大型主題樂園的綠色智慧建造關鍵技術

陸茵，莫其逢

（廣西電力職業技術學院，廣西 南寧 530007）

0 引言

現代建筑行業發展速度飛快，越來越多的先進技術被運用于建設項目的建造中。在這樣背景下，有關領域學者與專業人士紛紛加強對綠色建造管關鍵技術的研究與探索，主要探索方向為利用綠色技術提高建筑工程的節能性與高效性，推進城市智慧化建設，劉洋[1]提出“利用數字化技術作為建筑工程建造的手段，降低建筑工程碳排放，節約能耗與資源”，周志健[2]等對綠色智慧建造技術的應用進行闡述，并且以國家會展中心（天津）工程作為案例，呈現工程中關鍵技術的應用。基于當前研究方向，本文立足前人成功經驗，繼續對綠色智慧建造技術的應用進行探索，且同時引入BIM 技術、三維定位與掃描技術、三維雕刻與打印技術，進一步創新關鍵技術在工程中的應用思路。

1 項目概況

HQ 城市主題公園建設項目，項目占地面積約為4.8 萬m2，是本地區內繼錦繡中華、市區民俗文化村、世界之窗、歡樂谷之后的又一大旅游文化項目設施，集文化、旅游、休閑、娛樂、體育、住宿于一體。本項目內主題公園屬于技術驅動型主題公園，娛樂設施包括：過山車、水世界、自然景觀等，建設項目包括：異形結構的主題公園娛樂設施建筑物、園區內度假住宿酒店、園區道路、綠化工程、給排水工程、暖通空調工程、園區異型裝飾構筑物等。

在本項目中，技術人員考慮本地區自然氣候與主題文化元素的影響，致力于建設出能夠迎合地區氣候特征、滿足主題公園休閑娛樂需求的綠色智慧娛樂設施與建筑物。技術人員根據地區氣候特征，利用主題公園的整體環境設計與建筑物設計，改善室內外光熱環境、增強室內通風效果、提升室內外的除濕效率。技術人員充分利用信息技術、大數據技術與智能化手段，合理布局主題公園內部設施，采用BIM 技術與三維技術，最大限度上滿足綠色與智慧建造要求，實現自然環境、建筑物、奇異形態裝飾與自然環境的有機融合。

2 大型主題樂園的綠色智慧建造的整體規劃思路

根據HQ 城市主題公園建設項目實際情況，技術人員從不同角度入手優化綠色智慧主題公園項目的建造規劃，生成系統化系統，以便于實現各種功能，豐富主題公園的功能，更大程度上滿足人們的休閑娛樂度假需求。

2.1 敞開空間體系的綠色化整體規劃

在HQ 城市主題公園中，占地面積最多的部分就是園區內各個區塊的敞開空間，這些敞開空間一般是由建筑物、構筑物及娛樂設施組合形成，其中包含院落、敞廳、冷巷、檐等，這些元素在同一空間體系之下互相輔助與配合，形成具備一定潛力的空間組織結構。在以往的主題公園建造中，這部分空間往往被忽略，沒有對其進行綠色化、現代化的建設，一定程度上浪費了這部分空間的利用價值。在本次項目中，技術人員立足主題公園的娛樂性、休閑性與度假型特征，對此類敞開空間進行優化設計，利用綠色化理念進行敞開空間的結構設計，調整敞開空間內的院落結構、檐的形狀與朝向等，促使敞開空間內空氣流動暢通，具備冷暖協調、干濕調節的功能，能夠充分利用自然資源，減少敞開空間內的能源消耗，實現節能的目的[2]。

技術人員可以根據本項目所在地區的氣候環境特征，分析晝夜溫差、季節溫差，結合年降雨量、光照參數及季風風向，合理調整敞開空間的空間結構，優化設計空間的尺度與比例。在這一過程中，技術人員可以采用小尺度密集的天井對敞開空間內的大型建筑體量進行分解，控制高寬比為H/W ＞1，形成高且窄的天井結構，起到遮擋陽光、增強熱壓、強化通風的效果。相較于傳統建筑物，本項目的綠色智慧建筑，本身不強調比例與尺度的關系，綠色理念主要體現于空間形成、空間組織中，技術人員可以按照這樣的思路對敞開空間內的組織結構進行優化，比如：可以在空間內曲折的廊道上方設置露出的檐，加強檐廊與自然環境的聯系，同時也可以調節敞開式空間內的檐廊對氣候變化的應對能力，形成這一空間內部的綠色作用機制。

2.2 建筑布局的綠色智慧化HQ 城市

主題公園追求“融于自然”，致力于打造滿足不同人群休閑娛樂需求的良好環境，讓消費者在主題公園內參與休閑娛樂活動、感受自然魅力、放松身心[3]。在建設HQ 城市主題公園項目時，技術人員致力于將自然元素融入建筑環境中，在遵循自然規律的基礎上讓人工環境與自然環境相融合，形成綠色化、節能化的建造成果。

技術人員引入本地區傳統建筑物空間體系和自由分散的多孔狀布局模式，依托現代建筑物進行布局。通過建筑物空間形態的變化，促使主題公園內的各娛樂設施構筑物、酒店及其他休閑娛樂建筑物與周圍的巷道、園區道路、綠化區域、娛樂設施相結合。為了更好地體現綠色智慧建造理念，技術人員順應著項目場地的自然形態變化規律，靈活調整建筑物、裝飾景觀、娛樂設施、構筑物的位置，形成集約化公園綜合區域，促使公園內的娛樂設施、植物群落自然地滲透到建筑物的各個出入口位置，實現“出建筑進入休閑娛樂區域”“人與自然相交融”的目標。在本項目的主題公園區域內，技術人員建設公園服務中心，采用一層形態的多孔質架空格局，穿插連接多向轉折的流動廊道，搭建動態開放的空間邊界，實現自然元素與自然空間的契合[4]。

3 大型主題樂園的綠色智慧建造關鍵技術應用

在HQ 城市主題公園建設項目的建設中，不僅要落實上述提到的整體規劃思路，融入綠色智慧理念，更需要靈活利用多種綠色智慧建造的關鍵技術，包括：BIM 技術、三維技術等，利用這些技術確保本項目各項綠色化規劃的落實，最終形成人與自然相融合、建筑形態豐富有特色、兼具娛樂休閑功能的大型主題樂園。

3.1 利用BIM 技術，搭建虛擬仿真智慧建造模型

根據HQ 城市主題公園建設項目建設需求，建議利用BIM 技術，依托BIM 信息化智能化平臺構建本項目整體模型，全方位呈現主題公園的整體空間環境、建筑物分布情況、園區內道路分布情況。技術人員利用BIM 平臺，輸入本項目的各項數據參數，包括占地面積、建筑面積、建筑物類似及其外部形態、單體建筑的規格參數、道路的走向及流線型、娛樂設施的類型與分布位置等，根據這些數據信息搭建數據信息模型與結構信息模型，自動生成本項目內主題公園的總體平面可視化圖形；之后分別細化建筑物、構筑物、娛樂設施的模型，分別形成清晰的結構模型，為項目建設與落實提供依據。

這一過程中，技術人員應當靈活利用BIM 平臺的多項插件，包括：PKPM-BIMS、Bentley、Navigator Mobile Publisher 等，利用這些插件完成平臺內的數據傳輸、數據整合與分析、信息共享傳遞等，最終形成本項目的數據信息儲存庫。在本項目綠色智慧化建造的落實過程中，技術人員還可以利用BIM 平臺完成項目建設現場管理類、項目設計與施工的變更、項目建設方案管理與臺賬管理、項目的資料管理等，實現項目建設的智慧化管理。

BIM 平臺具備可視化、模擬化的功能，技術人員可以對本項目主題公園的建設過程進行模擬展示，利用項目方案信息進行碰撞分析，及時發現本項目建設方案中存在的問題，及時改進與完善，從而提升主題公園建設項目的智慧化管理效率，充分發揮組織效能。

3.2 依托BIM 深化設計與施工，輔助達成綠色智慧建造目標

相較于單一建筑建設項目，HQ 城市主題公園建設項目的建設過程更加復雜，涉及更多的專業設計與施工，整體難度較高。技術人員應當根據本項目內主題公園的建設規劃，利用BIM 技術優勢，采用全景計劃進行深化設計；可以在各項專業施工開始之前，分別進行BIM 深化設計，呈現公園內建筑物、娛樂設施、建筑裝飾結構的細節，檢驗分析當前施工方案是否科學有效，以此優化單個專業工序的施工方案，確保最終的施工方案符合建設需求[5]。

對本項目所有專業工程進行梳理，技術人員應當先后進行混凝土結構工程、建筑物的外立面裝飾工程、娛樂設施鋼結構工程、機電工程、消防工程、屋面工序、公園內園林綠化工程等專業聯動深化。技術人員以項目專業工程的深化設計為樞紐，對各專業的設計資源進行深化與整合，利用REVIT 軟件進行三維深化設計。

完成深化設計之后，根據各專業的建設模型，在時間軸上合理劃分各專業深化內容，形成矩陣圖。之后，按照已經完成的建設計劃與要求，結合深化設計圖進行分批次的建模管理。完成各專業的建模之后，技術人員繼續利用軟件系統，對各專業的模型進行擬合，形成多圖融合的檢查，一一解決管線碰撞、構件沖突等問題，進一步提升項目深化出圖的精準性，達成綠色智慧建造目標[6]。

3.3 利用三維定位與掃描技術，滿足藝術造型構筑需求

三維定位與掃描技術是三維技術的基礎形式，可以滿足復雜裝飾構件的設計與建設需求。根據HQ 城市主題公園建設項目實際情況，本項目內存在大量的休閑娛樂設施、奇異形態的建筑裝飾物，比如：曲面之間的交替、錯落有致的空間交叉結構、卡通形態的外立面裝飾物等。這些奇異形態的裝飾物均無法采用傳統測量工具進行測量，也很難利用傳統建造技術達成建設目標，此時利用三維定位與掃描技術，可以更精確地獲得數據參數。

三維激光掃描、激光測距是本項目主題公園內各娛樂設施、裝飾物建設的關鍵技術。在實際過程中，利用這些技術獲取激光脈沖反饋的距離信息，精準定位三維坐標；之后根據三維坐標確定掃描范圍，取樣空間密度參數，獲得不同定位的三維坐標，以傳動裝置實現全方位的掃描，進一步獲得全部的空間信息[7]。這一環節，掃描環節分為多個站，技術人員最后將多個不同掃描站點的數據進行拼接，獲取完成的模型數據。針對公園內各種奇異形態的構筑物，比如：蘑菇屋、小矮人的房子、旋轉魔方等，技術人員可以在構筑物的四周放置三維激光掃描儀，掃描獲取控制點數據參數，適當調整控制點，合理布設控制點，以此確保數據匹配的精度。

完成三維掃描之后，技術人員利用布控點數據構建點云數據圖，開始進行復雜構建、復雜裝飾立面的建模，搭建精確的模型。在建模之前，還需要對數據進行處理，將原本三維激光掃描的原始數據以離散的點云數據圖呈現出來，分析測量目標物體的空間信息、物理參量，為后期處理提供數據支持[8]。之后，進行坐標系統的轉換，依托三維激光掃描技術形成高度準確、內容全面的繪制圖。這一技術的應用能夠大大提升數據的精度與全面性，真正做到全方位獲取異型構件的信息，為之后的智慧加工提供支持。

3.4 利用三維打印與雕刻技術，完成復雜裝飾物構造

根據HQ 城市主題公園建設項目的整體規劃，可以看出本項目內設計較多的異型裝飾物、復雜結構的構筑物等，這些均難以利用傳統建筑施工技術實現。因此，技術人員選擇三維打印、三維雕刻技術，完成復雜裝飾物、復雜構筑物的建設工序，以此滿足主題公園的建設需求。三維打印技術是利用三維打印機設備的建筑技術，能夠將之前規劃設計的三維數字模型轉化為現實材料，實現虛擬平臺與現實的連接，快速制造出本項目所需要的各種復雜形態裝飾物、構筑物。三維打印技術具有豐富性能，被認為是未來工業技術的重要發展方向[9]。在本項目中，技術人員采用高精度的數字化建模技術，將其與三維打印技術相結合，不僅可以快速獲得裝飾物與構筑物，還可以提升效率，確保構筑物、裝飾物的質量。

在本項目的主題公園綠色智慧建造過程中，一些娛樂設施具有較高的精度要求，需要在三維打印完成之后對表面進行細節刻畫，或者對某些娛樂設施的構筑物進行雕刻，比如：對蘑菇屋表面的“蘑菇傘”進行雕刻，根據童話故事中對“有毒的紅蘑菇”的描寫，刻畫蘑菇的內部紋理、表面花紋、形態變化等，將童話故事中的蘑菇屋完全還原到現實中[10]。這一技術的應用促使構筑物、裝飾物的表面形態更加真實生動，滿足主題公園內各卡通形象裝飾物靈動真實的需求。

4 結論

本次研究繼承了前人有關研究成果，在應用綠色智慧建造關鍵技術這個大方向的基礎上，進一步細化為具體的主體公園建造，促使技術應用的假設更加具體、詳細、真實。通過本次研究，可以得到結論：（1）綠色智慧理念符合目前大型公共建筑項目、大型娛樂綜合體項目的主流理念；（2）BIM 技術、三維定位掃描雕刻打印技術的應用，均有助于節約工程建設資源，增強主題公園建設的節能環保特性；（3）利用綠色智慧建造關鍵技術開展主題公園建設，不僅要掌握技術本身，更需要考慮工程實際情況，以工程建設需求為主。只有做到了這些，才能夠有效發揮綠色智慧建造關鍵技術的應用價值，真正將綠色節能理念滲透于大型主題公園工程建設的全過程。