工程管理论文哪里有？本文以预制装配式混凝土建筑为研究对象，立足于建筑物化阶段， 建立了基于建筑工程定额的装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹动态评价模型，并基于 Python 语言，实现装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹的快速动态评价计算，并结合实际案例，验证模型有效性的同时，分析案例工程物化阶段碳足迹规律。
1 绪论
1.3 研究现状
建筑业能耗量巨大，消耗资源与能源的同时，也会直接或间接地向外界环境排放废弃物。由于建筑生命周期长，而建筑在其整个生命周期内将会消耗大量的能源，同时产生大量以二氧化碳为主要代表的温室气体，从而加剧了温室效应。因此，建筑的能源消耗与温室气体排放评估一直是学术领域关注的热点问题。在建筑能耗与环境影响评价的研究方面，可以通过研究的层次与对象、研究所关注的建筑生命周期阶段等对现有文献进行梳理。
在研究的层次方面，关于建筑环境影响评价的研究可以分为宏观与微观两个层面。宏观是指针对整个建筑业的能耗与环境影响进行评价，常用的方法是基于投入—产出表的投入-产出分析法（I-O analysis）。例如，Cihat Onat 等人[10]利用投入产出法分析了美国建筑业碳排放情况，发现电能消耗引起的碳排放量占建筑碳排放总量的 48%，建筑间接碳排放占比 32%，而直接碳排放占比 20.4%。张智慧等人[11]利用投入产出法对建筑业碳排放进行了研究，指出：建筑业直接碳排放量不大，但对相关行业碳排放的拉动作用明显。Wen 等人[12]利用 I-O 分析方法，分析了我国目前的碳转移现状，指出了建筑是最明显的碳流入部门，通过对其他部门的需求而导致间接的碳排放。而微观层面的研究对象通常是特定的工程项目，建立评价模型并基于模型对特定的建筑进行环境影响评价。例如，Kumanayake Ramya 等人[13]以斯里兰卡的一桩商业建筑为研究对象，计算评估了该建筑的隐含碳为 629.6 kgCO2/m2，并指出钢筋混凝土与粘土砖对建筑隐含碳的贡献率较高。Changhai Peng[14]使用 Ecotect 与 BIM 模型，对案例工程的全生命周期碳排放量进行了评价计算。
在研究的范围方面，可以分为建筑的全生命周期评价（LCA）与针对特定建筑生命周期阶段的环境影响评价。例如，Zahra S[15]等人比较分析了不同结构系统的建筑生命周期碳足迹差异，发现不同结构系统的生命周期碳足迹以及特定结构系统的不同生命周期阶段产生的碳排放均存在相当大的差异。阴世超[16]基于 LCA 理论，建立了建筑碳排放的碳源时空矩阵，从建筑全生命周期的角度对影响建筑碳排放的因素进行了分析，确定了碳排放的核算边界，建立了建筑全生命周期碳排放核算模型。Xining Yang 等人[17]则基于 BIM 技术，借助 BIM 软件的数据，计算了案例工程的碳足迹，结果显示，该建筑的碳足迹为 2993 kgCO2eq / m2。运营阶段占温室气体排放总量的 69％，而建筑材料生产占 24％。肖雅心等人[18]从全生命周期的角度，分析研究了北京市住宅建筑生命周期碳足迹，指出建筑碳足迹主要体现在建筑使用阶段和建材生产阶段。
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3 装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹计算模型
3.1 系统边界定义
本文以装配式混凝土建筑为研究对象，对装配式混凝土建筑在整个物化阶段的碳足迹进行量化评价。装配式混凝土建筑可以视作一种特殊的产品，其物化阶段可以视作一个复杂的系统，其输入包括：人工、材料、机械以及各种能源，而其输出则包括：建筑产品、废气及建筑垃圾等，建筑物化系统核算边界如图3.1所示。
图3.1 建筑物化系统核算边界
3.1.1 时间范围界定
建筑生命周期可以简单划分为：物化阶段、运营阶段以及拆除阶段。相关结果表明，建筑的运营期能耗与碳排放量是最大的。使用阶段的能源、资源消耗量和环境排放水平更多与建筑产品的用途和使用人的行为相关[63]。而拆除阶段持续时间很短，其碳排放较于整个建筑生命期可以忽略不计（小于 1%）[43]。而物化阶段的持续时间虽然较于建筑的全生命周期而言较短，但是物化阶段将集中消耗大量能源并产生大量碳排放，其排放特征为持续时间短，但是排放强度高[22]。因此本文将研究范围界定在建筑的物化阶段，探索建筑在物化阶段是否存在碳减排的潜能，为建筑全生命周期的碳减排研究形成有益补充。
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4 案例分析
4.1 案例工程概况
本文搜集了 10 个实际的工程项目，利用建立的物化阶段碳足迹评价系统进行案例分析。10 个案例工程均为辽宁省沈阳市内的住宅建筑，按照结构形式将其分为框架剪力墙结构（案例 1~5）与剪力墙结构（案例 6~10）。表 4.1 中列出了所选取的 10 个案例项目的基本信息，包括：层数、建筑面积、结构形式等。案例均采用为”预制+现浇“相结合的施工方式，从预制构件种类上来看，建筑内、外墙板、叠合楼板以及楼梯是案例工程主要应用的构件形式。收集的数据主要包括：项目工程量清单、建筑施工图纸、项目广联达 BIM 模型，工程总包费用清单等。以案例 10 为例，案例 10 的广联达 GTJ模型如图 4.1 所示。
表4.1 案例项目基本信息
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4.2 碳足迹评价结果分析
本文的研究目的在于分析与传统现场浇筑的施工方式相比，预制装配式施工方式是否具有碳减排的优势，以及混凝土构件在预制以及现场浇筑两种施工方式下的碳排放差异。为实现这一研究目标需要对案例工程的施工方式进行假设，即原始的混凝土构件施工条件下基础上，对案例工程的主要混凝土构件梁（矩形梁与过梁）、板、柱（矩形柱与构造柱）的施工方式进行假设。设置两种施工方案如下：
方案一：案例工程按照图纸当中给定的预制率进行施工；
方案二：假定案例工程主要混凝土构件均采用预制装配式的施工方案。
在假设案例工程主要混凝土构件的预制率水平，并计算案例工程在假设的预制率水平下的物化阶段碳足迹之前，需要作出如下假设：即假设混凝土构件在两种施工方式（预制与现浇）的工程量保持不变。从严格意义角度出发，这种假设不十分严谨。因为在两种不同的施工方式下，由于结构设计等方面的因素，可能会导致混凝土构件的设计参数发生变化从而引起工程量差异，进而导致混凝土构件在材料、机械、人工等方面的消耗量存在差异，最终可能会引起混凝土构件在物化阶段碳足迹方面存在一定的误差。
但是在实际的施工项目中，几乎难以找到建筑参数、功能参数完全一致，并分别采用现浇与预制的”完全等效“的两个实际案例项目，因此难以获得关于施工方式差异而引起的工程量差异数据。此外，本研究的另外一个重要的目的是基于工程定额，以物化阶段碳足迹为衡量指标，在建筑设计阶段为 PC 构件的设计与使用提供参考，从而优化建筑施工设计方案。因此本研究不考虑由于建筑设计可能导致的工程量差异，即假设在两种施工方式下，工程量保持不变。
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结论
本研究建立了装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价计算模型，定义了建筑物化阶段碳足迹的四个来源分别为：建筑材料、施工机械与材料运输与施工现场人工活动，建立了基于工程定额的碳排放因子数据库，在此基础上构建预制装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹计算模型，并用 Python 语言开发了装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹评价系统，可快速自动地实现基于动态预制率的建筑物化阶段碳足迹评价。搜集了位于辽宁省沈阳市的 10 个实际案例，按照结构形式将其分为两类并进行案例分析。设置两种施工方案，方案一中案例工程按照图纸当中给定的预制率施工，而方案二中假定案例工程主要混凝土构件均采用预制装配式的施工方案。分别计算在两种施工方案下，案例工程物化阶段碳足迹的构成与变化情况，研究发现：
第一，采用预制装配式的施工方式可以显著降低建筑物化阶段碳足迹。主要原因是在预制装配式的施工方式下采用周转次数更高的铝模板，而在现场浇筑的施工方式下，采用的是周转次数更低的复合模板。结合定额中给出的铝模板与复合模板的单次平均消耗量数据以及模板的碳足迹因子数据，发现采用铝模板可以显著降低由混凝土构件模板工程引起的碳排放，是预制装配式施工方式显示碳减排优势的根本原因。
第二，比较四个碳排放源对物化阶段碳足迹的贡献可知，建筑材料对装配式混凝土建筑物化阶段碳足迹的贡献率最高，平均贡献率达 90%以上，因此在满足安全性要求的前提之下，优化建筑结构设计以减少材料消耗量是减少装配式混凝土建筑物化阶段碳排放的有效方式。同时使用碳足迹因子更小的低碳建筑材料也是减少建筑物化阶段碳足迹的有效手段。
第三，人工活动是建筑物化阶段碳足迹的重要来源。通过案例研究发现，人工活动对于物化阶段碳足迹的贡献高于施工机械，运输产生的碳排放贡献最小。在以往的文献研究中，大多数研究将仅考虑了建筑材料、施工活动以及材料运输的碳排放，鲜有研究将施工现场人工活动纳入评价范围之内。而实际上，由于工程项目施工周期长，施工现场工人生活用水、用电而产生的碳排放是建筑物化阶段碳排放的重要组成部分。因此在实际的工程项目施工中，应通过合理的施工组织设计，科学、合理地确定人工用工量；同时，应该加大对工人的宣传教育，提升工人的节水、节电意识，从而减少施工现场人工活动引起的碳排放。
参考文献（略）
