中国绿色施工研究现状与趋势<br/>----基于2005—2020国内文献知识图谱分析

中国绿色施工研究现状与趋势
----基于2005—2020国内文献知识图谱分析

2021-07-03汪振双孙剑书

沈阳大学学报(自然科学版) 2021年3期

汪振双, 孙剑书

(东北财经大学投资工程管理学院, 辽宁大连 116023 )

随着全球资源能源供应日趋紧张,人们更加重视绿色可持续化发展.绿色发展在建筑领域也同样得到了应用和推广.建筑行业从先污染后治理到现在发展与治理并重;从人力施工到如今的人工智能;从施工建造到现在智慧工地,绿色施工已经成为工程施工未来主要的发展方向.张琳等利用CiteSpace软件对CNKI数据库中绿色建筑进行知识图谱研究,认为绿色建筑研究向多维融合方向发展,并找出7大绿色建筑相关热点问题[1].王君林等对国内绿色施工评价发展历程进行知识图谱研究,并针对装配式建筑发展问题提出意见[2].桂志刚等利用NoteExpress和CiteSpace作为数据分析工具,对CNKI核心期刊和全部期刊发表的绿色建筑文章进行研究分析,得到绿色建筑研究作者、机构的情况,以及绿色建筑热点领域与前沿问题[3].本文从施工技术的角度对绿色施工发展进行研究,以2005—2020年间CNKI数据库收录的文献为数据来源,采用CiteSpace软件对国内绿色施工研究热点和前沿领域进行文献知识图谱分析并提出研究建议.

1 基础数据来源与研究方法

1.1 基础数据来源

本文基础数据来源于CNKI数据库,获取数据时间为2020年7月8日.利用CNKI高级检索功能,在主题中检索“绿色施工”并含“施工技术”,发表时间设定为“2005—2020年”,共检索出文献3469篇.通过人工删选的方式,剔除外文文献、会议记录、报纸刊文等无效数据,筛选出3249篇文献数据作为基础数据.基础数据均为期刊文章和硕、博士论文,据此进行绿色施工知识图谱分析.

1.2 研究方法

数据分析采用CiteSpaceV软件进行分析.CiteSpace是由陈超美博士基于Java语言开发的一款文献统计分析类软件,该软件可以生动形象地表达学科结构、重点分布、发展脉络,通过可视化分析可以探寻研究热点和前沿领域.

2 绿色施工知识图谱分析

2.1 文献数据分析

利用CNKI自带的文献统计功能对在2005—2020年间发表的文献进行统计分析,国内对绿色施工的研究文献发表数量总体呈现上升趋势.2005年关于绿色施工发表文献仅有2篇,随后逐年增长,2016年后发文量明显提升,2019年达到706篇.如此高的增长率可以说明绿色施工越来越受到人们的关注,研究的成果也是越来越多.从研究主题来看(图1)(见封3),绿色施工研究主要集中在施工技术和绿色节能2个方面.施工管理和信息化技术也是研究人员重点关注的领域.

2.2 主要研究机构

利用CiteSpace软件的“Institution”功能对研究机构论文发表情况进行分析,并导出研究机构发文量排序表(表1).排名第1的是中建七局装饰装修工程有限公司,发文量为18篇.排名第2的是中国建筑第七工程局有限公司,发文量为17篇.第3名为山西四建集团有限公司,发文量为17篇.从表1可以看到,绿色施工主要科研力量是工程类公司,并且中国建筑集团下属公司占据了前10名研究机构一半的名额,说明国有施工企业在绿色施工方面做出了重要贡献.而且,根据公司的主要经营范围来看,绿色施工主要研究领域多数在建筑工程领域,在装饰装修方面有突出体现.

表1 研究机构发文量排名

2.3 作者统计

对国内研究绿色施工的作者进行统计分析,利用CiteSpace软件“Author”对发文作者进行分析,并导出研究作者发文量排序表(表2).排名第1的是中国建筑股份有限公司的肖绪文,主要研究领域为绿色建筑;绿色建造;排名第2的是河北科工建筑工程集团有限公司孙志淑,主要研究领域为绿色施工技术运用;排名第3的是中国建筑股份有限公司的冯大阔,主要研究领域是绿色建造、装配式建筑和建筑垃圾处理；排名第4的是中国建筑第三工程局第一建设工程有限责任公司的李聪,主要研究方向是BIM、绿色建筑智能化、减量化；排名第5的是北京六建集团公司的张莉莉,主要研究方向是超高层建筑、BIM技术、施工技术优化设计.

表2 研究作者发文量排名

2.4 关键词及研究热点知识图谱分析

选择CiteSpace软件的“Keyword”功能对绿色施工进行关键词分析(图2).关键词图谱有效反映了研究热点领域,字体和背景圆环的大小代表出现次数的高低和热点的强弱.根据图2(见封3)显示,关键词“绿色施工”背景圆环最大,为研究的热点.关键词“绿色施工技术”“应用”“建筑节能”“建筑工程”背景圆环相差不大,范围较小,并且分布在“绿色施工”背景圆环范围内,是其研究领域下的热点.对关键词出现次数进行排序并导出前10高频关键词(表3),分别是绿色施工、绿色施工技术、施工技术、建筑工程、应用、绿色节能、绿色建筑、建筑施工、施工、可持续发展.通过高频关键词可以看到国内绿色施工主要围绕施工技术展开,重点强调施工应用,建筑工程领域是研究的重点领域.结合当下绿色施工热点来看,信息化和产业化的研究成果相对较少.

表3 关键词频次排序Table 3 Keyword frequency ranking

相比于高频关键词分析,关键突现词更能表现科研主题变化和发展新动向.2005—2015年,建筑装饰装修工程、评价体系、可持续发展、超高层建筑、施工企业等关键突现词陆续出现,表明绿色施工早期开展领域、理念和评价体系的建立.2009—2016年,技术措施、“四节一环保”、建筑垃圾、新技术、企业管理、施工现场等关键突现词相继成为研究热点,这期间主要表现标准体系,概念建立后,主要研究重点在技术、管理、应用等方面.2017年以后,BIM技术、绿色节能施工技术,管理创新成为近3年的研究热点.这表明了绿色施工向着信息化,节能化和创新性方向发展.

1) BIM技术.BIM(building information modeling)技术全称建筑信息模型.BIM技术能够在全寿命周期内整合设计、建造等环节各类动态信息,实现数据实时交换,信息共享,是目前广泛使用的一种信息技术[4].BIM技术可以实现三维动态模拟演示,空间设计优化;可以减少无效施工,重复施工,返工的情况;可以实现快速算量,精准计划;还可以模拟协同作业和碰撞检查等[5].BIM技术有效提高了施工各方的沟通效率,加强了施工管理,减少了资源浪费,为绿色施工建造提供了技术支持.

2) 绿色节能施工技术.绿色节能施工技术旨在体现“以人为本,以环境为本”,与传统粗放型施工技术相比,更具有人性化和集约化特点[6].绿色节能施工技术不仅要有完善的技术标准和规范的指导,还要注重新型绿色节能环保材料的利用.建筑工程中,房屋屋面、外墙、门窗是绿色节能施工的重点研究对象,对建筑物的保温隔热,防止能源流失起到重要作用[7].绿色节能施工技术要具有引导性和可推广性.要符合当下的主流施工技术,不能为了凸显绿色节能而忽视其经济性和可行性.

3) 管理创新.传统施工大多是粗放式经营,对管理问题不够重视,往往也没有兼顾环境问题和社会问题.管理创新应遵循绿色发展理念,既要有技术管理创新和施工管理创新,也要有管理模式的创新.管理创新应着重于提高建筑质量、加强施工控制、减少事故发生和环境污染.同时,能够最大程度减少资源浪费,实现建筑工程经济和社会问题双赢,保护生态环境,维护社会稳定[8].管理创新既要注重管理人才的培养,也要注重基层人员的培训教育,构建合理组织体系.

2.5 关键词聚类及研究前沿知识图谱分析

在关键词分析的基础上对关键词进行聚类,自动识别的聚类共有58类.聚类有2项重要指标:模块值M(modularity)和轮廓值S(silhouette).当M>0.3且S>0.5时,就认为聚类是成功合理的.此次聚类M=0.763 4,S=0.755 7,均满足要求.

对CiteSpace软件自动识别最大的6个聚类进行汇总(表4).分别是#0应用、#1绿色建筑、#2绿色施工、#3建筑垃圾、#4施工技术、#5建筑施工企业.下面结合高被引文献和最新研究文献对聚类进行简要分析.

表4 关键词共词聚类信息表Table 4 Co-word clustering information of keyword

1) 应用.在实际工程中,工程施工更加强调施工应用,任何施工的新方法、新材料、新技术都要通过应用来进行检验,只有在实际应用中得到提高才能证明其具有价值.例如现代施工不仅要有绿色理念的加入,还要结合互联网的优势,达到信息化、可视化、即时化[9],BIM技术即是在这种趋势下应运而生的新技术.BIM技术通过网络关联了各参建方的数据信息,以数据互通为基础,有效解决施工中的问题,现在大中型工程项目中均要求有BIM技术的应用.除此之外,应用的价值还应具有可推广性,便于从总体上取得降低资源消耗的成果.

2) 绿色建筑.绿色建筑有别于传统建筑的定义,重新诠释了建筑美学、结构、色彩,将之视为生态循环的组成部分[10].2019年最新修订的《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2019)将绿色建筑视为实现人与自然和谐共生的典范[11].我国自2006年开始,陆续出台了一系列绿色建筑评价标准.评价标准体系的建立具有重要的意义,是绿色建筑和绿色施工的行动准则,也是管理机构的监督依据.

3) 绿色施工.绿色施工秉承绿色建筑的理念,以可持续发展思想为基础,融入先进施工技术,旨在保证建筑质量、安全的基础上,通过有效管理措施,实现“四节一环保”,低碳高效的施工[12].绿色施工标准较为严格,对人员、物资、管理都有较高的要求.现阶段大多应用在超高层建筑和钢结构领域.

4) 建筑垃圾.我国通常采用填埋或堆置的方式处理建筑垃圾,不仅占用了大量的土地,还造成了严重的环境污染,建筑垃圾处理已经成为不能忽视的问题[13].在发达国家,对于建筑垃圾的再利用有完善的法律制度、技术标准和市场化运作体系,利用率通常在85%以上[14].我国对建筑垃圾综合处理利用主要从减量化和资源化2方面进行,但相关研究还处在起步阶段.

5) 施工技术.施工技术是建筑生产的原动力,代表了当前科技生产力水平.施工技术的进步不仅可以提高工程工艺水平,还可以带动技术变革,推动工程机械、新型材料的发展[15],同时也是施工企业的核心竞争力.随着绿色发展理念不断深入,施工技术也向着节能环保,低耗高效的绿色技术方向发展.

6) 建筑施工企业.建筑施工企业不仅要完成好工程施工任务,还要做好技术的创新、应用及企业管理体系的建设[16].建筑施工企业要完善企业信用建设,承担相应社会责任[17],也要打造企业品牌,传播企业文化[18].建筑施工企业是连接工程项目、政府机构、合作伙伴的重要纽带,也是施工人员的“家”,只有稳固好企业建设,才能使人员稳定,企业才能更好更快地发展.