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大型主題樂園的綠色智慧建造關鍵技術

2023-04-05 14:46陸茵莫其逢
中國建筑金屬結構 2023年1期
關鍵詞:裝飾物構筑物主題公園

陸茵,莫其逢

(廣西電力職業(yè)技術學院,廣西 南寧 530007)

0 引言

現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展速度飛快,越來越多的先進技術被運用于建設項目的建造中。在這樣背景下,有關領域學者與專業(yè)人士紛紛加強對綠色建造管關鍵技術的研究與探索,主要探索方向為利用綠色技術提高建筑工程的節(jié)能性與高效性,推進城市智慧化建設,劉洋[1]提出“利用數(shù)字化技術作為建筑工程建造的手段,降低建筑工程碳排放,節(jié)約能耗與資源”,周志健[2]等對綠色智慧建造技術的應用進行闡述,并且以國家會展中心(天津)工程作為案例,呈現(xiàn)工程中關鍵技術的應用?;诋斍把芯糠较?,本文立足前人成功經(jīng)驗,繼續(xù)對綠色智慧建造技術的應用進行探索,且同時引入BIM 技術、三維定位與掃描技術、三維雕刻與打印技術,進一步創(chuàng)新關鍵技術在工程中的應用思路。

1 項目概況

HQ 城市主題公園建設項目,項目占地面積約為4.8 萬m2,是本地區(qū)內(nèi)繼錦繡中華、市區(qū)民俗文化村、世界之窗、歡樂谷之后的又一大旅游文化項目設施,集文化、旅游、休閑、娛樂、體育、住宿于一體。本項目內(nèi)主題公園屬于技術驅動型主題公園,娛樂設施包括:過山車、水世界、自然景觀等,建設項目包括:異形結構的主題公園娛樂設施建筑物、園區(qū)內(nèi)度假住宿酒店、園區(qū)道路、綠化工程、給排水工程、暖通空調(diào)工程、園區(qū)異型裝飾構筑物等。

在本項目中,技術人員考慮本地區(qū)自然氣候與主題文化元素的影響,致力于建設出能夠迎合地區(qū)氣候特征、滿足主題公園休閑娛樂需求的綠色智慧娛樂設施與建筑物。技術人員根據(jù)地區(qū)氣候特征,利用主題公園的整體環(huán)境設計與建筑物設計,改善室內(nèi)外光熱環(huán)境、增強室內(nèi)通風效果、提升室內(nèi)外的除濕效率。技術人員充分利用信息技術、大數(shù)據(jù)技術與智能化手段,合理布局主題公園內(nèi)部設施,采用BIM 技術與三維技術,最大限度上滿足綠色與智慧建造要求,實現(xiàn)自然環(huán)境、建筑物、奇異形態(tài)裝飾與自然環(huán)境的有機融合。

2 大型主題樂園的綠色智慧建造的整體規(guī)劃思路

根據(jù)HQ 城市主題公園建設項目實際情況,技術人員從不同角度入手優(yōu)化綠色智慧主題公園項目的建造規(guī)劃,生成系統(tǒng)化系統(tǒng),以便于實現(xiàn)各種功能,豐富主題公園的功能,更大程度上滿足人們的休閑娛樂度假需求。

2.1 敞開空間體系的綠色化整體規(guī)劃

在HQ 城市主題公園中,占地面積最多的部分就是園區(qū)內(nèi)各個區(qū)塊的敞開空間,這些敞開空間一般是由建筑物、構筑物及娛樂設施組合形成,其中包含院落、敞廳、冷巷、檐等,這些元素在同一空間體系之下互相輔助與配合,形成具備一定潛力的空間組織結構。在以往的主題公園建造中,這部分空間往往被忽略,沒有對其進行綠色化、現(xiàn)代化的建設,一定程度上浪費了這部分空間的利用價值。在本次項目中,技術人員立足主題公園的娛樂性、休閑性與度假型特征,對此類敞開空間進行優(yōu)化設計,利用綠色化理念進行敞開空間的結構設計,調(diào)整敞開空間內(nèi)的院落結構、檐的形狀與朝向等,促使敞開空間內(nèi)空氣流動暢通,具備冷暖協(xié)調(diào)、干濕調(diào)節(jié)的功能,能夠充分利用自然資源,減少敞開空間內(nèi)的能源消耗,實現(xiàn)節(jié)能的目的[2]。

技術人員可以根據(jù)本項目所在地區(qū)的氣候環(huán)境特征,分析晝夜溫差、季節(jié)溫差,結合年降雨量、光照參數(shù)及季風風向,合理調(diào)整敞開空間的空間結構,優(yōu)化設計空間的尺度與比例。在這一過程中,技術人員可以采用小尺度密集的天井對敞開空間內(nèi)的大型建筑體量進行分解,控制高寬比為H/W >1,形成高且窄的天井結構,起到遮擋陽光、增強熱壓、強化通風的效果。相較于傳統(tǒng)建筑物,本項目的綠色智慧建筑,本身不強調(diào)比例與尺度的關系,綠色理念主要體現(xiàn)于空間形成、空間組織中,技術人員可以按照這樣的思路對敞開空間內(nèi)的組織結構進行優(yōu)化,比如:可以在空間內(nèi)曲折的廊道上方設置露出的檐,加強檐廊與自然環(huán)境的聯(lián)系,同時也可以調(diào)節(jié)敞開式空間內(nèi)的檐廊對氣候變化的應對能力,形成這一空間內(nèi)部的綠色作用機制。

2.2 建筑布局的綠色智慧化HQ 城市

主題公園追求“融于自然”,致力于打造滿足不同人群休閑娛樂需求的良好環(huán)境,讓消費者在主題公園內(nèi)參與休閑娛樂活動、感受自然魅力、放松身心[3]。在建設HQ 城市主題公園項目時,技術人員致力于將自然元素融入建筑環(huán)境中,在遵循自然規(guī)律的基礎上讓人工環(huán)境與自然環(huán)境相融合,形成綠色化、節(jié)能化的建造成果。

技術人員引入本地區(qū)傳統(tǒng)建筑物空間體系和自由分散的多孔狀布局模式,依托現(xiàn)代建筑物進行布局。通過建筑物空間形態(tài)的變化,促使主題公園內(nèi)的各娛樂設施構筑物、酒店及其他休閑娛樂建筑物與周圍的巷道、園區(qū)道路、綠化區(qū)域、娛樂設施相結合。為了更好地體現(xiàn)綠色智慧建造理念,技術人員順應著項目場地的自然形態(tài)變化規(guī)律,靈活調(diào)整建筑物、裝飾景觀、娛樂設施、構筑物的位置,形成集約化公園綜合區(qū)域,促使公園內(nèi)的娛樂設施、植物群落自然地滲透到建筑物的各個出入口位置,實現(xiàn)“出建筑進入休閑娛樂區(qū)域”“人與自然相交融”的目標。在本項目的主題公園區(qū)域內(nèi),技術人員建設公園服務中心,采用一層形態(tài)的多孔質架空格局,穿插連接多向轉折的流動廊道,搭建動態(tài)開放的空間邊界,實現(xiàn)自然元素與自然空間的契合[4]。

3 大型主題樂園的綠色智慧建造關鍵技術應用

在HQ 城市主題公園建設項目的建設中,不僅要落實上述提到的整體規(guī)劃思路,融入綠色智慧理念,更需要靈活利用多種綠色智慧建造的關鍵技術,包括:BIM 技術、三維技術等,利用這些技術確保本項目各項綠色化規(guī)劃的落實,最終形成人與自然相融合、建筑形態(tài)豐富有特色、兼具娛樂休閑功能的大型主題樂園。

3.1 利用BIM 技術,搭建虛擬仿真智慧建造模型

根據(jù)HQ 城市主題公園建設項目建設需求,建議利用BIM 技術,依托BIM 信息化智能化平臺構建本項目整體模型,全方位呈現(xiàn)主題公園的整體空間環(huán)境、建筑物分布情況、園區(qū)內(nèi)道路分布情況。技術人員利用BIM 平臺,輸入本項目的各項數(shù)據(jù)參數(shù),包括占地面積、建筑面積、建筑物類似及其外部形態(tài)、單體建筑的規(guī)格參數(shù)、道路的走向及流線型、娛樂設施的類型與分布位置等,根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息搭建數(shù)據(jù)信息模型與結構信息模型,自動生成本項目內(nèi)主題公園的總體平面可視化圖形;之后分別細化建筑物、構筑物、娛樂設施的模型,分別形成清晰的結構模型,為項目建設與落實提供依據(jù)。

這一過程中,技術人員應當靈活利用BIM 平臺的多項插件,包括:PKPM-BIMS、Bentley、Navigator Mobile Publisher 等,利用這些插件完成平臺內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)整合與分析、信息共享傳遞等,最終形成本項目的數(shù)據(jù)信息儲存庫。在本項目綠色智慧化建造的落實過程中,技術人員還可以利用BIM 平臺完成項目建設現(xiàn)場管理類、項目設計與施工的變更、項目建設方案管理與臺賬管理、項目的資料管理等,實現(xiàn)項目建設的智慧化管理。

BIM 平臺具備可視化、模擬化的功能,技術人員可以對本項目主題公園的建設過程進行模擬展示,利用項目方案信息進行碰撞分析,及時發(fā)現(xiàn)本項目建設方案中存在的問題,及時改進與完善,從而提升主題公園建設項目的智慧化管理效率,充分發(fā)揮組織效能。

3.2 依托BIM 深化設計與施工,輔助達成綠色智慧建造目標

相較于單一建筑建設項目,HQ 城市主題公園建設項目的建設過程更加復雜,涉及更多的專業(yè)設計與施工,整體難度較高。技術人員應當根據(jù)本項目內(nèi)主題公園的建設規(guī)劃,利用BIM 技術優(yōu)勢,采用全景計劃進行深化設計;可以在各項專業(yè)施工開始之前,分別進行BIM 深化設計,呈現(xiàn)公園內(nèi)建筑物、娛樂設施、建筑裝飾結構的細節(jié),檢驗分析當前施工方案是否科學有效,以此優(yōu)化單個專業(yè)工序的施工方案,確保最終的施工方案符合建設需求[5]。

對本項目所有專業(yè)工程進行梳理,技術人員應當先后進行混凝土結構工程、建筑物的外立面裝飾工程、娛樂設施鋼結構工程、機電工程、消防工程、屋面工序、公園內(nèi)園林綠化工程等專業(yè)聯(lián)動深化。技術人員以項目專業(yè)工程的深化設計為樞紐,對各專業(yè)的設計資源進行深化與整合,利用REVIT 軟件進行三維深化設計。

完成深化設計之后,根據(jù)各專業(yè)的建設模型,在時間軸上合理劃分各專業(yè)深化內(nèi)容,形成矩陣圖。之后,按照已經(jīng)完成的建設計劃與要求,結合深化設計圖進行分批次的建模管理。完成各專業(yè)的建模之后,技術人員繼續(xù)利用軟件系統(tǒng),對各專業(yè)的模型進行擬合,形成多圖融合的檢查,一一解決管線碰撞、構件沖突等問題,進一步提升項目深化出圖的精準性,達成綠色智慧建造目標[6]。

3.3 利用三維定位與掃描技術,滿足藝術造型構筑需求

三維定位與掃描技術是三維技術的基礎形式,可以滿足復雜裝飾構件的設計與建設需求。根據(jù)HQ 城市主題公園建設項目實際情況,本項目內(nèi)存在大量的休閑娛樂設施、奇異形態(tài)的建筑裝飾物,比如:曲面之間的交替、錯落有致的空間交叉結構、卡通形態(tài)的外立面裝飾物等。這些奇異形態(tài)的裝飾物均無法采用傳統(tǒng)測量工具進行測量,也很難利用傳統(tǒng)建造技術達成建設目標,此時利用三維定位與掃描技術,可以更精確地獲得數(shù)據(jù)參數(shù)。

三維激光掃描、激光測距是本項目主題公園內(nèi)各娛樂設施、裝飾物建設的關鍵技術。在實際過程中,利用這些技術獲取激光脈沖反饋的距離信息,精準定位三維坐標;之后根據(jù)三維坐標確定掃描范圍,取樣空間密度參數(shù),獲得不同定位的三維坐標,以傳動裝置實現(xiàn)全方位的掃描,進一步獲得全部的空間信息[7]。這一環(huán)節(jié),掃描環(huán)節(jié)分為多個站,技術人員最后將多個不同掃描站點的數(shù)據(jù)進行拼接,獲取完成的模型數(shù)據(jù)。針對公園內(nèi)各種奇異形態(tài)的構筑物,比如:蘑菇屋、小矮人的房子、旋轉魔方等,技術人員可以在構筑物的四周放置三維激光掃描儀,掃描獲取控制點數(shù)據(jù)參數(shù),適當調(diào)整控制點,合理布設控制點,以此確保數(shù)據(jù)匹配的精度。

完成三維掃描之后,技術人員利用布控點數(shù)據(jù)構建點云數(shù)據(jù)圖,開始進行復雜構建、復雜裝飾立面的建模,搭建精確的模型。在建模之前,還需要對數(shù)據(jù)進行處理,將原本三維激光掃描的原始數(shù)據(jù)以離散的點云數(shù)據(jù)圖呈現(xiàn)出來,分析測量目標物體的空間信息、物理參量,為后期處理提供數(shù)據(jù)支持[8]。之后,進行坐標系統(tǒng)的轉換,依托三維激光掃描技術形成高度準確、內(nèi)容全面的繪制圖。這一技術的應用能夠大大提升數(shù)據(jù)的精度與全面性,真正做到全方位獲取異型構件的信息,為之后的智慧加工提供支持。

3.4 利用三維打印與雕刻技術,完成復雜裝飾物構造

根據(jù)HQ 城市主題公園建設項目的整體規(guī)劃,可以看出本項目內(nèi)設計較多的異型裝飾物、復雜結構的構筑物等,這些均難以利用傳統(tǒng)建筑施工技術實現(xiàn)。因此,技術人員選擇三維打印、三維雕刻技術,完成復雜裝飾物、復雜構筑物的建設工序,以此滿足主題公園的建設需求。三維打印技術是利用三維打印機設備的建筑技術,能夠將之前規(guī)劃設計的三維數(shù)字模型轉化為現(xiàn)實材料,實現(xiàn)虛擬平臺與現(xiàn)實的連接,快速制造出本項目所需要的各種復雜形態(tài)裝飾物、構筑物。三維打印技術具有豐富性能,被認為是未來工業(yè)技術的重要發(fā)展方向[9]。在本項目中,技術人員采用高精度的數(shù)字化建模技術,將其與三維打印技術相結合,不僅可以快速獲得裝飾物與構筑物,還可以提升效率,確保構筑物、裝飾物的質量。

在本項目的主題公園綠色智慧建造過程中,一些娛樂設施具有較高的精度要求,需要在三維打印完成之后對表面進行細節(jié)刻畫,或者對某些娛樂設施的構筑物進行雕刻,比如:對蘑菇屋表面的“蘑菇傘”進行雕刻,根據(jù)童話故事中對“有毒的紅蘑菇”的描寫,刻畫蘑菇的內(nèi)部紋理、表面花紋、形態(tài)變化等,將童話故事中的蘑菇屋完全還原到現(xiàn)實中[10]。這一技術的應用促使構筑物、裝飾物的表面形態(tài)更加真實生動,滿足主題公園內(nèi)各卡通形象裝飾物靈動真實的需求。

4 結論

本次研究繼承了前人有關研究成果,在應用綠色智慧建造關鍵技術這個大方向的基礎上,進一步細化為具體的主體公園建造,促使技術應用的假設更加具體、詳細、真實。通過本次研究,可以得到結論:(1)綠色智慧理念符合目前大型公共建筑項目、大型娛樂綜合體項目的主流理念;(2)BIM 技術、三維定位掃描雕刻打印技術的應用,均有助于節(jié)約工程建設資源,增強主題公園建設的節(jié)能環(huán)保特性;(3)利用綠色智慧建造關鍵技術開展主題公園建設,不僅要掌握技術本身,更需要考慮工程實際情況,以工程建設需求為主。只有做到了這些,才能夠有效發(fā)揮綠色智慧建造關鍵技術的應用價值,真正將綠色節(jié)能理念滲透于大型主題公園工程建設的全過程。

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