裝配式建筑的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)研究

劉文生　王瑩

摘要：裝配式建筑具有工期短、建筑工程質(zhì)量高、生產(chǎn)安全性高、能耗小、施工成本低、適用范圍廣等特點(diǎn)，更加符合綠色發(fā)展觀念。為進(jìn)一步研究裝配式建筑在現(xiàn)代建筑生活中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，以武漢軍運(yùn)會(huì)為例，分析了裝配式建筑在武漢市應(yīng)用的合理性、在軍運(yùn)會(huì)期間應(yīng)用的合理性、以及武漢軍運(yùn)會(huì)對(duì)裝配式建筑施工方式的相關(guān)特殊需求。得出了裝配式建筑在武漢市具有特有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)以及更加符合軍運(yùn)會(huì)相關(guān)建筑理念等結(jié)論。

Abstract： The prefabricated building has the characteristics of short construction period， high construction engineering quality， high production safety， low energy consumption， low construction cost and wide application range， which is more in line with the concept of green development. In order to further study the application advantages of prefabricated buildings in modern building life， the Wuhan Military Games was taken as an example to analyze the rationality of the application of prefabricated buildings in Wuhan， the rationality of application during the military sports， and the specific requirements of the construction of prefabricated buildings related to Wuhan military transport. It is concluded that the prefabricated building has unique application advantages in Wuhan and is more in line with the relevant architectural concepts of the Military Games.

關(guān)鍵詞：裝配式建筑;武漢軍運(yùn)會(huì);合理性分析;施工方式

Key words： prefabricated building;Wuhan Military World Games;rationality analysis;construction methods

中圖分類號(hào)：TU318? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）05-0203-03

0? 引言

我國(guó)傳統(tǒng)的“粗放式”建設(shè)模式仍然普遍存在，傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土的建筑方式越來越不符合綠色發(fā)展觀念 [1-2];另一方面，我國(guó)人口紅利的優(yōu)勢(shì)逐漸消失，人口老齡化越來越嚴(yán)重，建筑行業(yè)勞動(dòng)力供給嚴(yán)重不足。所以，以破壞生態(tài)環(huán)境謀求發(fā)展、以追求經(jīng)濟(jì)效益而忽視質(zhì)量安全、以大量投入人力物力換取進(jìn)度的工程建設(shè)模式亟待轉(zhuǎn)型。裝配式建筑[3]作為一種較為新興的建筑模式，可以在很大程度上解決這些問題，更加符合綠色可持續(xù)、生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展理念，能夠更好的建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的兩型社會(huì)，促進(jìn)人與自然和諧相處。第七屆世界軍人運(yùn)動(dòng)會(huì)是世界性的大型綜合型運(yùn)動(dòng)會(huì)，軍運(yùn)會(huì)的召開為我國(guó)的發(fā)展帶來了很多新的理念，分析裝配式建筑在武漢市軍運(yùn)會(huì)的合理應(yīng)用，將為建筑模式更好服務(wù)人民生活提供更多新的思路。

1? 裝配式建筑在武漢市應(yīng)用的合理性分析

建筑產(chǎn)業(yè)對(duì)于我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)業(yè)起到了很大的促進(jìn)作用，裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑相比具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在此分析了裝配式建筑應(yīng)用于武漢市的合理性，并總結(jié)了武漢市進(jìn)行裝配式施工的特有優(yōu)勢(shì)，為裝配式建筑在武漢市軍運(yùn)會(huì)期間的應(yīng)用提供了理論保障。

1.1 地理環(huán)境分析

武漢市位于揚(yáng)子地臺(tái)北部，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)區(qū)，水熱同季。降雨量一般集中在 6-8 月，夏季多雨且暴雨突發(fā)性強(qiáng)，多雨情況下現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑難以施工，且暴雨突發(fā)會(huì)對(duì)現(xiàn)澆建筑中混凝土的水灰比造成較大影響，使得夏季施工的現(xiàn)澆建筑中混凝土的水灰比難以控制，且水灰比過高將影響混凝土的強(qiáng)度發(fā)展，造成混凝土的后期強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。武漢市的夏季高溫易造成養(yǎng)護(hù)中的混凝土開裂，在施工過程中現(xiàn)澆的鋼筋混凝土構(gòu)件易形成微裂縫，無論是在施工進(jìn)度中還是在施工完成后，對(duì)房屋建筑來說都是很大的安全隱患。

裝配式建筑是由預(yù)制部件在工地裝配而成的建筑，而預(yù)制部件多在車間生產(chǎn)加工，部件的澆筑與養(yǎng)護(hù)等在室內(nèi)即可完成，養(yǎng)護(hù)過程中受暴雨及高溫影響小，且可人工調(diào)節(jié)養(yǎng)護(hù)濕度與溫度，使預(yù)制部件強(qiáng)度更易達(dá)標(biāo)。避免了武漢市夏季多雨高溫天氣對(duì)建筑物強(qiáng)度的不利影響。

1.2 社會(huì)政策分析

2016 年3 月，湖北省政府出臺(tái)《關(guān)于推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的意見》，計(jì)劃到2025 年全省混凝土結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目預(yù)制率達(dá)到40%以上，鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)建筑主體結(jié)構(gòu)裝配率達(dá)到80%以上，2016 -2017 年，武漢、襄陽(yáng)、宜昌先行先試，建成5 個(gè)以上建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)基地，采用建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化方式建造的項(xiàng)目建筑面積不少于200 萬(wàn)平方米，項(xiàng)目預(yù)制率不低于20%。2018-2020 年為推廣發(fā)展期，采用建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化方式建造的項(xiàng)目，建筑面積不少于1000 萬(wàn)平方米，項(xiàng)目預(yù)制率達(dá)到30%。2021-2025 年為普及應(yīng)用期，混凝土結(jié)構(gòu)建筑項(xiàng)目預(yù)制率達(dá)到40%以上，鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)建筑主體結(jié)構(gòu)裝配率達(dá)到80%以上。相關(guān)社會(huì)政策的推出，使裝配式建筑在武漢市的應(yīng)用成為一種較大的趨勢(shì)。

1.3 交通條件分析

武漢市是華中地區(qū)的交通樞紐，有多座長(zhǎng)江大橋?qū)⒏鞒菂^(qū)連同，市內(nèi)交通便利，且水運(yùn)交通發(fā)達(dá)，預(yù)制部件可快速運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，可大量節(jié)省預(yù)制部件運(yùn)輸時(shí)所需時(shí)間，是裝配式建筑在武漢市應(yīng)用的特有優(yōu)勢(shì)。

2? 裝配式建筑在軍運(yùn)會(huì)期間應(yīng)用的合理性分析

2.1 建設(shè)工期分析

軍運(yùn)會(huì)召開前夕相關(guān)重要建筑的建設(shè)對(duì)工期要求較高，需要在較短工期內(nèi)完成較大工作量，現(xiàn)取武漢市某住宅項(xiàng)目的住宅樓項(xiàng)目的建設(shè)工期進(jìn)行對(duì)比。項(xiàng)目中一期是現(xiàn)澆式建筑，選取1號(hào)樓房;二期是裝配式建筑，選取2號(hào)住宅樓。兩棟住宅樓的建筑面積都是13445m2。1號(hào)樓比2號(hào)樓的結(jié)構(gòu)部分施工工期多35天，裝修部分施工工期多38天，總工期多73天。1號(hào)樓與2號(hào)樓工期節(jié)點(diǎn)對(duì)比如表1所示。

由此可見，相比于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑的搭接腳手架、綁扎焊接鋼筋、支模板、澆筑、養(yǎng)護(hù)、抹灰、保溫、防水等施工工藝，裝配式建筑不需要在施工現(xiàn)場(chǎng)中進(jìn)行，很大程度上降低了建筑現(xiàn)場(chǎng)的施工強(qiáng)度，從而使施工效率有所提高，有效縮短了整體工期。裝配式建筑相對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑施工效率更高，工期更短，更適宜與軍運(yùn)會(huì)相關(guān)項(xiàng)目的施工。

2.2 建筑質(zhì)量分析

軍運(yùn)會(huì)召開期間將面臨更大的人流物流，與軍運(yùn)會(huì)相關(guān)的建筑物需要承擔(dān)更大的動(dòng)荷載，為保證軍運(yùn)會(huì)的正常召開，相關(guān)建筑需要具有更高的安全性。

裝配式建筑相對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑提高了工程質(zhì)量。傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑在柱（剪力墻）、梁板、墻體砌筑以及樓梯陽(yáng)臺(tái)的施工時(shí)，總會(huì)由于模板受溫度或拉結(jié)筋受力不均影響而變形，出現(xiàn)垂直度、平整度超標(biāo)，甚至脹模、開裂等嚴(yán)重質(zhì)量問題，而軍運(yùn)會(huì)期間武漢正處于氣候轉(zhuǎn)冷的季節(jié)，且轉(zhuǎn)冷較快，傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土建筑在經(jīng)受武漢夏季高溫之后，在氣溫較快轉(zhuǎn)冷時(shí)易產(chǎn)生上述問題，這為軍運(yùn)會(huì)的安全召開帶了一定的隱患。裝配式建筑的柱（剪力墻）梁板、墻體砌筑以及樓梯陽(yáng)臺(tái)可在預(yù)制廠提前統(tǒng)一做好，受外部環(huán)境影響小，從源頭上克服了這些難以掌控的問題。且在裝配式建筑各構(gòu)件預(yù)制施工中，構(gòu)配件按分解后的設(shè)計(jì)圖紙統(tǒng)一預(yù)制生產(chǎn)，在施工現(xiàn)場(chǎng)吊裝和組合拼接，具有更高的精準(zhǔn)度。預(yù)制構(gòu)配件精準(zhǔn)度高，即表明材料配比、處理控制要求更高。裝配式建筑的構(gòu)配件都是預(yù)制生產(chǎn)廠集中生產(chǎn)，所以，每一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)配件的模板、鋼筋等施工工藝更加快捷，從而能提高整個(gè)工程的質(zhì)量水平，更能達(dá)到軍運(yùn)會(huì)期間工程的質(zhì)量要求。

2.3 建筑施工安全性分析

武漢市及周邊地區(qū)要在軍運(yùn)會(huì)召開期間、軍運(yùn)會(huì)火炬?zhèn)鬟f期間，組織開展督查檢查、暗訪暗查等活動(dòng)，要對(duì)火炬?zhèn)鬟f沿線、儀式現(xiàn)場(chǎng)、住地等周邊區(qū)域重點(diǎn)企業(yè)重點(diǎn)單位實(shí)行重點(diǎn)控制，督促有關(guān)單位和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)企業(yè)切實(shí)履行安全隱患排查治理主體責(zé)任，做到排查不留死角、整治不留后患，防止事故發(fā)生。因此，保證建筑施工的安全性對(duì)于軍運(yùn)會(huì)的正常召開是重要內(nèi)容。

裝配式建筑相對(duì)于傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑生產(chǎn)更加安全。如表2所示，傳統(tǒng)現(xiàn)澆鋼筋混凝土建筑施工都需要在露天條件下作業(yè)，施工環(huán)境惡劣，現(xiàn)場(chǎng)施工人員往往面臨著較大的安全隱患。裝配式建筑的構(gòu)配件提前在預(yù)制生產(chǎn)廠生產(chǎn)制作并預(yù)配好，再直接運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，專業(yè)的施工技術(shù)人員只需要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)施工工藝流對(duì)這些構(gòu)配件進(jìn)行組合安裝即可基本完成作業(yè)。在各構(gòu)配件結(jié)合部位，只需要現(xiàn)場(chǎng)少量的澆筑混凝土，可以大大減少濕作業(yè)工程量，現(xiàn)場(chǎng)施工人員的露天作業(yè)時(shí)間減少，從而減少傳統(tǒng)方式帶來的各種安全問題。很大程度上為現(xiàn)場(chǎng)施工人員的人身安全提供保障，一定程度上也體現(xiàn)出了裝配式建筑安全性高的優(yōu)點(diǎn)。

2.4 立面整治與節(jié)能環(huán)保性分析

武漢市政府致力于創(chuàng)造城市街道和建筑整潔之美，以此打造軍運(yùn)會(huì)召開的優(yōu)美環(huán)境，城市工地的施工，難免會(huì)造成建筑垃圾污染、噪聲污染、揚(yáng)塵灰霾、道路堵塞等問題，這與軍運(yùn)會(huì)期間立面整治與節(jié)能環(huán)保的主題相悖。因此，找到一種適合軍運(yùn)會(huì)期間應(yīng)用的施工方法是一個(gè)亟待解決的重要問題。

如表3所示，將裝配式建筑的能源消耗情況和廢物整治工作量與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)：裝配式預(yù)制構(gòu)配件工廠化加工中損耗的建材較少，與傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)相比，降低了現(xiàn)澆作業(yè)的工作量，也因此減少了現(xiàn)澆噪音作業(yè)時(shí)間，并且在節(jié)約水資源和能源等方面取得了顯著的成果[4];產(chǎn)生的廢棄物明顯減少，減少了填埋建筑垃圾的土地資源。因此，裝配施工方式與傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工方式相比更加符合綠色建筑、節(jié)能環(huán)保的建筑施工理念，因此更加適合軍運(yùn)會(huì)期間的項(xiàng)目施工。

3? 軍運(yùn)會(huì)對(duì)裝配式施工方式的相關(guān)特殊需求

3.1 施工工藝需求

裝配式建筑的構(gòu)配件涉及預(yù)制廠生產(chǎn)制造、運(yùn)輸與物流、施工現(xiàn)場(chǎng)組合與安裝、結(jié)合部位的現(xiàn)澆，PC構(gòu)配件在預(yù)制廠的生產(chǎn)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)化過程，是對(duì)傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工工藝的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的工業(yè)化改造，通過PC構(gòu)配件拆分形成模塊化構(gòu)件，蒸汽養(yǎng)護(hù)加快混凝土的凝結(jié)，流水線施工提高生產(chǎn)效率和各環(huán)節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)化控制，最終實(shí)現(xiàn)軍運(yùn)會(huì)期間裝配式建筑的施工工藝的規(guī)范化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化[5]。

在裝配式PC構(gòu)配件預(yù)制時(shí)，要嚴(yán)格控制蒸汽養(yǎng)護(hù)混凝土初期升溫階段的升溫速率，減少混凝土孔隙生成，采取分段升溫的方式，首先慢速率升溫，之后逐漸加快升溫速率，以此降低液相和氣相出現(xiàn)熱膨脹后產(chǎn)生的破壞性影響。

在PC構(gòu)配件的運(yùn)輸時(shí)，首先要在低底盤平板車上安裝專用運(yùn)輸架，內(nèi)外墻板和PCF板等豎向構(gòu)件多采用立體運(yùn)輸方案;陽(yáng)臺(tái)板、樓梯、裝飾板等水平構(gòu)件大多數(shù)情況下會(huì)采用分層的運(yùn)輸方式運(yùn)輸[6]，以此來減少PC構(gòu)配件的運(yùn)輸損耗。

運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)卸置指定位置后，應(yīng)分類存放。預(yù)制構(gòu)件物流運(yùn)輸企業(yè)保持與預(yù)制廠和項(xiàng)目部的長(zhǎng)效聯(lián)系，實(shí)時(shí)的將PC構(gòu)件信息輸出，保證項(xiàng)目部、預(yù)制廠、運(yùn)輸三方密切配合做好PC預(yù)制構(gòu)件的安全質(zhì)量監(jiān)測(cè)工作。

施工時(shí)現(xiàn)場(chǎng)管理和技術(shù)人員按照施工組織設(shè)計(jì)、吊裝方案，在指定作業(yè)區(qū)進(jìn)行組合安裝，配合有效的安全支撐。對(duì)構(gòu)件里的鋼筋進(jìn)行張拉到符合設(shè)計(jì)要求固定，然后在灌漿孔進(jìn)行壓漿，待其達(dá)到設(shè)計(jì)要求，放張封錨固，接著后道工序。在柱梁板的結(jié)合部位（預(yù)制構(gòu)件的上部）按照綁扎鋼筋，支模板，澆混泥土的施工順序做好結(jié)合部分，形成一個(gè)整體[7]。

通過上述裝配式施工工藝的改進(jìn)，形成一套符合軍運(yùn)會(huì)期間裝配式建筑的施工方法，提供更高的工程質(zhì)量和更高的裝配式施工效率。

3.2 施工管理需求

裝配式建筑通常涉及建筑5方，建設(shè)單位（甲方）、施工單位（乙方）、勘察設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、供貨單位，彼此密切配合完成建設(shè)項(xiàng)目。而軍運(yùn)會(huì)期間裝配式建筑的管理需求將會(huì)出現(xiàn)一些新的變化。

建設(shè)單位必須響應(yīng)國(guó)家有關(guān)軍運(yùn)會(huì)的號(hào)召，追求建設(shè)效率的同時(shí)，必須充分考慮其生態(tài)效益和社會(huì)效益[8]，為軍運(yùn)會(huì)的開展提供較好的市容環(huán)境。應(yīng)當(dāng)逐提倡更加“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的建設(shè)理念，促進(jìn)人與自然的和諧，可持續(xù)發(fā)展。就要求建設(shè)單位利用新的技術(shù)，BIM技術(shù)[9]對(duì)建設(shè)過程進(jìn)行全方位的管控，力求實(shí)現(xiàn)資源利用的最大化，更好的進(jìn)行軍運(yùn)會(huì)相關(guān)建設(shè)。對(duì)施工單位（乙方）的要求更加嚴(yán)格，施工管理和技術(shù)人員要求更高，機(jī)械化、信息化管理水平高。對(duì)勘察設(shè)計(jì)單位要求更高，設(shè)計(jì)要考慮的地基承載力、各構(gòu)件的傳荷載的方式、風(fēng)載影響、抗震要求、材料性能、防水保溫等因素的影響較普通的裝配式建筑要有更加全面的檢測(cè)。對(duì)監(jiān)理單位要求更加嚴(yán)格，監(jiān)理不僅要負(fù)責(zé)預(yù)制廠各種材料是否符合設(shè)計(jì)要求，還要對(duì)運(yùn)輸至施工現(xiàn)場(chǎng)的PC構(gòu)件進(jìn)行技術(shù)性能檢驗(yàn)，是否符合設(shè)計(jì)要求;在施工過程中，對(duì)新的施工做法進(jìn)行監(jiān)督，以按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來施工;在施工完成后，對(duì)完成的工作量及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)復(fù)核，檢查滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。對(duì)供貨單位要求也有一些變化，供貨單位需要將大量的建筑耗材運(yùn)送至預(yù)制生產(chǎn)廠，只有少量的建筑耗材運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)。材料比以前質(zhì)量要求更高，盡可能多的使用綠色環(huán)保材料，減少對(duì)環(huán)境的破壞。預(yù)制生產(chǎn)廠需要大量的施工操作人員和機(jī)械設(shè)備，還須有專業(yè)素養(yǎng)高的設(shè)計(jì)圖紙分解技術(shù)人員等，還需要有綜合管理調(diào)配能力的人員進(jìn)行管理指揮。大量的PC構(gòu)件需要從預(yù)制生產(chǎn)廠運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，這個(gè)過程涉及方方面面，對(duì)車輛、構(gòu)件放置方式、路況、物流信息等要求比較高。運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后需要寬闊的存放場(chǎng)所，組合安裝時(shí)要求起重吊裝、指揮、施工人員密切協(xié)調(diào)配合等。

3.3 施工人員需求

軍運(yùn)會(huì)期間裝配式建筑的應(yīng)用將帶動(dòng)武漢市的運(yùn)輸物流、信息化管理產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要大量的運(yùn)輸和信息管理人才。施工現(xiàn)場(chǎng)需要更多技術(shù)掌握較強(qiáng)的吊裝人員和指揮人員、監(jiān)測(cè)人員以及管理調(diào)配能力更高的施工管理人員和BIM技術(shù)人員。預(yù)制生產(chǎn)廠還需要大量BIM技術(shù)人員，設(shè)計(jì)圖紙分解能力的人員，信息技術(shù)管理人員等[10]。

4? 結(jié)論

通過分析裝配式建筑在武漢市應(yīng)用的合理性、裝配式建筑在軍運(yùn)會(huì)期間應(yīng)用的合理性、軍運(yùn)會(huì)對(duì)裝配式建筑施工方式的相關(guān)特殊需求，得到如下結(jié)論。

①武漢市的地理氣候條件更適宜裝配式建筑的應(yīng)用;相關(guān)社會(huì)政策的推出，使裝配式建筑在武漢市的應(yīng)用成為一種較大的趨勢(shì);便利的交通條件是裝配式建筑在武漢市應(yīng)用的特有優(yōu)勢(shì)。

②裝配式建筑較高的施工效率更適宜與軍運(yùn)會(huì)相關(guān)項(xiàng)目的施工;裝配式施工方式更能達(dá)到軍運(yùn)會(huì)期間工程的質(zhì)量要求;軍運(yùn)會(huì)期間使用裝配式施工方式具有更高的安全性;裝配式建筑更加符合綠色建筑、節(jié)能環(huán)保的理念。

③武漢軍運(yùn)會(huì)期間應(yīng)用裝配式施工方式在施工工藝、施工管理、施工人員等方面提出了新的需求。

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