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綠色建造是按照綠色發(fā)展要求，著眼于建筑全生命期，通過科學管理和技術創(chuàng)新，采用有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境、減少排放、提高效率、保障品質的建造方式，實現(xiàn)人與自然和諧共生的建造活動。綠色建筑是綠色建造的目標產(chǎn)品，綠色建造是綠色建筑的物化過程。低碳建造作為綠色建造內涵的外延，更強調減少建造過程中化石能源使用、能耗、二氧化碳的排放。

綠色建造的發(fā)展離不開技術與協(xié)同能力的融合，本文重點對綠色建造技術發(fā)展概況進行梳理總結（見圖1），聚焦10項綠色建造重點技術的應用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，對綠色建造技術未來發(fā)展進行展望。

圖1  綠色建造發(fā)展概述

隨著國家雙碳目標持續(xù)貫徹與國民生態(tài)意識不斷加強，低碳技術成為工程建設領域關鍵的減碳方法，低碳化建造技術的核心在于將可持續(xù)發(fā)展理念融入整個建設過程，包括綠色低碳設計技術、綠色低碳建材技術、低碳結構與能源結構技術、資源化利用技術，通過新建建筑的綠色化建造、既有建筑節(jié)能改造等方式，減少建筑固化碳、拆除碳、運行碳，實現(xiàn)低碳化目標。

綠色低碳設計技術可以從源頭上控制建筑在全生命周期中的碳排放和能源消耗，該技術要求工程項目初期便明確建造低碳化目標、統(tǒng)籌建筑全生命周期的低碳化實施方案。在綠色低碳設計方面，我國要求新建建筑嚴格執(zhí)行GB/T 50378—2019《綠色建筑評價標準》，同時，GB 55015—2021《建筑節(jié)能與可再生能源利用通用規(guī)范》強制要求建設項目設計文件需包含建筑碳排放計算報告，并提出建筑行業(yè)首個碳排放強度的強制性指標，在設計評審階段便納入碳減排理念，以加強建筑師在設計過程充分考慮低碳要素，并滿足低碳設計要求。建筑低碳設計理念從針對建筑設備單體低碳設計轉變?yōu)槊嫦蚪ㄔ烊�過程的低碳設計，建筑方案從節(jié)能建筑向零能耗、零碳建筑方向轉變。

綠色建材具備高性能、環(huán)保等特征，選用鋼鐵、水泥等綠色建材在提高建筑質量的同時，還能顯著減少建造材料用量。近年來，我國綠色建材生產(chǎn)規(guī)模、質量效益、推廣應用率不斷提升，但綠色建材仍處于發(fā)展初期，其全生命周期的綠色低碳與智能制造水平尚需進一步提升，相關技術和工藝還不具備良好的經(jīng)濟性，工程選用和市場消費力尚顯不足。同時，國際市場也對建材提出更高的低碳要求，歐盟碳邊境調節(jié)機制（俗稱碳關稅）已完成立法程序，鋼鐵、水泥都涵蓋其中，我國需進一步加快提升鋼鐵、水泥等建材企業(yè)的降碳水平，以提升綠色建材國際市場競爭力。為此，我國建立了全國綠色建材采信應用數(shù)據(jù)庫，發(fā)布推廣技術和產(chǎn)品目錄，2024年1月，工業(yè)和信息化部等10部門聯(lián)合發(fā)布《綠色建材產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展實施方案》（工信部聯(lián)原【2023】261號），在產(chǎn)業(yè)集群、示范工程、采購政策、產(chǎn)品認證等方面制定綠色建材發(fā)展目標。

低碳結構與能源結構是基于低碳、節(jié)能等技術與傳統(tǒng)建筑結構的組合結構。其中低碳結構有裝配式外圍護結構、新型裝配式鋼-混組合框架結構體系、預制交叉層壓木結構、3D打印結構、木-石結構等，基于高強鋼、預應力、低碳環(huán)保材料等開發(fā)的低碳組合結構具備更加突出的結構性能，同時能夠有效降低環(huán)境負擔。能源結構包含能源樁、能源地下連續(xù)墻、能源隧道、能源綜合管廊等，兼具承載及換熱功能，節(jié)約結構空間的同時，能夠高效利用地熱能等可再生清潔能源。這類技術研究尚有欠缺，工程應用場景與典型案例有限，應依托低碳結構與能源結構研究應用背景，深化結構形式分析、結構能效與環(huán)境價值等技術因素的可行性研究，為實際工程應用提供理論支持。

資源化利用技術以節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材等技術為先，實現(xiàn)資源減量化，同時加強清潔能源開發(fā)與替換，并利用再生混凝土等技術不斷提高建筑垃圾等固廢的再利用水平。這類技術的典型代表有建筑垃圾資源化處理技術、城市廢棄地再利用技術、材料可循環(huán)周轉技術、隧道防超挖技術、免模板少支撐技術等，近10年來隨著GB/T 50905—2014《建筑工程綠色施工規(guī)范》的貫徹，建設項目采取多種措施，以實現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”，全面推進綠色施工。但建筑施工中大量的模板腳手架等非主體周轉材料循環(huán)次數(shù)較少，損耗率為10%~30%。同時，采購的建筑材料轉換為最終建筑產(chǎn)品過程中，有1%~3%的損耗率，以上兩者損耗在工地上大多轉化為建筑垃圾。目前我國每年產(chǎn)生的建筑垃圾達20億t，約占城市固體廢棄物總量的40%，建筑垃圾污染和垃圾圍城問題日益嚴重。我國建筑垃圾普遍采取堆放、掩埋的方式進行處理，其綜合利用率＜5％，遠低于歐盟（90％）、日本（97％）和韓國（97％）等發(fā)達國家和地區(qū)，在發(fā)達國家，建筑垃圾是重要的再生資源。總體來看，我國資源節(jié)約與高效利用技術還處于起步階段，面臨產(chǎn)生量巨大、資源化利用認識不到位、處理水平不高、產(chǎn)業(yè)鏈不健全等問題，需突破多重困境，減少固廢產(chǎn)生，將建筑垃圾轉換為綠色能源。

裝配式建造技術發(fā)展重點包括標準化設計、裝配式施工、一體化裝修等裝配式建筑完成過程關鍵技術。設計階段關鍵技術包括裝配式建筑多專業(yè)一體化集成設計技術（如工業(yè)化建筑圍護結構與主體結構、建筑設備系統(tǒng)和內裝系統(tǒng)一體化等協(xié)同設計）、預制構件少規(guī)格多組合的標準化設計方法、針對鋼結構三板（樓板、內墻板和外墻板）問題的預制構件研發(fā)。施工階段關鍵技術包括現(xiàn)場建筑構件與部品部件的實測實量、自動化定位、虛擬拼裝等輔助安裝技術或設備，如利用三維掃描儀實現(xiàn)構件測量，結合BIM與逆向工程擬合掃描模型與理論模型，以實現(xiàn)結構單元整體數(shù)字預拼裝。此外，建筑工業(yè)化成套技術還包括全裝修交付、人居模塊化等土建裝修一體化方法。雖然裝配式建造產(chǎn)品環(huán)境友好、縮短工期優(yōu)勢明顯，但現(xiàn)階段裝配式構件標準化、規(guī)模化程度較低，非標化設計使預制構件成本大幅增加，常用的PC混凝土裝配式建筑的建安成本比傳統(tǒng)現(xiàn)澆工法成本增加10%~15%，效益優(yōu)勢不明顯，裝配式建造技術難以落地。

據(jù)麥肯錫全球研究院統(tǒng)計，在22個行業(yè)中，建筑業(yè)的數(shù)字化指標排名倒數(shù)第2，建筑信息化投入僅占總產(chǎn)值的0.08%。隨著人工智能技術在建筑工程領域不斷發(fā)展與應用，以BIM為代表的智能化建造技術有效加強工程建設全生命周期的管理，為跨專業(yè)、跨階段間的協(xié)同作業(yè)提供數(shù)據(jù)基礎，降低各單位間的協(xié)作成本，推動工程建造工業(yè)化、服務化和平臺化變革。智能化建造技術的最終目的是交付以人為本、智能化的綠色可持續(xù)工程產(chǎn)品與服務，綠色建造的實現(xiàn)過程需要智能化、數(shù)字化建造技術支撐。智慧建筑、智慧社區(qū)、智慧城市本質上符合綠色可持續(xù)發(fā)展內涵。智能化建造技術體系包括自動化施工機械與建筑機器人技術、建造全過程監(jiān)測與虛擬仿真技術、數(shù)字化集成平臺技術。

超高層、隧道等復雜工程建設場景普遍存在勞動強度大、安全風險高、作業(yè)環(huán)境差等痛點，自動化施工機械與建筑機器人的應用能夠替代危、繁、臟、重作業(yè)，把工人從繁重的體力勞動中解放出來，安全、高效地進行建筑施工作業(yè)。自動化施工機械是在傳統(tǒng)工程機械基礎上，融合多信息感知、故障診斷、高精度定位導航等要素的施工機械，包括超高層建筑智能化施工裝備集成平臺（空中造樓機）、鋼結構與大型設備計算機控制整體滑移與頂（提）升安裝施工技術、地下工程施工盾構機、橋梁施工自動化架橋機等。建筑機器人是用于建設工程的特種作業(yè)機器人，目標在于有效替代人工，進行安全、高效、精確的建筑部品部件生產(chǎn)和施工作業(yè)，包括實測實量機器人、焊接機器人、砌筑機器人、抹灰機器人、噴涂機器人、地坪機器人、鋼筋綁扎機器人、3D打印機器人、現(xiàn)場巡檢類機器人等。目前，我國在架橋機、造樓機等自動化施工機械與建筑機器人方面取得顯著進展，但業(yè)界主要聚焦于單一用途的自動化施工機械與建筑機器人技術研發(fā)，裝備集群的智能協(xié)同一體化作業(yè)、智能調度與優(yōu)化控制研究相對欠缺，技術智能化程度不高，抗干擾性差，難以滿足現(xiàn)場條件復雜的施工需求。

利用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、BIM等技術進行建造全過程監(jiān)測與虛擬仿真，是保證安全、經(jīng)濟、高效建造的關鍵，全過程監(jiān)測技術包括通過圖像識別、物聯(lián)網(wǎng)等方式實時監(jiān)測施工機械、材料、固廢、水電、噪聲以及碳排放情況，以及對高處作業(yè)、電氣作業(yè)、爆破作業(yè)等施工現(xiàn)場進行安全隱患感知。虛擬仿真技術包括施工力學仿真、基于BIM的施工工藝模擬、構件虛擬拼裝、臨時設施規(guī)劃等，提前暴露建造過程中可能出現(xiàn)的問題，實現(xiàn)一次建造成功，降低建造成本。目前全過程監(jiān)測技術多局限于局部靜態(tài)監(jiān)測、缺乏整體性動態(tài)評估、多源監(jiān)測數(shù)據(jù)可擴展性弱、數(shù)據(jù)挖掘能力不足、虛擬仿真技術成本普遍較高、人機交互能力不足、實時數(shù)據(jù)傳輸效率低、多維數(shù)據(jù)轉換困難等方面。

數(shù)字化集成平臺是加快“數(shù)字住建”、推進工程建設項目全生命周期數(shù)字化管理的新功能，驅動工程項目全過程目標管理、質量管理、進度管理、安全管理、合同管理和成本管理同步實施。數(shù)字化集成平臺包含工程項目三維模型、融合設計、造價、采購、施工、合同等多維度的管理信息，以及工程建造碳排放信息、多部門業(yè)務信息等，為項目低碳運營提供前期基礎數(shù)據(jù)保障，確保項目建造全過程綠色低碳發(fā)展。現(xiàn)有數(shù)字化集成平臺主要關注智慧工地層面，如勞務實名制、PM2.5監(jiān)測等人員、環(huán)境信息管理，尚未具備自主建模、分析決策的能力，難以在進度安排、安全預警等建造過程管控多方面提供科學、實時的管理和控制建議。

麥肯錫建筑業(yè)生產(chǎn)力報告結果顯示：98%的全球工程項目存在成本超支或工期延誤問題，成本平均增加80%，工期平均延誤20個月。精益建造作為新型建筑工程管理概念模式，被視為解決建筑業(yè)生產(chǎn)粗放、效率低下、高浪費問題的利刃，江蘇省住房和城鄉(xiāng)建設廳在《江蘇建造2025行動綱要》中提出大力推廣精益建造、促進行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的理念。精益化建造是將精益理念和建筑特征相結合，面向建筑全生命周期，持續(xù)減少和消除浪費、最大限度滿足顧客需求的建造方式。

精益建造技術目標是追求更高的生產(chǎn)率、更好的產(chǎn)品質量、更優(yōu)的建造價值，實現(xiàn)過程要求流程標準化、生產(chǎn)系統(tǒng)化和產(chǎn)品質量零缺陷化。精益建造方法包括目標價值交付（TVD）、末位計劃者系統(tǒng)（LPS）、6S管理、可視化管理、集成項目交付（IPD）等。目標價值交付技術以設計與施工管理驅動加強目標約束。末位計劃系統(tǒng)作為進度計劃與控制的系統(tǒng)性方法，加強參與方協(xié)作，特別適用于裝配式建筑施工的精細化進度管理，減少不確定性。6S管理體系(分類(sort)、排序(set in order)、清潔(shine)、規(guī)范(standardize)、維持(sustain)、安全(security))作為處理與維護工程現(xiàn)場組織效率的可視化管理工具，極大改善施工管理效率。基于BIM可視化技術，通過空間管理、進度跟蹤、質量驗證等方式，提高設計準確度、減少施工變更、簡化各方間溝通。這類精益建造技術在工程項目管理中的應用，極大優(yōu)化安全、質量、成本、進度等要素的管理效率。但相比國外精益建造發(fā)展，我國在精益建造技術中的應用尚處于初級階段，極少有總承包商實施較小顆粒度的模塊化管理，多數(shù)項目管理人員欠缺施工現(xiàn)場精益建造指導能力。

全國存量建筑中仍有近40%為非節(jié)能建筑，既有公共建筑中使用生命超20年的建筑占比＞30%，大量老舊居住建筑圍護結構差、設備老舊效率低、運行維護管理缺失，導致我國建筑全生命期能耗在全國能源消費總量中的占比居高不下。城市更新、既有建筑綜合改造作為國家“十四五”規(guī)劃的明確任務，相比新建建筑，推進既有建筑改造將是城鎮(zhèn)化與城市建設領域的重要發(fā)展方向，這里將既有建筑改造重點技術作為單獨模塊進行分析。既有建筑改造將轉變城市開發(fā)建設方式，與建筑業(yè)高質量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、以人為本、環(huán)境友好等理念保持一致。既有建筑改造技術包括功能提升類技術與能源替代類技術。

針對既有建筑結構、管線等功能退化問題，通過綠色改造技術，減少建筑環(huán)境的影響，保障建筑結構安全性，優(yōu)化建筑功能空間。功能提升類技術包含建筑部品部件易安裝、易維修、易替換技術；既有建筑圍護結構保溫防水與耐久性能整體提升技術；既有建筑主體結構抗震加固技術；低擾動非開挖施工技術；管道原位增強修復技術、老舊小區(qū)智慧化改造技術；基于城區(qū)功能提升改造的更新潛力評測與決策技術等。

建筑部門當前的電氣化率＞40%，雖然是終端電氣化率最高的部門，但仍具有巨大提升潛力，為實現(xiàn)55%以上的電氣化目標，建筑電氣化技術可大幅減少二氧化碳和污染物排放，是實現(xiàn)建筑領域“雙碳”目標的重要舉措，即面向既有建筑減少或避免天然氣等一次能源在建筑終端供冷供熱中的消耗，采用太陽能、風能和其他零碳電力來源供電產(chǎn)能。能源替代類典型技術有采用建筑光伏一體化技術，應用分布式光伏發(fā)電模式，將太陽能電池發(fā)電的功能系統(tǒng)集成至屋頂、立面和建筑附屬物，打造構件型和建材型太陽能光伏建筑；通過炊事、生活熱水、采暖電氣化等技術，用電能替代建筑領域的煤炭、石油、天然氣消費，推進全面電氣化。

相比新建建筑，既有建筑原始建造數(shù)據(jù)缺失嚴重，改造前信息獲取難、信息可追溯性差，同時，低影響、低污染、低能耗等既有建筑改造技術難點多、不夠成熟，難以進一步推進既有建筑規(guī)模化改造。

首先，我國資源化利用、裝配式等綠色建造核心技術研究仍較薄弱。具體表現(xiàn)為裝配式建筑構件與部品部件的通用性差、固廢資源化利用率低、綠色建材應用率不高，既有建筑電氣化水平仍有較大提高空間、節(jié)能改造效能提升水平有限。一方面，綠色建造技術仍處于面上的一般性研究，缺乏圍繞資源和能源高效利用等專題性的深入研究，綠色化、裝配化、智能化等水平與發(fā)達國家水平存在差距，在綠色建造關鍵技術領域的研究相對滯后。另一方面，綠色建造相關技術與工藝還未具備良好的經(jīng)濟性，尚未形成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，建筑行業(yè)減碳壓力巨大。由于我國工程建造多以達到國家標準為要求，技術研發(fā)缺少創(chuàng)新動力與標準引領，亟需加強新一代綠色建造技術研發(fā)，突破新能源、資源化利用、裝配式等綠色建造技術的研究瓶頸。

其次，我國綠色建造技術研發(fā)資源匱乏、投入不均，資金、人才等資源支持力度尚有不足，如下：①企業(yè)與政府均面臨技術研發(fā)資金不足的困難，缺乏技術創(chuàng)新資金激勵，無法持續(xù)保證綠色建造技術研發(fā)效率；②綠色建造領域技術人才短缺嚴重，創(chuàng)新型、復合型、實用型人才缺口明顯，一線操作工的工匠型人才不足，技能工人不固定、能力不強，阻礙綠色建造新質生產(chǎn)力培育與產(chǎn)業(yè)發(fā)展；③綠色建造技術資源分配不均衡，我國建筑規(guī)模總量大，各地區(qū)氣候條件、經(jīng)濟發(fā)展水平、政策扶持力度、綠色化水平存在顯著差異，資源投入?yún)^(qū)域差異大，經(jīng)濟發(fā)達與落后地區(qū)的綠色建造科技創(chuàng)新能力差距明顯，需因地制宜、打破地域限制，促使綠色建造技術產(chǎn)生的節(jié)能降碳效益輻射到不同區(qū)域，形成良性循環(huán)。

最后，我國綠色建造技術一體化協(xié)同程度相對較低，缺乏綠色建造技術體系支撐。如下：①綠色建造技術以單體化應用堆砌為主，鮮少考慮技術集成的協(xié)同效應，如單一用途的智能化施工技術協(xié)作能力相對欠缺、抗干擾性差，難以滿足復雜現(xiàn)場條件下的協(xié)作施工需求，同時設計階段的節(jié)能單體設計缺少多目標優(yōu)化與全局協(xié)同性考慮，難以完全發(fā)揮綠色設計的源頭減碳優(yōu)勢；②綠色建造技術在立項、設計、施工環(huán)節(jié)的應用相互獨立，缺乏一體化協(xié)同管控機制，技術落實效果不佳，難以實現(xiàn)全生命周期綠色化；③綠色建造技術體系尚不完善，除綠色建造技術本身，其功能框架、數(shù)據(jù)框架、碳排放核算評價方法等技術架構因素仍不完善，尚未形成完整的數(shù)據(jù)鏈與技術支持體系，缺乏系統(tǒng)性技術創(chuàng)新思維，難以有效推廣與執(zhí)行綠色建造技術實踐。

1）加快綠色建造重點技術研發(fā)推廣

支持低碳化、智能化等綠色建造新一代技術研發(fā)，持續(xù)推進城鄉(xiāng)綠色建設、裝配化、廢棄物再生利用、建筑光伏發(fā)電、超低能耗建筑構配件、高防火性能外墻保溫系統(tǒng)、住區(qū)氣改電等關鍵技術研究，推動可靠技術工藝及產(chǎn)品設備集成應用。推動綠色建造管理體系認證，定期征集、發(fā)布綠色建造的典型與標桿案例，強化工程項目綠色建造示范，以點帶面加速綠色建造在全國范圍內實施。加快制定覆蓋立項、設計、施工過程的國家級綠色建造標準，強化法規(guī)標準支撐，引領新老建筑標準逐步提高到超低能耗水平。加速研發(fā)成果轉化，加快綠色建造成熟技術產(chǎn)品規(guī)模化生產(chǎn)，形成具有競爭力的綠色建造產(chǎn)業(yè)鏈，培育綠色建造產(chǎn)業(yè)領軍企業(yè)。

2）加大政策資金支持與人才培養(yǎng)力度

完善實施有利于綠色建造的財稅、金融、投資、價格等政策，加大中央資金對綠色建造的支持力度，鼓勵綠色建造應用與相關產(chǎn)業(yè)發(fā)展。提升科研投入力度，設立綠色建造“十五五”重點研發(fā)項目和國家自然科學基金重大項目，吸引更多科研機構與學者投身綠色建造的基礎性、前瞻性研究，集中力量突破制約綠色建造發(fā)展的關鍵技術瓶頸，孕育具有自主知識產(chǎn)權的綠色建造先進技術。全方位推行綠色建造教育，將綠色化發(fā)展理念貫穿普通教育全過程，設立“綠色建造學”學科，制定“產(chǎn)學研”聯(lián)動培養(yǎng)方案，加強綠色建造新技能培訓，加速復合型、應用型和技能型人才培養(yǎng)，并進一步加速建立工程項目管理層與勞動層緊密結合的一體化實施團隊。

3）加強綠色建造理論與技術體系構建

強化低碳化、標準化設計引領作用，打造以BIM為核心、面向全產(chǎn)業(yè)鏈的一體化綠色建造技術生態(tài)，加強設計信息在不同專業(yè)方的流轉與協(xié)同，使立項策劃、建筑設計、項目施工管理協(xié)同向綠色化邁進。重視技術集成，鼓勵企業(yè)面向新建建筑與既有建筑的實際施工場景，有機組合現(xiàn)有單項綠色建造技術，形成新工藝生產(chǎn)方式，從根本上變革建筑業(yè)生產(chǎn)邏輯。圍繞綠色建造核心內涵，建立涵蓋建筑垃圾資源化利用、低碳結構、建筑光伏發(fā)電等綠色建造重點典型產(chǎn)品的技術體系，分類分級建立短板技術攻關庫、長板技術儲備庫及先進技術推廣庫，并建立完善建筑碳排放核算標準體系，統(tǒng)一核算口徑，量化綠色建造技術應用成效，構建科學化、系統(tǒng)化、標準化的技術體系，有利于支撐綠色建造產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新。