色裝配式建筑發展歷程復雜，雖然歷史不短，但可以說是尚在起步階段。對于高性能低能耗的關鍵產品技術尚未得到突破性的全面發展，有效的一體化裝配體系還沒形成、施工現場對于工業化建筑模式的不適應等都在一定程度上增加了綠色裝配式建筑的成本。另一方面是大多數項目存在試點階段，未能全面鋪開。由于施工現場傳統現澆模式跟綠色裝配式模式并存，無形之中進行了重復施工，等于，額外增加了不必要的施工成本。同時，試點的數量過少，不足以讓建筑市場產生規模化的效應，建造成本、研發成本、技術成本和人工成本都不能得到攤銷，也增大了綠色裝配式建筑的平均成本。

5、綠色建筑理念在裝配式住宅建筑設計中的應用

5.1 在建筑選址和現場設計方面的應用

建筑選址和現場設計是建筑施工前必不可少的工作，對整體建筑質量具有重要影響。綠色建筑理念下，建筑設計必須和周圍環境充分融合，協調人與自然的關系，實現良好的居住效益和生態效益。因此，在選址方面，相關人員要開展實地考察，綜合考慮各種因素，保證施工過程中不會破壞環境和生物。同時，確定的建筑位置必須保證合理性和科學性，看其是否能夠滿足施工要求、技術要求和環境要求等。在設計方面，設計人員要結合環境、建筑類型、施工技術、建筑質量等因素綜合考慮，保證設計的有效性和合理性。同時，進行現場設計時，應將施工位置、人文情況、氣候條件等考慮在內，制定最佳施工設計方案，從而充分保證施工質量。這樣有利于為后續施工作業奠定良好的基礎。

5.2 在住宅整體設計方面的應用

裝配式住宅建筑設計中融合綠色建筑理念，需要進一步更新和完善施工技術，使其符合綠色無污染要求。通過運用新型裝配式結構，取代原來的澆筑技術，減少污染的同時提高施工效率。合理布置剪力墻結構，高效利用空間資源，并用預制作業技術減少澆筑技術的運用，從而有效降低施工成本，使建筑施工更加經濟和合理。此外，在裝配式住宅整體設計中，利用預制法讓廠商提前制作好外圍剪力墻、樓梯、墻板、樓板等，用運輸工具運到施工現場中進行下一步連接、組裝等處理工作，接著再開展混凝土澆筑工作。這樣使整個建筑結構更加受力均勻。

設計人員可以將垂直方向的剪力墻用套筒灌漿的方法進行連接，從而增強整體結構的完整性和切合性。具體而言，設計人員可以將鋼筋放入套筒中，并往其中灌入高強灌漿料，然后進行連接。這是裝配式住宅建設中常用連接方法。在綠色建筑理念下，裝配式住宅建筑施工需使用新型綠色材料和技術，減少資源消耗，從而節約資源和能源。這樣也有利于避免一些不必要的建筑垃圾產生，減少粉塵、廢水等對環境的污染。和傳統建筑相比，綠色建筑理念融合下的裝配式住宅建筑施工對環境破壞更小，資源消耗更少，且符合當下低碳生活、節能環保社會、低消耗建筑施工的需求。并且，裝配式建筑結構可以大幅度提升防火質量，起到隔音降噪、保溫隔熱的作用。

5.3 在建筑材料選擇上的應用

裝配式住宅建筑在施工材料上應貫徹綠色建筑理念，優先采用綠色節能建筑材料。相比于傳統施工材料，綠色節能施工建筑材料具有更明顯的優勢，其低污染、低能耗、高性價比、高環保型等。在裝配式住宅建筑施工過程中，可以將工業廢料轉化為混凝土材料摻加劑，節約水泥等原材料的同時增強混凝土耐久性。同時，裝配式建筑中，應用新型墻體、綠色樓梯材料等，可以大大提升建筑質量。且這些材料的安裝方式簡單，技術要求不高，所需時間也較短，可以滿足施工要求。再加上新型墻體和綠色樓梯材料等是由復合物質、纖維化物質組成，符合綠色建筑理念。有效增強建筑保溫隔熱性能，提升建筑居住價值。在裝配式住宅建筑中門窗設計不僅要有采光通風功能，還要有保溫隔熱、降聲降噪等功能。目前我國裝配式住宅建筑設計所使用的是斷橋鋁合金材料和塑鋼材料，其不僅符合成本要求，而且滿足功能需求。

5.4 在預制結構構件上的應用

混凝土結構是裝配式住宅建筑結構的基礎，通過利用BIM 技術、CAD 技術來進行混凝土設計和組織管理。工作人員可以使用CAD 技術來搭建目標建筑模型，并使用BIM 技術進行力學分析、機械結構分解、模擬仿真等。通過計算機軟件模擬操作，得出關鍵參數，并在此基礎上制定最佳施工測量。利用信息技術軟件可以充分分析混凝土構件，進而簡化結構、節約材料。等到施工建設時，使用大量預制結構構件，從而有效節約能耗，降低材料的使用。而由于生產同一批、同一型號的預制構件可以大大降低生產成本，所以在裝配式住宅建筑應盡量選擇同一型號的預制構件。而對于不同建設部位來說，所應用的預制構件不同。比如，裝配式住宅屋面位置，需要用到排水溝構件、屋面構件等，樓梯位置則需要用到樓梯構件等。此外，在使用構件時，要充分考慮其功能，保證使用價值，并盡可能減少施工程度。

對于屋面區域的施工，應用泛水構件和排水天溝構件，不僅可以有效排水疏通，而且起到裝飾和美化的作用。對于建筑施工中剛性、強度要求不高的部分，可以用大量輕型預制結構材料替換混凝土這類高耗能材料。比如，綠色真空玻璃。除了門窗和屋頂外，在核心結構中混凝土的使用也不同于傳統建筑。裝配式住宅建筑施工一般使用的是環保型混凝土，可以有效節約水泥和砂石用量，而且能夠提升住宅的綠色環保效益，對減少施工過程中的碳排放具有積極意義。

5.5 在建筑設備和技術方面的應用

建筑設備主要指照明設備、給排水設備、通風取暖設備等，綠色建筑理念下，建筑設備應符合綠色環保要求。傳統給排水設備較為重視排水功能，忽視環保功能。綠色建筑理念下，給排水設備可以應用雨水循環技術、節水器具，如節水型淋浴器、節水型水龍頭、雨水收集器等。對于建筑照明設備，可以利用太陽能進行照明，使用幕墻光伏技術、屋頂光伏技術等。尤其是在農村地區，地域遼闊，是利用太陽能的最佳場所，通過在屋頂鋪設太陽能板來收集太陽能，供應家庭用電。這樣有效節約電能，減少生活成本。在通風取暖設備中，裝配式住宅將空調通風和自然通風有機結合，會用新型取暖技術，最大程度上降低取暖能耗，減少空調的使用。主要利用當地的氣象情況，將自然風源發揮到極致，從而實現取暖通風的節能環保效果。

結語：

裝配式建筑在構建過程當中會提前進行預制構建，在工廠中面對相應的構件進行有效的生產，同時通過運輸方式運抵現場，進行綜合性的安裝與裝配，以此使得工廠的實際生產以及具體的現場裝配模式能夠得到有效的優化，使得市場建筑在構建過程當中所存在的產業化特征得以體現，在這種模式應用過程當中能夠使得建筑速度大于這一大幅度的上升，并且在一定程度上能夠使施工現場所出現的各類環境污染問題得以降低，使建筑效率得以有效的提高。