大型主题乐园的绿色智慧建造关键技术

陆茵，莫其逢

（广西电力职业技术学院，广西 南宁 530007）

0 引言

现代建筑行业发展速度飞快，越来越多的先进技术被运用于建设项目的建造中。在这样背景下，有关领域学者与专业人士纷纷加强对绿色建造管关键技术的研究与探索，主要探索方向为利用绿色技术提高建筑工程的节能性与高效性，推进城市智慧化建设，刘洋[1]提出“利用数字化技术作为建筑工程建造的手段，降低建筑工程碳排放，节约能耗与资源”，周志健[2]等对绿色智慧建造技术的应用进行阐述，并且以国家会展中心（天津）工程作为案例，呈现工程中关键技术的应用。基于当前研究方向，本文立足前人成功经验，继续对绿色智慧建造技术的应用进行探索，且同时引入BIM 技术、三维定位与扫描技术、三维雕刻与打印技术，进一步创新关键技术在工程中的应用思路。

1 项目概况

HQ 城市主题公园建设项目，项目占地面积约为4.8 万m2，是本地区内继锦绣中华、市区民俗文化村、世界之窗、欢乐谷之后的又一大旅游文化项目设施，集文化、旅游、休闲、娱乐、体育、住宿于一体。本项目内主题公园属于技术驱动型主题公园，娱乐设施包括：过山车、水世界、自然景观等，建设项目包括：异形结构的主题公园娱乐设施建筑物、园区内度假住宿酒店、园区道路、绿化工程、给排水工程、暖通空调工程、园区异型装饰构筑物等。

在本项目中，技术人员考虑本地区自然气候与主题文化元素的影响，致力于建设出能够迎合地区气候特征、满足主题公园休闲娱乐需求的绿色智慧娱乐设施与建筑物。技术人员根据地区气候特征，利用主题公园的整体环境设计与建筑物设计，改善室内外光热环境、增强室内通风效果、提升室内外的除湿效率。技术人员充分利用信息技术、大数据技术与智能化手段，合理布局主题公园内部设施，采用BIM 技术与三维技术，最大限度上满足绿色与智慧建造要求，实现自然环境、建筑物、奇异形态装饰与自然环境的有机融合。

2 大型主题乐园的绿色智慧建造的整体规划思路

根据HQ 城市主题公园建设项目实际情况，技术人员从不同角度入手优化绿色智慧主题公园项目的建造规划，生成系统化系统，以便于实现各种功能，丰富主题公园的功能，更大程度上满足人们的休闲娱乐度假需求。

2.1 敞开空间体系的绿色化整体规划

在HQ 城市主题公园中，占地面积最多的部分就是园区内各个区块的敞开空间，这些敞开空间一般是由建筑物、构筑物及娱乐设施组合形成，其中包含院落、敞厅、冷巷、檐等，这些元素在同一空间体系之下互相辅助与配合，形成具备一定潜力的空间组织结构。在以往的主题公园建造中，这部分空间往往被忽略，没有对其进行绿色化、现代化的建设，一定程度上浪费了这部分空间的利用价值。在本次项目中，技术人员立足主题公园的娱乐性、休闲性与度假型特征，对此类敞开空间进行优化设计，利用绿色化理念进行敞开空间的结构设计，调整敞开空间内的院落结构、檐的形状与朝向等，促使敞开空间内空气流动畅通，具备冷暖协调、干湿调节的功能，能够充分利用自然资源，减少敞开空间内的能源消耗，实现节能的目的[2]。

技术人员可以根据本项目所在地区的气候环境特征，分析昼夜温差、季节温差，结合年降雨量、光照参数及季风风向，合理调整敞开空间的空间结构，优化设计空间的尺度与比例。在这一过程中，技术人员可以采用小尺度密集的天井对敞开空间内的大型建筑体量进行分解，控制高宽比为H/W ＞1，形成高且窄的天井结构，起到遮挡阳光、增强热压、强化通风的效果。相较于传统建筑物，本项目的绿色智慧建筑，本身不强调比例与尺度的关系，绿色理念主要体现于空间形成、空间组织中，技术人员可以按照这样的思路对敞开空间内的组织结构进行优化，比如：可以在空间内曲折的廊道上方设置露出的檐，加强檐廊与自然环境的联系，同时也可以调节敞开式空间内的檐廊对气候变化的应对能力，形成这一空间内部的绿色作用机制。

2.2 建筑布局的绿色智慧化HQ 城市

主题公园追求“融于自然”，致力于打造满足不同人群休闲娱乐需求的良好环境，让消费者在主题公园内参与休闲娱乐活动、感受自然魅力、放松身心[3]。在建设HQ 城市主题公园项目时，技术人员致力于将自然元素融入建筑环境中，在遵循自然规律的基础上让人工环境与自然环境相融合，形成绿色化、节能化的建造成果。

技术人员引入本地区传统建筑物空间体系和自由分散的多孔状布局模式，依托现代建筑物进行布局。通过建筑物空间形态的变化，促使主题公园内的各娱乐设施构筑物、酒店及其他休闲娱乐建筑物与周围的巷道、园区道路、绿化区域、娱乐设施相结合。为了更好地体现绿色智慧建造理念，技术人员顺应着项目场地的自然形态变化规律，灵活调整建筑物、装饰景观、娱乐设施、构筑物的位置，形成集约化公园综合区域，促使公园内的娱乐设施、植物群落自然地渗透到建筑物的各个出入口位置，实现“出建筑进入休闲娱乐区域”“人与自然相交融”的目标。在本项目的主题公园区域内，技术人员建设公园服务中心，采用一层形态的多孔质架空格局，穿插连接多向转折的流动廊道，搭建动态开放的空间边界，实现自然元素与自然空间的契合[4]。

3 大型主题乐园的绿色智慧建造关键技术应用

在HQ 城市主题公园建设项目的建设中，不仅要落实上述提到的整体规划思路，融入绿色智慧理念，更需要灵活利用多种绿色智慧建造的关键技术，包括：BIM 技术、三维技术等，利用这些技术确保本项目各项绿色化规划的落实，最终形成人与自然相融合、建筑形态丰富有特色、兼具娱乐休闲功能的大型主题乐园。

3.1 利用BIM 技术，搭建虚拟仿真智慧建造模型

根据HQ 城市主题公园建设项目建设需求，建议利用BIM 技术，依托BIM 信息化智能化平台构建本项目整体模型，全方位呈现主题公园的整体空间环境、建筑物分布情况、园区内道路分布情况。技术人员利用BIM 平台，输入本项目的各项数据参数，包括占地面积、建筑面积、建筑物类似及其外部形态、单体建筑的规格参数、道路的走向及流线型、娱乐设施的类型与分布位置等，根据这些数据信息搭建数据信息模型与结构信息模型，自动生成本项目内主题公园的总体平面可视化图形；之后分别细化建筑物、构筑物、娱乐设施的模型，分别形成清晰的结构模型，为项目建设与落实提供依据。

这一过程中，技术人员应当灵活利用BIM 平台的多项插件，包括：PKPM-BIMS、Bentley、Navigator Mobile Publisher 等，利用这些插件完成平台内的数据传输、数据整合与分析、信息共享传递等，最终形成本项目的数据信息储存库。在本项目绿色智慧化建造的落实过程中，技术人员还可以利用BIM 平台完成项目建设现场管理类、项目设计与施工的变更、项目建设方案管理与台账管理、项目的资料管理等，实现项目建设的智慧化管理。

BIM 平台具备可视化、模拟化的功能，技术人员可以对本项目主题公园的建设过程进行模拟展示，利用项目方案信息进行碰撞分析，及时发现本项目建设方案中存在的问题，及时改进与完善，从而提升主题公园建设项目的智慧化管理效率，充分发挥组织效能。

3.2 依托BIM 深化设计与施工，辅助达成绿色智慧建造目标

相较于单一建筑建设项目，HQ 城市主题公园建设项目的建设过程更加复杂，涉及更多的专业设计与施工，整体难度较高。技术人员应当根据本项目内主题公园的建设规划，利用BIM 技术优势，采用全景计划进行深化设计；可以在各项专业施工开始之前，分别进行BIM 深化设计，呈现公园内建筑物、娱乐设施、建筑装饰结构的细节，检验分析当前施工方案是否科学有效，以此优化单个专业工序的施工方案，确保最终的施工方案符合建设需求[5]。

对本项目所有专业工程进行梳理，技术人员应当先后进行混凝土结构工程、建筑物的外立面装饰工程、娱乐设施钢结构工程、机电工程、消防工程、屋面工序、公园内园林绿化工程等专业联动深化。技术人员以项目专业工程的深化设计为枢纽，对各专业的设计资源进行深化与整合，利用REVIT 软件进行三维深化设计。

完成深化设计之后，根据各专业的建设模型，在时间轴上合理划分各专业深化内容，形成矩阵图。之后，按照已经完成的建设计划与要求，结合深化设计图进行分批次的建模管理。完成各专业的建模之后，技术人员继续利用软件系统，对各专业的模型进行拟合，形成多图融合的检查，一一解决管线碰撞、构件冲突等问题，进一步提升项目深化出图的精准性，达成绿色智慧建造目标[6]。

3.3 利用三维定位与扫描技术，满足艺术造型构筑需求

三维定位与扫描技术是三维技术的基础形式，可以满足复杂装饰构件的设计与建设需求。根据HQ 城市主题公园建设项目实际情况，本项目内存在大量的休闲娱乐设施、奇异形态的建筑装饰物，比如：曲面之间的交替、错落有致的空间交叉结构、卡通形态的外立面装饰物等。这些奇异形态的装饰物均无法采用传统测量工具进行测量，也很难利用传统建造技术达成建设目标，此时利用三维定位与扫描技术，可以更精确地获得数据参数。

三维激光扫描、激光测距是本项目主题公园内各娱乐设施、装饰物建设的关键技术。在实际过程中，利用这些技术获取激光脉冲反馈的距离信息，精准定位三维坐标；之后根据三维坐标确定扫描范围，取样空间密度参数，获得不同定位的三维坐标，以传动装置实现全方位的扫描，进一步获得全部的空间信息[7]。这一环节，扫描环节分为多个站，技术人员最后将多个不同扫描站点的数据进行拼接，获取完成的模型数据。针对公园内各种奇异形态的构筑物，比如：蘑菇屋、小矮人的房子、旋转魔方等，技术人员可以在构筑物的四周放置三维激光扫描仪，扫描获取控制点数据参数，适当调整控制点，合理布设控制点，以此确保数据匹配的精度。

完成三维扫描之后，技术人员利用布控点数据构建点云数据图，开始进行复杂构建、复杂装饰立面的建模，搭建精确的模型。在建模之前，还需要对数据进行处理，将原本三维激光扫描的原始数据以离散的点云数据图呈现出来，分析测量目标物体的空间信息、物理参量，为后期处理提供数据支持[8]。之后，进行坐标系统的转换，依托三维激光扫描技术形成高度准确、内容全面的绘制图。这一技术的应用能够大大提升数据的精度与全面性，真正做到全方位获取异型构件的信息，为之后的智慧加工提供支持。

3.4 利用三维打印与雕刻技术，完成复杂装饰物构造

根据HQ 城市主题公园建设项目的整体规划，可以看出本项目内设计较多的异型装饰物、复杂结构的构筑物等，这些均难以利用传统建筑施工技术实现。因此，技术人员选择三维打印、三维雕刻技术，完成复杂装饰物、复杂构筑物的建设工序，以此满足主题公园的建设需求。三维打印技术是利用三维打印机设备的建筑技术，能够将之前规划设计的三维数字模型转化为现实材料，实现虚拟平台与现实的连接，快速制造出本项目所需要的各种复杂形态装饰物、构筑物。三维打印技术具有丰富性能，被认为是未来工业技术的重要发展方向[9]。在本项目中，技术人员采用高精度的数字化建模技术，将其与三维打印技术相结合，不仅可以快速获得装饰物与构筑物，还可以提升效率，确保构筑物、装饰物的质量。

在本项目的主题公园绿色智慧建造过程中，一些娱乐设施具有较高的精度要求，需要在三维打印完成之后对表面进行细节刻画，或者对某些娱乐设施的构筑物进行雕刻，比如：对蘑菇屋表面的“蘑菇伞”进行雕刻，根据童话故事中对“有毒的红蘑菇”的描写，刻画蘑菇的内部纹理、表面花纹、形态变化等，将童话故事中的蘑菇屋完全还原到现实中[10]。这一技术的应用促使构筑物、装饰物的表面形态更加真实生动，满足主题公园内各卡通形象装饰物灵动真实的需求。

4 结论

本次研究继承了前人有关研究成果，在应用绿色智慧建造关键技术这个大方向的基础上，进一步细化为具体的主体公园建造，促使技术应用的假设更加具体、详细、真实。通过本次研究，可以得到结论：（1）绿色智慧理念符合目前大型公共建筑项目、大型娱乐综合体项目的主流理念；（2）BIM 技术、三维定位扫描雕刻打印技术的应用，均有助于节约工程建设资源，增强主题公园建设的节能环保特性；（3）利用绿色智慧建造关键技术开展主题公园建设，不仅要掌握技术本身，更需要考虑工程实际情况，以工程建设需求为主。只有做到了这些，才能够有效发挥绿色智慧建造关键技术的应用价值，真正将绿色节能理念渗透于大型主题公园工程建设的全过程。