綠色建筑在裝配式建筑結構中的運用

摘 要：建筑行業綠色施工理念，改變了傳統的施工模式，從而減少了能源消耗量，減輕施工作業給環境造成的污染和破壞。基于此，對綠色建筑與裝配式建筑概念進行了分析，提出了綠色建筑在裝配式建筑結構中的運用意義、原則和策略，以期為建筑施工提供參考。

關鍵詞：綠色建筑；裝配式；建筑結構；運用策略

中圖分類號：TU201.5;TU741" " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " "文章編號：2096-6903（2024）10-0079-03

0 引言

建筑工程建設中常存在隨意丟棄建筑垃圾、建筑能源消耗量過大、自然環境受到破壞等問題。裝配式建筑是一種新型的建筑結構，符合施工行業的發展趨勢。其不再需要進行常規的現場施工作業活動，只需要將預制構件運送到現場進行裝配，提升了施工效率，也避免了環境污染。相關人員科學應用在裝配式建筑結構中的運用意義，優化現有施工流程，有助于提升建筑施工質量，落實綠色施工要求。

1 綠色建筑與裝配式建筑

綠色建筑是指在建筑全壽命周期內盡可能減少資源用量，保護現有環境、避免污染發生，提供優質健康建筑空間，和自然間保持和諧共生關系的一種建筑物，是未來建筑行業發展重點。綠色建筑是為了減少房屋能源消耗所提出的建筑施工理念。在20世紀30年代曾有設計師在房屋建筑施工中使用金屬鋁材料，并應用太陽能完成發電，提高了建筑水資源循環利用效率，改善了室內通風性。隨著社會對于綠色環保重視度不斷提高，綠色建筑進入迅速發展階段。

裝配式建筑利用模塊化結構拼裝而成，能在短時間內完成建筑物施工，常見裝配式建筑如圖1所示。裝配式建筑的建筑構件通常會選擇在工廠內進行統一生產，將構件運送到施工現場由施工人員進行拼裝，其能夠批量生產構件，加強對建筑構件質量的監控效果，也可以避免在施工作業過程中出現過多的噪聲和粉塵污染。

2 綠色建筑在裝配式建筑結構中的運用意義

2.1 節省資源投入量

裝配式建筑在施工過程中所使用到的各類設備和材料能夠進行循環利用，如腳手架、模板龍骨等，可以在施工結束后進行回收并在后續施工中進行再次使用，有效減少了資源消耗量。裝配式建筑在施工前會提前選擇于工廠內統一制作構件，施工現場作業量較少，避免了施工過程中浪費大量建筑原材料，將材料資源消耗控制在最小范圍內。

2.2 控制工程建設成本

在工程施工中成本管控是極其重要的內容，裝配式建筑施工進度快、一次成型率高，顯著降低了時間和管理成本，能夠優化施工作業環節，簡化作業流程，減輕施工作業強度，使施工人員能夠在更短時間內完成作業任務，不僅節省了時間和人力資源投入量，也降低了成本支出。在裝配式施工中會使用到各種大型施工機械設備，無需過多人負責施工和管理，為施工成本管控提供了重要支持[1]。

2.3 集成化水平高

在裝配式建筑施工中使用裝修一體化的施工方式，可以同時完成建筑施工以及內部裝修，加快了工程施工速度，形成了集約化施工體系。在構件生產活動中其展現了高度集成化的優勢，結合實際工程建設需求對構件的施工工藝進行優化，加強了構件質量管理效果，對于綠色建筑的進一步發展有著重要作用和影響。

3 綠色建筑在裝配式建筑結構中的運用原則

3.1 堅持協調性原則

綠色建筑關注人與自然之間的協調發展，在裝配式施工時也要堅持協調性原則，保證裝配式建筑不會給周圍環境造成過多破壞和影響。在工程設計以及施工作業時也要注意兩個環節的協調性，促進設計和施工單位的溝通和交流，落實綠色施工理念。

3.2 堅持適地性原則

在施工活動中要考慮到當地周圍環境的分布情況以及區域經濟發展趨勢，保證裝配式建筑施工和區域環境相匹配，積極利用現有自然資源對建筑施工設計進行優化。比如在空調系統施工時，要考慮到是否可以合理利用室內門窗通風的方式對空氣溫度進行調節。積極利用現有自然資源對建筑施工設計進行優化，為使用者提供宜居的生態環境。

3.3 堅持經濟性原則

綠色建筑在施工時所要使用到的各種材料較為新穎，施工成本也相對較高。而裝配式建筑則具有控制施工成本的優勢，在應用綠色施工理念時，要考慮施工是否具備經濟性，控制能源利用量，提高成本控制效果。

4 綠色建筑在裝配式建筑結構中的運用

4.1 設計階段運用

在裝配式建筑結構施工中設計環節是影響施工質量的關鍵階段，高質量的施工設計能夠顯著提高施工效率，合理利用施工過程中的現有資源。在項目設計中要將綠色理念作為基礎，盡可能對所投入的資源總量進行控制。

土地資源匱乏是制約建筑行業發展的主要因素，當前城市內部可用的土地資源數量持續減少，在綠色建筑設計中要對土地資源使用量進行控制，積極發展高層建筑，在有限土地面積的基礎上拓展建筑空間，增加裝配式建筑使用效能。同時也要重點對地下空間進行合理利用，可以通過開發地下室的方式擴大地下空間規模。

在裝配式建筑附近設置綠化用地，改善綠化環境，優化建筑附近的景觀設計方式，在利用綠化植物調節小范圍氣候的基礎上提升外部環境美觀性，可為裝配式建筑的使用者和居住者提供令人身心愉悅的外部環境。

在工程設計中，針對施工現場的資源存儲方式進行調整，根據裝配式建筑施工規模對各類施工設備和建筑構件的進場時間進行細化，可避免大量構件堆積在施工現場。

4.2 構件生產階段運用

4.2.1 構件材料選擇

在裝配式建筑施工中構件生產是最為關鍵的環節，構件質量會影響裝配式建筑的施工穩定性和安全性。若構件規格與施工設計存在差異，在拼裝作業時容易出現結構連接不穩定的現象。由于構件是在工廠進行大批生產的，一旦返工需要浪費大量的時間和材料。因此要重視針對構件質量進行監管，并在此基礎上選用優質綠色建筑材料，將輕型、節能型材料作為主要原料。

在保證構件生產質量的基礎上，為減少能源消耗量，需控制水泥用量，避免碳排放量過大。每千克混凝土生產中所隱含的二氧化碳量在0.1～0.2 kg，能源消耗量在1～2MJ，相比于瀝青玻璃等材料而言其碳排放量較低，但是由于在施工過程中需要使用到大量混凝土結構，碳排放總量仍然較高。

裝配式混凝土結構施工中可以優先選擇低碳混凝土材料，這需要相關人員能夠對混凝土的配比進行調整。如優先選擇熟料含量低的普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥以及復合水泥等，減少硅酸鹽水泥使用量，并嘗試利用活性摻合料替代水泥，能夠在控制碳排放的基礎上，對材料水化熱性能進行優化，防止混凝土收縮[2]。在骨料采購時優先使用尾礦砂替代天然砂、機制砂，減少對天然資源的開采。

纖維增強復合材料也是常用的綠色施工材料，可以進一步提高裝配式建筑結構的使用性能。在沿海或者存在惡劣凍融問題的環境下，可以優先應用碳纖維增強復合材料。竹木材料也是常用的綠色材料，這一類材料可以直接進行取材、加工，是可再生的建筑工程資源，并且具有綠色低碳的優勢。竹木結構碳排放量與鋼筋混凝土結構相比，僅為后者的47%，具有低碳化的優勢。同時竹木結構相比其他材料質量更輕，一旦發生地震災害，不會給建筑結構造成過多影響。

4.2.2 構件參數控制

工程設計階段相關人員可以利用BIM模型對構件進行設計。在建筑模型中輸入構件參數，并對施工流程進行模擬，便可觀察構件設計中是否存在異常問題。可利用BIM平臺的功能進行碰撞檢測，分析在實際拼裝作業中是否出現異常碰撞的現象，確定構件施工參數。將確定后的施工參數統一發送到工廠，由工廠針對構件生產進行模擬仿真處理。結合既有工廠加工設備以及構件制作經驗，可分析在實際生產過程中影響構件質量的主要因素，對構件生產流程進行有效優化，保證構件生產活動的有序推進，提高裝配式建筑工程構件的合格率。

4.2.3 生產后處理

在生產結束后要盡快將構件運送到施工現場，在運輸期間防止出現材料損耗量過大。在使用綠色建筑理念后裝配式建筑工程木方和模板的使用量明顯降低，加強了施工成本和資源消耗的控制效果。如針對混凝土預料進行處理時可以優先使用臨時性透水磚，可以在后期針對臨時材料進行循環利用。

4.3 施工環節應用

4.3.1 集成式升降腳手架

在裝配式建筑施工階段，為了確保施工作業面全封閉，保障工人安全及有效的作業空間，常會搭設外腳手架，然而以往腳手架搭設模式存在能源消耗量大、搭設時間長、高空作業多的問題，會影響施工進度的管理效果。在裝配式建筑施工中應用集成式升降腳手架，可以顯著解決以往存在的腳手架搭設問題，能夠在短時間內完成搭設作業，有效降低施工作業難度，腳手架穩定性也因此而得以提高。在施工結束后，集成式升降腳手架拆除能夠進行再次循環利用，符合綠色建筑施工要求。

4.3.2 門窗預制構件

在門窗安裝時要提前對預埋構件進行合理設計和規劃。在門窗安裝施工時安裝槽以及保溫側處于相互連接的狀態，在預埋構件時要注意對構件的方向進行調整，要求預留槽口一側和門窗保持連接，內頁部分則與混凝土墻體使用螺栓連接在一起。

為了避免冷橋問題的發生，要通過橡膠墊進行限位處理。在門窗框預留槽安裝作業時要提前留出一段安全距離，在之后施工階段施工人員可以結合預留的位置做好門窗固定，并在固定后針對門窗框以及墻體間存在的縫隙實施填充處理，規避門窗滲漏問題的發生。

4.3.3 墻體防水保溫施工

在外墻施工建設中，要重點針對外部氣候的變化進行監測和分析，提前進行防水處理和保溫處理，以提升建筑居住的舒適程度。在外墻施工中可以采取掛板的方式達到增加保溫隔熱層的目的。利用板材通風完成熱量交換，提升建筑散熱效果，可減少因空調通風系統使用時間過長而造成大量電能消耗[3]。

在對復合式裝配式建筑進行外墻施工時將保溫材料作為隔熱層，可以有效避免出現熱量散失的現象，保持室內溫度。在墻體設計時要提前對冷溫感進行測試，并利用BIM軟件模擬墻體感溫特性，記錄模擬參數，優化外墻施工工藝。在墻體施工中可以選擇在其外部涂抹聚氯乙烯或者聚氨酯這一類具有防水性能的材料，利用建筑油膏封涂施工縫，強化防水性能。

節能保溫一體化技術是近年來常用的綠色施工工藝，在工廠對建筑外墻保溫層以及保護層進行集成制作，能夠顯著提高耐火性能和耐久性能。但是在施工過程中需要注意，對現場混凝土振搗環節進行質量監控，振搗幅度過小容易出現鋼筋外露或者蜂窩麻面等問題，如果振搗過大則會影響保溫板的均衡受力，降低保溫性能。

4.3.4 成套裝配施工

裝配式建筑構件設計、構件加工以及構件拼裝各個環節之間聯系緊密，作為技術人員要針對預制構件的結構進行合理分割，保證在后續施工過程中可以構建具有較強可靠性的工程建筑結構體系。例如在建筑施工中主體結構包括墻板、立柱、樓板、樓梯等，這一類結構可以采取拼接施工方法，在工廠統一進行構件生產，隨后運送到現場進行安裝拼接。在施工時要同時針對內部裝修所需的材料和配套設施進行加工，結合戶型結構設置統一化裝修模式，在施工作業時能夠將其他建筑系統與建筑結構進行拼接，一次性完成建筑施工活動。

4.4 雨水回收利用

在裝配式建筑施工中雨水的回收利用，能夠有效避免水資源浪費問題的發生，進一步提高水資源利用效率。合理利用自然資源，符合綠色建筑施工要求。在施工現場要設置專門的雨水回收凈化系統，利用蓄水池對雨水進行處理和凈化后，可以將其作為綠化灌溉或者道路沖洗的水資源，進一步提高建筑施工環保性。在循環利用體系設計時要考慮到儲水池、凈化器以及地下管網之間的緊密連接，保證水資源循環流程的通暢性。

5 結束語

綠色建筑的發展解決了以往建筑施工行業存在的固有難題，由于其具有節省資源、減少成本、集約化水平高的特點，裝配式建筑規模也在持續擴大。裝配式建筑結構中，可以在設計階段、構件生產階段、施工環節、雨水回收利用環節樹立綠色建筑理念，有利于進一步發揮裝配式建筑的優勢，提高建筑施工質量。施工企業要始終遵循綠色施工理念，積極探索裝配式建筑的施工要點，構建完善的建筑施工管理機制，加強建筑結構施工管理質量，滿足建筑行業未來可持續發展需求。

參考文獻

[1] 楊瑄禮.基于綠色建筑之下的裝配式建筑施工技術探索[J].佛山陶瓷，2024，34（3）：148-150.

[2] 李金浩，鄭應凱.關于綠色建筑在裝配式建筑結構中的應用[J].建設科技，2024（2）：91-93.

[3] 冷亞平. 綠色建筑角度下裝配式建筑的優勢與發展探討[J]. 住宅與房地產， 2023（32）：71-73.