既有建筑改造绿色施工与管理分析

2022-09-06唐胜中陈江峰朱立江

工程建设与设计 2022年16期

唐胜中，陈江峰，朱立江

（中国建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

1 引言

20 世纪90 年代后期，绿色施工模式正式传入我国，在我国历经了3 个发展阶段，即理论研究阶段、深化研究阶段以及快速发展阶段。绿色施工在我国发展至今，已经取得了极大的成就。本文将基于原有绿色施工模式的基础上充分融入BIM技术，以此最大限度地提升绿色施工的质量。

2 案例概况

某公共办公楼始建于20 世纪90 年代末期，总体建筑面积约为4 000 m2，办公楼主体框架为5 层，总建筑高度约为18 m，属于典型的建筑高度不超过24 m 的普通公共建筑，建筑1 层为办公楼的门厅以及会议室，2 层为办公区以及会客室，3 层为中层领导办公室以及会客室，4 层以及5 层为办公区域。该办公楼改建项目主要是将原始建筑改建成为公寓。

原始办公楼使用散热器进行采暖，散热器的供水温度为70～95 ℃，由校园内部的锅炉房进行供暖。夏季散热方式为使用空调，建筑内部的消防系统没有自动灭火功能，全部采用消防栓灭火设备，照明系统为荧光照明。

3 改造施工难点分析

1）在实际改造施工中，施工人员需要对公共办公楼1 层的楼梯进行改造更新，楼梯一共有两个休息平台，施工时，需要对其进行一次性浇筑完成，楼梯的部分位置会随着高度呈现出螺旋上升的变化趋势，在施工中无法对其平面以及剖面进行水平坐标的展示，进而导致当前施工现场出现了识图难题，同时施工作业空间也相对不足，对其搭建支撑设施的难度也相对较大，使用常规的模拟软件来对支撑方案进行模拟的难度相对较大。

2）原始建筑的外围结构由于建设时间过于久远，整体结构出现松动，并且导致办公楼的整体保温性能下降，同时在办公楼的南向还有弧形幕墙，其设计复杂，工程构件多，导致施工人员在实际施工过程中会存在诸多的交叉作业情况。

4 基于BI M技术的绿色施工与管理

4.1 基于BI M技术的绿色施工技术分析

4.1.1 楼梯改造分析

楼梯改造工程位于当前公共办公楼的1 层，楼梯所使用的模板以及钢筋都是弧形，改造方案要求其一次性进行浇筑。

施工技术人员可以借助BIM 技术构建该建筑的三维模型，对其搭建过程进行模拟，并对改造施工的可行性进行验证。首先，施工人员可以在螺旋楼梯的平面圆心位置安装定位钢管，并将楼梯进行空间划分，在平面模型上将其分成40 个小格，其中每12 度为一格，每一小格都要搭设一段水平钢管作为其龙骨使用，底模龙骨垂直方向的间距要控制在160 mm。并且所有的钢管都需要进行连接，之后按照楼梯的施工图，在每根底模的龙骨位置安装定位支架，最后，技术人员可以借助三维尺寸加工完成底模的拼装。

经过技术人员的实际论证，使用BIM 技术对楼梯支撑模型进行完善，利用模拟软件进行施工模拟，对施工人员开展可视化的技术交底，可以最大限度地提升绿色施工的效率以及质量，切实满足当前改造施工的具体要求。

4.1.2 建筑外围结构改造分析

施工人员需要在原始建筑外墙的基础上新增聚苯板，并对其进行保温隔热处理。先在原始外墙上涂抹厚度为5 mm 的聚合物抗裂砂浆，并使胶黏剂将锚栓与聚苯板进行连接，并将其固定到原始外墙上，在其外侧涂抹厚度为20 mm 的泥砂浆作为保温层的保护层，同时与窗户相接触的部分，施工人员需要采用聚氨酯对其进行密封填充，以此有效提升当前公共办公楼的保温隔热性。

由于原始建筑的窗户已经年老失修，危险系数相对较高，所以，在本次的改造更新过程中，施工技术人员需要将以往的老式窗户更新成为当前的节能窗户，节能窗户具有双层抗辐射性能，其传热系数约为2.4 W/（m2·K），整体材质为铝合金。

针对原始公共办公楼的建筑屋面改造更新，主要是围绕其保温层进行。改造前，技术人员借助BIM 技术对当前的屋面改造进行可视化的模拟设计，并由此制订翔实的施工技术方案。施工技术人员需要使用一些高分子防水建材来充当其保温层，铺设厚度为1.5 mm，水泥凝胶的铺设厚度为2 mm，聚氨酯层的铺设厚度设计为65 mm。泡沫混凝土厚度要控制在30 mm 左右，在实际的施工中，施工技术人员需要保证屋面表面干燥、整洁，在对保温材料进行铺设时，需要使保温材料牢牢地贴近屋面，中间不得存在气孔，在分层铺设过程中，其板块的上下层连接处需要错开，板缝需要使用材质相同的填充料来对其进行密封填实。在改造施工中，原办公楼的外墙构造厚度为300 mm，其结构为空心砖双面抹灰，实际传热系数为1.40 W/（m2·K），热阻值为0.713 m2·K/W。由此技术人员要明确原始建筑外围结构最小热阻的公式原理：

式中，R0.min为建筑围护的最小热阻值，m2·K/W；ti为冬季室内温度，℃；te为冬季室外温度,℃；n为季室内外温度的温差修正系数；Ri为建筑围护结构内表面热阻，m2·K/W；Δt为室内温度与围护表面温度之间的温差，℃。在对其进行改造的过程中，施工人员需要借助BIM 技术对其进行校核。

4.1.3 照明及通风改造分析

公共办公楼作为公共场所，需要使用的用电量是非常巨大的，因此，需要使用节能光源来降低能耗，技术人员需要借助BIM 模拟技术对其用电量进行计量以及动态化的监管。另外，由于公共办公楼中有大量的师生，因此，其空调通风设备的能耗非常巨大，需要施工技术人员借助BIM 技术来对其补偿控制系统进行模拟，并对其离心式冷水机组进行更换，从而最大限度地降低其使用能耗。

既有建筑的改造工作不能对周围的环境造成不良影响，所以，需要在其施工过程中切实落实绿色施工技术以及管理理念。在确保施工质量的基础上，有效节约资源，降低施工对周围环境的影响，借助BIM 技术制定节水、节能以及节约建材的施工策略。

4.2 基于BI M技术的管理分析

为保证改造施工的顺利进行，施工管理人员借助BIM 技术构建并完善了绿色施工信息化管理体系。在BIM 技术的应用基础上，对改造施工的各个节点进行明确，并按照施工方案确定人员安排以及工作程序，从而有效构建完备的BIM 应用管理流程，其应用流程管理图如图1 所示。

图1 基于BI M技术的应用管理流程图

5 基于BI M技术的绿色施工效果分析

借助BIM 技术中的软件模拟以及测量计算方法对改造项目的有关数据进行分析。该项目使用Sketchup+Openstudio软件进行绿色施工模拟，按照能源账单分析法，将其统一换算成为煤炭的节约量对绿色施工进行评价，计算公式为：

式中，E为节约能量；m为既定项目的账单编号；Ebj代表着第j月的基本能耗；Evj代表着第j月的既定能耗，ΔE为当前的能耗修正值。

其节能率推算公式为：

式中，e为实际节能率，%；E为节约能量；Eb为基本的能耗。同时，1 kW·h 的电可以折算为0.298 kg 标准煤，1 m3天然气可以折算1.214 3 kg 标准煤。

原始建筑的基本能耗为201.33 kW·h/m2，在对其进行改造更新后，降为171.3 kW·h/m2，若折合成为标准煤，其基准能耗约为395 t，每年可以节约近60 t 标准煤，其整体节能率约为51%。借助对公共教育楼一些节能设备的更新，每年为其节能1 250 322 kW·h，折合成标准煤为536 t，节能率约为33%。

绿色施工的充分应用有效提升了该项目的质量与效率，并在环境、建材以及能源等方面取得了良好的成绩，其实践效果见表1～表3。