摘要:装配式建筑是推动建筑业绿色发展与转型升级的关键,可持续性绩效是装配式建筑发展的源动力。以混凝土装配式建筑为研究对象,基于全生命周期理论构建装配式混凝土建筑可持续性绩效的指标体系,应用Anylogic仿真模拟技术,在指标体系框架下建立包含经济、环境、社会及其相互关系的可持续性绩效的动态测度模型,根据模拟结果识别影响装配式建筑可持续性绩效的关键点并加以优化。研究成果可为装配式建筑可持续性绩效研究提供理论与方法支持,为装配式建筑进一步推广和应用提供依据。
关键词:装配式建筑;可持续性绩效;路径优化
引言
传统现浇建筑高能耗、高污染、低效率、粗放性的经营模式,造成垃圾扬尘肆虐、质量通病泛滥、劳工短缺、安全事故频发,已经不能适应我国城镇化发展步伐,新型的装配整体式建筑将成为行业未来发展的主要方向。住房和城乡建设部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》到2020年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上。到2020年,培育50个以上装配式建筑示范城市,200个以上装配式建筑产业基地,500个以上装配式建筑示范工程,建设30个以上装配式建筑科技创新基地,充分发挥示范引领和带动作用。
1概述
(1)可持续性与可持续性绩效。可持续性是指既满足当前利益相关者需求,又不损害未来利益相关者需求能力的特征。本研究的“可持续性”特指“建筑工程的可持续性”。可持续性绩效是装配式混凝土建筑在整个生命周期实现可持续性的业绩与效率,强调装配式建筑的实际效果和资源有效利用及环境友好的程度。其概念来自“欧盟建筑工程的可持续发展—建筑物的评估(EN15643)”,可持续性绩效评估主要包括环境绩效评估(EN15643-2)、经济绩效评估(EN15643-3)、社会绩效评估(EN15643-4),是在总体框架(EN15643-1)下建筑物可持续性评估,该框架适用于评估新建筑在整个生命周期内的可持续性,以及现有建筑物在其剩余寿命和生命期结束时的情况。本文特指新建装配式混凝土建筑可持续性绩效评估。
(2)装配式建筑与装配式混凝土建筑。装配式建筑是指结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑。装配式混凝土建筑是指建筑的结构系统由混凝土部件(预制构件)构成的装配式建筑(装配式混凝土建筑技术标准[GB/T51231-2016])。本文主要以可持续性绩效表现显著的混凝土结构为研究对象,文中简称“装配式建筑”。
2装配式建筑可持续性绩效测度体系的指标构建
根据《布伦特兰报告》可持续发展是“既满足当代人需求,又不损害后代人满足其自身需求的能力”。可持续发展程度是体现经济、环境、社会与人的和谐关系,要求在发展经济的同时,保护好人类赖以生存的社会、环境与资源,且各项指标向量的变化趋势呈现不单调减态势。装配式建筑可持续发展问题是一个复杂的系统问题,涉及到的影响因素众多并且复杂,因此采用层次分析法进行研究。
依据可持续发展与全生命周期的相关理论,研究国内外对于建筑可持续发展的成果,综合相关专家的意见,将装配式建筑可持续发展评价体系划分为四层递阶,依次为目标层、生命周期层、准则层与指标层,各层设置说明如下。
(1)目标层:它是装配式建筑可持续发展评价指标体系设置的顶层,是下设三层生命周期层、准则层、指标层逐层聚合的结果,表示装配式建筑可持续发展的整体状况D。
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(2)生命周期层:借鉴建筑项目在全生命周期内不同阶段解决不同问题的理念,将生命周期层划分为决策设计阶段S1、构件生产和运输阶段S2、施工阶段S3、运营使用阶段S4以及报废回收阶段S5。
(3)准则层:可持续发展评价通常包括三个方面,即经济、环境以及社会的可持续性。近年来,人们对生态资源问题愈加重视,装配式建筑对生态资源的消耗也是可持续发展需要关注的方面,因此,将装配式建筑可持续发展的评价分为经济、环境、社会、资源四个方面。经济是制约一个项目产生与发展的首要因素,资本投入与回报、成本等经济因素是贯穿建筑生命周期的关键因素。环境是建筑持续存在的基础条件,固体废弃物、废水、废气等污染因素会破坏友好和谐的环境,在保证生活质量的同时更要避免环境污染。社会是建筑与周围共存的个体各种关系的集合,表现在开发利用新型生产施工技术、提高社会生产率、选取合理位置、协调建筑与人的关系等方面。资源是建筑的基础物质,我国资源现状决定装配式建筑要走资源节约型的道路,节约用水,节约用地以及利用可再生能源等都是建造装配式建筑过程中需要考虑的问题。
(4)指标层:在四个准则层下设置若干指标,构成指标层I。本研究分析了大量的文献资料,结合走访、座谈与问卷调查等形式,确定初步指标。运用德尔菲法,向装配式建筑及工程经济方面的学者、专家征询意见,对初步指标进行筛选,最终确定49个指标来反映装配式建筑可持续发展状况。
3基于全生命周期的装配式建筑可持续性绩效关键环节优化
结合项目管理WBS(工作—分解—结构)及关键路径分析相应的构成因子与其对应关系,识别影响可持续性绩效的关键点,并加以调整优化路径。从大链路出发,如施工图设计—构件深化设计—构件生产—构件运输—构件安装,再进一步分解为小链路,如以楼层面结构的装配化为例,沿着外墙PC板吊装—楼梯吊装—梁板柱模板施工—防水止水处理—浇注等工艺流程分析绩效优化的关键路径,并提出关键路径优化方案。
设计阶段处理好设计单位与PC构件生产商和施工单位的合同关系,避免后期深化设计产生的成本增加。设计应满足建筑、结构、给水排水、燃气、供暖、通风与空调设施、强弱电和内装等各专业之间设计协同的要求。避免洞口预留错误或设备管线安装错误,来回返工,无形增加成本,减少冗余功能;生产阶段关注PC构件生产技术问题。关注转角板、叠合板和外墙保温层质量问题。PC构件生产商是否精益生产,和设计单位进行协调商议减少构件的尺寸种类,节约生产成本。合理选择环保经济材料来进行构件生产;运输阶段关注运输安全、路径选择、准时化运输,进场时机等;施工阶段关注施工人员数量配置、人员技术娴熟程度、PC构件的空间布局、施工单位与设计单位的设计交底、施工进度的掌控及施工程序等,绿色施工避免产生各种污染;运营维护阶段利用BIM模型,实时监测关键节点,提高用户的满意度;拆卸阶段重点关注回收二次利用,增加残值。
结语
装配式建筑相对于传统的建筑方式而言,具有节能环保及建筑效率高等多种优势。本文从环境效益、经济效益与社会效益3个主目标层延展开来,沿着装配式建筑的全产业链分解,构建了可持续性绩效的测度指标体系,并在已由静态测度模型基础上,提出用Anylogic仿真模拟动态测度可持续性绩效的可行性,预期测度结果将更加真实客观地呈现装配式建筑的可持续性。
参考文献:
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论文作者:武朝欣,李乐乐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第22期
论文发表时间:2019/10/24
标签:建筑论文; 持续性论文; 绩效论文; 构件论文; 可持续发展论文; 生命周期论文; 阶段论文; 《基层建设》2019年第22期论文;