裝配式建筑新進(jìn)展融入建筑工程技術(shù)的探索與實(shí)踐

摘要：通過對裝配式建筑企業(yè)的調(diào)研，概述了裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用、EPC工程總承包下的一體化建造、鋼筋套筒連接技術(shù)、PC外墻拼接防水技術(shù)等新進(jìn)展;結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，提出了在建筑工程技術(shù)專業(yè)融入裝配式建筑新進(jìn)展的途徑，調(diào)整人才培養(yǎng)方案、在相關(guān)課程中增加裝配式建筑新進(jìn)展的內(nèi)容、以虛實(shí)結(jié)合的方式開展裝配式建筑實(shí)訓(xùn);同時(shí)闡述了開展裝配式建筑教學(xué)的保障措施。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;研究進(jìn)展;建筑工程技術(shù)專業(yè);教學(xué)活動(dòng)

中圖分類號：G712 ??文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）05-0000-00

0引言

新型裝配式建筑是集標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配式施工、一體化裝修和信息化管理為一體的建筑，不是傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式加裝配的建筑。2016年住建部明確提出到2025年裝配式建筑占新建建筑的50%以上的目標(biāo)。東南大學(xué)、清華大學(xué)等高校及中國建筑工程總公司等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)共同組建共同成立了“新型建筑工業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心”。各省和直轄市相繼出臺(tái)了支持裝配式建筑發(fā)展的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)政策。在此背景下，裝配式建筑新理論、新技術(shù)和新方法不斷涌現(xiàn)。因此將裝配式建筑新進(jìn)展融入建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)中很有必要，這不僅增強(qiáng)了專業(yè)教學(xué)的時(shí)效性，改善了教學(xué)活動(dòng)滯后于建筑工程生產(chǎn)實(shí)踐的現(xiàn)狀，還提了高學(xué)生對專業(yè)認(rèn)知水平。

1 裝配式建筑發(fā)展概況

我國裝配式建筑在1970-1980年代曾出現(xiàn)過一個(gè)高潮，但那時(shí)的裝配式建筑存在防水難以解決、節(jié)點(diǎn)連接的抗震和大板建筑外觀單調(diào)等問題，此外隨著我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，人們對建筑多樣化和個(gè)性化的追求，使得裝配式建筑逐漸被棄用。

近幾年，我國鑒于綠色發(fā)展和建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的要求，住建部提出了大力發(fā)展裝配式建筑，出臺(tái)了《十三五裝配式建筑行動(dòng)方案》、《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》、和裝配式建筑三大標(biāo)準(zhǔn)（混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)），這些標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)有效提升了裝配式建筑的整體建造水平。另一方面從裝配式建筑實(shí)踐來看，也取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)，例如萬科翡翠公園項(xiàng)目的裝配式整體剪力墻結(jié)構(gòu)體系，其中PC外墻占50%以上，建筑結(jié)構(gòu)立面簡潔、形象典雅大氣;華潤華安靜府項(xiàng)目的預(yù)制夾心保溫PC外墻集成技術(shù)，其具有保溫、防水、耐久、不占套內(nèi)面積等優(yōu)點(diǎn)，充分體現(xiàn)了綠色生態(tài)的建筑要求。信息技術(shù)的發(fā)展助推了裝配式建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工環(huán)節(jié)有效對接及方案優(yōu)化，顯現(xiàn)出了裝配式建筑相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的優(yōu)勢，已有數(shù)據(jù)表明裝配式建筑能大大降低能耗，如可以節(jié)約材料20%、節(jié)約用水80%、節(jié)約能耗70%、節(jié)約用地20%等，裝配式建筑的發(fā)展使傳統(tǒng)的“人海戰(zhàn)術(shù)”現(xiàn)澆作業(yè)方式發(fā)生逆轉(zhuǎn)，工廠生產(chǎn)構(gòu)件、現(xiàn)場拼裝的方式使室外作業(yè)變?yōu)槭覂?nèi)作業(yè)、高空作業(yè)變?yōu)榈孛孀鳂I(yè)、手工作業(yè)變?yōu)闄C(jī)械作業(yè)，大大降低勞動(dòng)力需求，使安全管理水平得到質(zhì)的提升。

2 裝配式建筑的新進(jìn)展

近幾年裝配式建筑取得一系列的新進(jìn)展，最主要的體現(xiàn)是BIM技術(shù)在裝配式建筑中的應(yīng)用、EPC工程總承包下的一體化建造模式、節(jié)點(diǎn)連接和防水等關(guān)鍵技術(shù)的突破。

2.1 BIM技術(shù)與裝配式建筑的結(jié)合

BIM是指建筑信息模型，其集成了完整的建筑工程項(xiàng)目信息。設(shè)計(jì)階段：通過BIM技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)電等各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員實(shí)時(shí)共享專業(yè)設(shè)計(jì)信息，各專業(yè)之間的沖突會(huì)被平臺(tái)自動(dòng)篩選出來，便于各專業(yè)人員對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行同步修正，提高了工作效率，節(jié)約了資源，如圖1所示;預(yù)制件生產(chǎn)階段：生產(chǎn)廠家可以通過BIM模型直接獲取預(yù)制構(gòu)件幾何尺寸等信息，廠家在生產(chǎn)過程中可以將進(jìn)度信息傳遞給實(shí)施單位，同時(shí)生產(chǎn)廠家在構(gòu)件中植入含有安裝位置、材料類型和幾何尺寸等信息的RFID芯片，提高物流、倉儲(chǔ)和安裝效率;施工階段：施工單位利用BIM技術(shù)模擬構(gòu)件吊裝及整個(gè)施工過程，包括施工場地布置、施工工藝流程安排、資源的投入，在模擬過程中優(yōu)化施工方案，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃和成本的動(dòng)態(tài)管理，提高效率，排除隱患;運(yùn)營管理階段：需要維修時(shí)可以從BIM模型中直接調(diào)取生產(chǎn)構(gòu)件的參數(shù)和廠家信息，提高維修效率。如果發(fā)生火災(zāi)等險(xiǎn)情時(shí)，利用BIM技術(shù)應(yīng)急管理功能可以快速準(zhǔn)確定位火災(zāi)發(fā)生位置。

2.2 EPC工程總承包下的一體化建造模式

通過近年的探索與實(shí)踐，EPC（設(shè)計(jì)、采購、施工總承包）建造模式已成為裝配式建筑降低成本、加快施工進(jìn)度和提高建筑質(zhì)量的有效方案。EPC模式改變了管理的碎片化，激活了總承包的統(tǒng)籌能力，實(shí)現(xiàn)了裝配式建筑設(shè)計(jì)、構(gòu)件制造、施工的無縫對接，提高了組織效率;EPC模式可以通過設(shè)計(jì)優(yōu)化、集中采購降低工程成本;EPC模式可以全盤計(jì)劃，把控生產(chǎn)和裝配重要節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)籌安排、穿插施工，極大縮短了建設(shè)工期;EPC模式下工程建設(shè)責(zé)任明確，質(zhì)量安全體系全覆蓋，發(fā)揮技術(shù)體系優(yōu)勢，促進(jìn)管理與技術(shù)融合，全面提升工程質(zhì)量。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)上的創(chuàng)新

鋼筋套筒連接技術(shù)解決了節(jié)點(diǎn)連接難題，帶肋鋼筋插入凸凹的套筒內(nèi)腔，再灌入高強(qiáng)度水泥漿料，操作簡單，連接穩(wěn)固。如圖2所示。

PC外墻拼接防水技術(shù)取得較大發(fā)展。水平拼縫防水措施是外側(cè)用高分子密封膠密封，阻止水氣入縫，中部形成空腔且設(shè)置排水槽，內(nèi)側(cè)設(shè)置空心橡膠止水條;豎直拼縫防水措施是設(shè)置豎向空腔，并在下方設(shè)排水管引流;這種多道放線的方式徹底解決了外墻滲漏問題。

3 裝配式建筑新進(jìn)展與專業(yè)教學(xué)的融合

目前還沒有學(xué)校開設(shè)裝配式建筑施工或設(shè)計(jì)類專業(yè)，但市場對裝配式建筑人才需求很大，在此情況下將裝配式建筑的新進(jìn)展融入建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)、做一些探索很有必要，這可為后續(xù)開設(shè)裝配式建筑專業(yè)打下基礎(chǔ)。通過對萬科集團(tuán)、遠(yuǎn)大集團(tuán)等一些裝配式建筑發(fā)展較好的企業(yè)對人才需求的調(diào)查，結(jié)合我們兩年來的教學(xué)實(shí)踐，我們認(rèn)為將裝配式建筑新進(jìn)展融入建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)，可以采取多種途徑、多種方式。

3.1 調(diào)整人才培養(yǎng)方案

對人才培養(yǎng)方案進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，在培養(yǎng)方案中體現(xiàn)行業(yè)的新理論、新技術(shù)和新方法，在相關(guān)課程中增加裝配式建筑內(nèi)容，調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，安排裝配式建筑的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)，在技能考核中增加裝配式建筑內(nèi)容，畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)添加裝配式建筑施工組織設(shè)計(jì)的選項(xiàng)。

3.2 在相關(guān)課程中增加裝配式建筑新技術(shù)內(nèi)容

編制裝配式建筑輔助教材，教材分模塊編寫，吸納典型的裝配式工程案例，參照企業(yè)自身培訓(xùn)的線上線下課程資源，立足本校實(shí)際，將裝配式建筑知識技能融入相應(yīng)的專業(yè)課程之中，如表1裝配式建筑知識模塊融入專業(yè)課程表所示。

房屋建筑學(xué)

教師在上課前根據(jù)授課內(nèi)容制定教學(xué)方案，將裝配式建筑相關(guān)內(nèi)容與所授課程整合，采用案例教學(xué)、模擬施工現(xiàn)場教學(xué)等手段，注重對學(xué)生的技能培養(yǎng)，例如：在講授BIM三維建模技術(shù)模塊內(nèi)容時(shí)，邊教邊做，要求學(xué)生熟練使用BIM軟件，以實(shí)際工程為案例進(jìn)行裝配式建筑設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營管理;在講授裝配式建筑施工測量時(shí)，到校內(nèi)裝配式建筑模型沙盤現(xiàn)場，使用RTK設(shè)備對構(gòu)件進(jìn)行定位放線，使用智能全站儀模擬墻體、樓板等預(yù)制構(gòu)件的吊裝;在裝配式施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，用比較法講授裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑在施工現(xiàn)場平面布置、進(jìn)度計(jì)劃安排和施工方案選擇方面的不同，加深學(xué)生對裝配式建筑的理解。

3.3 虛實(shí)結(jié)合的裝配式建筑實(shí)訓(xùn)

目前能完整從事裝配式建筑設(shè)計(jì)、大型預(yù)制構(gòu)建的生產(chǎn)、大型構(gòu)建吊裝施工的企業(yè)較少，特別在中小城市，這給學(xué)生的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)帶來困難，因此在校內(nèi)開展虛實(shí)結(jié)合的模擬實(shí)訓(xùn)是比較好的選擇。

“實(shí)”就是一套可以拆解的1：2的仿真裝配式建筑模擬沙盤，如圖3所示。沙盤以實(shí)際工程案例為原型，以規(guī)范為基礎(chǔ)，用實(shí)際的施工工藝制作，將裝配式建筑施工現(xiàn)場搬到校內(nèi)。這樣的實(shí)物沙盤能全方位清晰展現(xiàn)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，加深了對結(jié)構(gòu)施工圖的理解，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中扮演不同角色分組分崗位模擬實(shí)操，每組進(jìn)行拆解組裝。

“虛”是指裝配式建筑VR虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，VR虛擬仿真實(shí)訓(xùn)圍繞裝配式建筑施工過程，還原墻板吊裝、樓面吊裝、樓梯吊裝、節(jié)點(diǎn)鋼筋綁扎、模板安裝、管線預(yù)埋、現(xiàn)澆混凝土等工序，真實(shí)再現(xiàn)施工現(xiàn)場，學(xué)生自己動(dòng)手操作，親身體驗(yàn)裝配式建筑的建造。這種虛擬實(shí)訓(xùn)比傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)安全便捷，節(jié)約耗材，可以學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)化的裝配式建筑施工流程。

虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)相得益彰，彌補(bǔ)了各自的不足。模擬沙盤比較單一，但VR虛擬仿真實(shí)訓(xùn)案例充分，其中民用建筑、工業(yè)建筑等各類工程實(shí)例應(yīng)有盡有;VR虛擬仿真對構(gòu)件的立體認(rèn)識有些欠缺，但模擬沙盤構(gòu)件的幾何立體感清晰;同時(shí)VR虛擬實(shí)訓(xùn)較易能及時(shí)補(bǔ)充裝配式建筑新進(jìn)展的內(nèi)容，有利于改變學(xué)校的教學(xué)落后于工程實(shí)踐的現(xiàn)狀。

4 保障教學(xué)的措施

優(yōu)秀的教學(xué)團(tuán)隊(duì)是保障教學(xué)質(zhì)量的前提，職業(yè)院校應(yīng)該開展深度校企融合，引進(jìn)裝配式建筑企業(yè)的工程技術(shù)人員擔(dān)任兼職老師，派專業(yè)教師去裝配式建筑企業(yè)從事生產(chǎn)實(shí)踐，專業(yè)教師本身也應(yīng)積極參加各種裝配式建筑學(xué)術(shù)會(huì)議，參加BIM等新技術(shù)新理論培訓(xùn)，完善知識結(jié)構(gòu)，提高教學(xué)水平。

實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)條件是裝配式建筑教學(xué)的重要支撐，目前發(fā)展較好的裝配式建筑企業(yè)基本上分布在東南沿海等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，對于中西部高職院校來講獲得裝配式建筑項(xiàng)目實(shí)習(xí)的機(jī)會(huì)較少，但信息化的教學(xué)思路為這一問題找到了解決方案，即多種方式，虛實(shí)結(jié)合開展裝配式建筑實(shí)訓(xùn)。首先整合完善現(xiàn)有的建筑檢測實(shí)訓(xùn)室、工程測量實(shí)訓(xùn)室，添加相應(yīng)實(shí)訓(xùn)器材;其次新建BIM三維建模實(shí)訓(xùn)室、裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)、安裝施工VR體驗(yàn)中心、裝配式建筑1：2可拆解實(shí)體模型等;最后，在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，安排學(xué)生到預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠、裝配式建筑施工現(xiàn)場見習(xí)，加深對校內(nèi)實(shí)訓(xùn)的理解吸收。

5 結(jié)語

將裝配式建筑新進(jìn)展融入建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)之中，提升了學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，培養(yǎng)了符合裝配式建筑企業(yè)需求的人才，推進(jìn)了裝配式建筑的發(fā)展。但從長遠(yuǎn)來看，高職院校還應(yīng)該發(fā)揮自身專業(yè)調(diào)整靈活的優(yōu)勢，積累經(jīng)驗(yàn)，有條件的開設(shè)裝配式建筑技術(shù)專業(yè)，條件不充分的開設(shè)建筑工程技術(shù)專業(yè)裝配式建筑方向，積極探索人才培養(yǎng)的新途徑，真正滿足裝配式企業(yè)對崗位人才的需求，為促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)增長做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-05-19

基金項(xiàng)目：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目“裝配式建筑新進(jìn)展融入建筑工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)的探索與實(shí)踐”（JXJG-17-59-3）;九江職業(yè)大學(xué)校級課題“裝配式建筑新技術(shù)融入《建筑施工》課程教學(xué)研究”（JJZD-16-08）。

作者簡介：唐業(yè)茂（1970—），男，漢族，安徽舒城人，本科，九江職業(yè)大學(xué)教授，研究方向：土木工程。

Exploration and Practice of Merging new Progress of Prefabricated Construction Into Civil Engineering

TANG Ye-mao

（Jiujiang Vocational University，Jiujiang ?Jiangxi ?332000）

Abstract：?Through research of prefabricated construction enterprises， this paper summarizes the development situation of prefabricated construction， introduces the combination of BIM technology and prefabricated construction， integration under the EPC project general contracting construction， steel sleeve connection technology， PC wall splicing waterproof technology and other new progress; Combining with teaching practice， this paper puts forward in the construction engineering technology specialty into prefabricated way of building a new progress， adjusting the talent training scheme， increase the content of the prefabricated building new progress in related courses， to carry out the prefabricated construction practice in the form of bricks; Expounds the safeguard measures of prefabricated construction teaching.

Keywords：?prefabricated construction;research progress;construction engineering technology specialty;teaching activity