既有建筑改造綠色施工與管理分析

唐勝中，陳江峰，朱立江

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 引言

20 世紀90 年代后期，綠色施工模式正式傳入我國，在我國歷經了3 個發展階段，即理論研究階段、深化研究階段以及快速發展階段。綠色施工在我國發展至今，已經取得了極大的成就。本文將基于原有綠色施工模式的基礎上充分融入BIM技術，以此最大限度地提升綠色施工的質量。

2 案例概況

某公共辦公樓始建于20 世紀90 年代末期，總體建筑面積約為4 000 m2，辦公樓主體框架為5 層，總建筑高度約為18 m，屬于典型的建筑高度不超過24 m 的普通公共建筑，建筑1 層為辦公樓的門廳以及會議室，2 層為辦公區以及會客室，3 層為中層領導辦公室以及會客室，4 層以及5 層為辦公區域。該辦公樓改建項目主要是將原始建筑改建成為公寓。

原始辦公樓使用散熱器進行采暖，散熱器的供水溫度為70～95 ℃，由校園內部的鍋爐房進行供暖。夏季散熱方式為使用空調，建筑內部的消防系統沒有自動滅火功能，全部采用消防栓滅火設備，照明系統為熒光照明。

3 改造施工難點分析

1）在實際改造施工中，施工人員需要對公共辦公樓1 層的樓梯進行改造更新，樓梯一共有兩個休息平臺，施工時，需要對其進行一次性澆筑完成，樓梯的部分位置會隨著高度呈現出螺旋上升的變化趨勢，在施工中無法對其平面以及剖面進行水平坐標的展示，進而導致當前施工現場出現了識圖難題，同時施工作業空間也相對不足，對其搭建支撐設施的難度也相對較大，使用常規的模擬軟件來對支撐方案進行模擬的難度相對較大。

2）原始建筑的外圍結構由于建設時間過于久遠，整體結構出現松動，并且導致辦公樓的整體保溫性能下降，同時在辦公樓的南向還有弧形幕墻，其設計復雜，工程構件多，導致施工人員在實際施工過程中會存在諸多的交叉作業情況。

4 基于BI M技術的綠色施工與管理

4.1 基于BI M技術的綠色施工技術分析

4.1.1 樓梯改造分析

樓梯改造工程位于當前公共辦公樓的1 層，樓梯所使用的模板以及鋼筋都是弧形，改造方案要求其一次性進行澆筑。

施工技術人員可以借助BIM 技術構建該建筑的三維模型，對其搭建過程進行模擬，并對改造施工的可行性進行驗證。首先，施工人員可以在螺旋樓梯的平面圓心位置安裝定位鋼管，并將樓梯進行空間劃分，在平面模型上將其分成40 個小格，其中每12 度為一格，每一小格都要搭設一段水平鋼管作為其龍骨使用，底模龍骨垂直方向的間距要控制在160 mm。并且所有的鋼管都需要進行連接，之后按照樓梯的施工圖，在每根底模的龍骨位置安裝定位支架，最后，技術人員可以借助三維尺寸加工完成底模的拼裝。

經過技術人員的實際論證，使用BIM 技術對樓梯支撐模型進行完善，利用模擬軟件進行施工模擬，對施工人員開展可視化的技術交底，可以最大限度地提升綠色施工的效率以及質量，切實滿足當前改造施工的具體要求。

4.1.2 建筑外圍結構改造分析

施工人員需要在原始建筑外墻的基礎上新增聚苯板，并對其進行保溫隔熱處理。先在原始外墻上涂抹厚度為5 mm 的聚合物抗裂砂漿，并使膠黏劑將錨栓與聚苯板進行連接，并將其固定到原始外墻上，在其外側涂抹厚度為20 mm 的泥砂漿作為保溫層的保護層，同時與窗戶相接觸的部分，施工人員需要采用聚氨酯對其進行密封填充，以此有效提升當前公共辦公樓的保溫隔熱性。

由于原始建筑的窗戶已經年老失修，危險系數相對較高，所以，在本次的改造更新過程中，施工技術人員需要將以往的老式窗戶更新成為當前的節能窗戶，節能窗戶具有雙層抗輻射性能，其傳熱系數約為2.4 W/（m2·K），整體材質為鋁合金。

針對原始公共辦公樓的建筑屋面改造更新，主要是圍繞其保溫層進行。改造前，技術人員借助BIM 技術對當前的屋面改造進行可視化的模擬設計，并由此制訂翔實的施工技術方案。施工技術人員需要使用一些高分子防水建材來充當其保溫層，鋪設厚度為1.5 mm，水泥凝膠的鋪設厚度為2 mm，聚氨酯層的鋪設厚度設計為65 mm。泡沫混凝土厚度要控制在30 mm 左右，在實際的施工中，施工技術人員需要保證屋面表面干燥、整潔，在對保溫材料進行鋪設時，需要使保溫材料牢牢地貼近屋面，中間不得存在氣孔，在分層鋪設過程中，其板塊的上下層連接處需要錯開，板縫需要使用材質相同的填充料來對其進行密封填實。在改造施工中，原辦公樓的外墻構造厚度為300 mm，其結構為空心磚雙面抹灰，實際傳熱系數為1.40 W/（m2·K），熱阻值為0.713 m2·K/W。由此技術人員要明確原始建筑外圍結構最小熱阻的公式原理：

式中，R0.min為建筑圍護的最小熱阻值，m2·K/W；ti為冬季室內溫度，℃；te為冬季室外溫度,℃；n為季室內外溫度的溫差修正系數；Ri為建筑圍護結構內表面熱阻，m2·K/W；Δt為室內溫度與圍護表面溫度之間的溫差，℃。在對其進行改造的過程中，施工人員需要借助BIM 技術對其進行校核。

4.1.3 照明及通風改造分析

公共辦公樓作為公共場所，需要使用的用電量是非常巨大的，因此，需要使用節能光源來降低能耗，技術人員需要借助BIM 模擬技術對其用電量進行計量以及動態化的監管。另外，由于公共辦公樓中有大量的師生，因此，其空調通風設備的能耗非常巨大，需要施工技術人員借助BIM 技術來對其補償控制系統進行模擬，并對其離心式冷水機組進行更換，從而最大限度地降低其使用能耗。

既有建筑的改造工作不能對周圍的環境造成不良影響，所以，需要在其施工過程中切實落實綠色施工技術以及管理理念。在確保施工質量的基礎上，有效節約資源，降低施工對周圍環境的影響，借助BIM 技術制定節水、節能以及節約建材的施工策略。

4.2 基于BI M技術的管理分析

為保證改造施工的順利進行，施工管理人員借助BIM 技術構建并完善了綠色施工信息化管理體系。在BIM 技術的應用基礎上，對改造施工的各個節點進行明確，并按照施工方案確定人員安排以及工作程序，從而有效構建完備的BIM 應用管理流程，其應用流程管理圖如圖1 所示。

圖1 基于BI M技術的應用管理流程圖

5 基于BI M技術的綠色施工效果分析

借助BIM 技術中的軟件模擬以及測量計算方法對改造項目的有關數據進行分析。該項目使用Sketchup+Openstudio軟件進行綠色施工模擬，按照能源賬單分析法，將其統一換算成為煤炭的節約量對綠色施工進行評價，計算公式為：

式中，E為節約能量；m為既定項目的賬單編號；Ebj代表著第j月的基本能耗；Evj代表著第j月的既定能耗，ΔE為當前的能耗修正值。

其節能率推算公式為：

式中，e為實際節能率，%；E為節約能量；Eb為基本的能耗。同時，1 kW·h 的電可以折算為0.298 kg 標準煤，1 m3天然氣可以折算1.214 3 kg 標準煤。

原始建筑的基本能耗為201.33 kW·h/m2，在對其進行改造更新后，降為171.3 kW·h/m2，若折合成為標準煤，其基準能耗約為395 t，每年可以節約近60 t 標準煤，其整體節能率約為51%。借助對公共教育樓一些節能設備的更新，每年為其節能1 250 322 kW·h，折合成標準煤為536 t，節能率約為33%。

綠色施工的充分應用有效提升了該項目的質量與效率，并在環境、建材以及能源等方面取得了良好的成績，其實踐效果見表1～表3。

表1 綠色施工環境效果

表3 綠色施工能源效果kW·h

通過表格數據可以看出，在對辦公樓的改造施工中，施工人員充分利用了基于BIM 技術的綠色施工技術以及管理方式，在保證施工質量的基礎上，保護施工環境、降低了施工能耗以及建材使用資源，滿足了當前節能環保的社會需求。

表2 綠色施工建材效果

6 結語

綠色施工可以最大限度地提升施工資源利用率，減少施工對周圍環境的污染，符合當前四節一環保的社會發展理念。因此，需要建筑施工單位在施工中充分落實綠色施工技術以及綠色施工理念，推動建筑施工的可持續發展。