文/姜思華 湖南省建筑設計院有限公司 湖南長沙 410000

1、引言

近年來，隨著技術力量的持續(xù)發(fā)展，綠色、低碳等可持續(xù)發(fā)展理念逐漸得到廣泛關注。在建筑工程行業(yè)中，如何有效節(jié)約自然能源及資源，降低建筑對環(huán)境的影響，建設全生命周期的綠色建筑成為行業(yè)的關注重點。

綠色建筑的主要特點有：建筑的全生命周期內(nèi)均主張節(jié)能環(huán)保，即涵蓋設計、施工、運營等全過程；綠色建筑在提供健康舒適的使用空間的同時，注重降低資源能耗、降低污染排放，旨在消耗較低的環(huán)境資源而創(chuàng)造更舒適高效的建筑使用空間。

現(xiàn)結合某校園設計實例中綠色技術的運用情況來說明現(xiàn)階段適應校園類項目設計階段的綠建設計技術。

2、項目基本概況

2.1 項目總體情況

某市一所高級中學辦學規(guī)模90個教學班，在校學生4500人左右。該項目教學區(qū)總建筑面積約為7.6萬平方米，設計功能主要包括普通教學樓3棟，專業(yè)教學樓1棟，圖書館1棟，行政辦公樓1棟，學術交流中心1棟，食堂1棟、體育館1棟，總計9棟單體建筑。

項目用地呈不規(guī)則多邊形狀，場地內(nèi)部地勢較平坦，周邊道路高差較大，南向主要為保留山體。擬建場地地勢開闊，場地下伏基巖為灰?guī)r、頁巖。該場地不良地質(zhì)作用主要為碳酸巖巖溶及平整場地所形成的邊坡。填土主要回填于四周高中間低的地勢低洼處，可不考慮填土底面天然坡度的影響。

2.2 項目建筑單體情況

9棟單體中，普通教學樓（3棟）、專業(yè)教學樓及行政辦公樓為以教室或辦公室為主的5層建筑，平面以教室或辦公室為單元，規(guī)律布局，每層平面之間具有較高重復性。

交流中心位于校園入口主軸線的西側(cè)，共3層，與普通教學區(qū)相呼應。建筑平面為圓形，在功能布局上，設置有書畫類、舞蹈類、音樂類學習教室。

圖書館位于校園入口主軸線的頂端，根據(jù)地勢抬高處理，形成整個校園的標志性建筑。圖書館建筑共5層，采用八邊形的平面形式，凸顯自身的標志性特點。

食堂位于教學區(qū)與生活區(qū)之間，方便兩個區(qū)域的人流使用。根據(jù)食堂內(nèi)部不同的功能分區(qū)設置了學生用餐、教職工用餐、后勤服務、貨物運輸?shù)榷喾N分區(qū)流線，互不干擾。

體育館結合校內(nèi)田徑運動場設置，共3層。一層采取架空的手法，形成風雨操場，滿足師生在雨雪天氣的運動功能需求，二層設置籃球場，周圍布置觀眾坐席及主席臺，三層設置觀眾坐席及少量輔助功能空間。體育館的籃球場部分，平面跨度約44MX53M，是本工程項目中的大跨度建筑單體。

3、“復合型”綠建設計手法的運用

本項目提出“復合型”綠建設計理念，設計前期綜合考慮各棟單體特點，根據(jù)不同特點制定相應綠色建筑設計技術，綜合運用裝配式技術、BIM技術及鋼結構設計等方式。具體實施如下：

3.1 8棟單體采用運用預制裝配式技術。

本項目中，普通教學樓（3棟）、專業(yè)教學樓、圖書館、行政辦公樓、學術交流中心、食堂均采用裝配式技術。所有單體建筑均為疊合樓蓋現(xiàn)澆框架結構體系，采用的預制構件包括預制外墻掛板、疊合梁、疊合板、預制欄桿板、預制樓梯、預制女兒墻、預制非承重墻板，總體預制裝配率為55%。其中預制外墻掛板均預埋保溫材料及窗框、瓷磚反打工藝、水洗粗糙面工藝，實現(xiàn)裝飾裝修一體化及節(jié)能目標。

圖1 裝配式預制外墻掛板

普通教學樓、專業(yè)教學樓、圖書館、行政辦公樓、學術交流中心、食堂實施標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修。從而大量減少現(xiàn)場工作量，保護環(huán)境減少施工污染，提高工程開展效率，縮短建設周期。

3.2 復雜公建運用BIM技術。

本項目中的食堂子項，從方案設計階段開始，即采用BIM技術進行相應的項目設計工作，并生成相應BIM數(shù)據(jù)模型及二維圖紙，為項目后期裝配式的全面實施提供精確的構件信息。

在食堂單體設計中采用的BIM技術，要求進行建筑、結構、機電等專業(yè)的設計模型創(chuàng)建。通過三維可視化模型，發(fā)現(xiàn)二維設計過程中的圖紙問題，并采用revit模型輸出二維圖紙。在復雜結構和空間采用BIM模型指導后期，同時為項目后期裝配式的全面實施提供精確的構件信息。

運用BIM控制全設計過程，實現(xiàn)了設計過程的外觀可視化，與其他專業(yè)在協(xié)同作業(yè)時提高合作效率，并且更有利于對項目的優(yōu)化調(diào)整，最終實現(xiàn)優(yōu)化設計、整合信息、完善項目的目的。

方案階段：完成方案BIM模型搭建，并在搭建過程中完善概念方案中的不足。同時，結合機電專業(yè)相關設備，對標準教室單元進行可視化模擬。

初步設計階段：在方案模型的基礎上，全專業(yè)搭建BIM模型，并完成初步設計階段出圖工作。機電各專業(yè)進行設備管線、機房建模。全專業(yè)協(xié)同建模，及時發(fā)現(xiàn)結構梁柱、機電管線對建筑空間的不利影響，并及時調(diào)整、優(yōu)化。

施工圖階段：完善初步設計模型，建筑專業(yè)在revit模型中細化各類大樣圖，如樓梯間、墻身節(jié)點、門窗分隔大樣等，并采用revit模型輸出二維圖紙，在復雜結構和空間采用BIM模型指導后期，完成模型和圖紙的交付。

3.3 大跨度單體采用鋼結構。

本工程體育館屬于大跨度建筑形式，籃球場區(qū)域平面跨度約44MX53M，其屋頂結構采用鋼管桁架結構+金屬屋面板建造形式，并在鋼結構施工圖設計之后進行深化設計技術。設計根據(jù)施工圖提供的構件布置、構件截面與內(nèi)力、主要節(jié)點構造、數(shù)據(jù)和技術要求及相關圖紙和規(guī)范的規(guī)定，對構件的構造予以完善，從而減少返工，提高質(zhì)量，減少材料浪費。

圖2 鋼結構屋架形式

4、項目的突出特點及綜合效益

“復合型”綠建設計理念：校園類的項目通常為多個建筑單體集合，每棟單體因其不同的使用功能、規(guī)模形式及造型要求，可使用的綠建設計技術也有差異。設計前期綜合考慮各棟建筑單體的特點，根據(jù)不同特點制定相應的綠建設計方案，針對性運用了裝配式技術、BIM技術及鋼結構設計等方式。其中，教學樓、圖書館、行政辦公樓等每層平面布局變化不大或變化規(guī)律的，可采取裝配式技術。對大型復雜公建，有高大空間或設備管線復雜的，可采用BIM技術統(tǒng)籌各專業(yè)信息，呈現(xiàn)最直觀的空間效果。體育場館類的建筑，受運動場地布置及使用要求的影響，多為大跨度結構，可采用鋼結構形式，更為環(huán)保高效。

BIM技術運用：BIM模型一模多用，可對接lumion、3Dmax及可視化展示。同時成果交付實現(xiàn)傳統(tǒng)二維圖紙與三維模型同時交付。提高設計圖紙質(zhì)量，減少錯漏碰缺。成果交付時，除了傳統(tǒng)的二維圖紙，一并提供三維數(shù)據(jù)模型，方便開展后續(xù)的裝配式設計及指導后期施工。

裝配式建筑技術：多棟單體建筑的裝配式技術運用，裝配率達到55%，大量的建筑部品由車間生產(chǎn)加工完成，施工現(xiàn)場采取裝配作業(yè)，大大減少傳統(tǒng)型施工現(xiàn)場的作業(yè)量，從而保護環(huán)境，減少施工污染，提高工程開展效率，降低投資成本，縮短建設周期。

采用鋼結構設計：鋼結構屋架形式的承載力高、跨度大，并具有比傳統(tǒng)結構用料省、易拆除的明顯優(yōu)勢，且鋼材本身即為可回收再利用的綠色建材。本項目在設計中，還通過鋼結構深化設計，減少返工，提高質(zhì)量，減少材料浪費，此優(yōu)化措施節(jié)約施工費用約50萬元。