研究預制裝配式建筑施工技術(shù)的應用發(fā)展

曾翔

摘 要：預制裝配式建筑的發(fā)展符合我國建筑工業(yè)化的發(fā)展和要求，它具備節(jié)能環(huán)保、減少資源浪費、縮短工期、減少成本以及自由分割空間等優(yōu)勢。本文主要闡述預制裝配式建筑的發(fā)展狀況、施工技術(shù)的特點及未來的發(fā)展方向。

關鍵詞：預制裝配式;施工技術(shù);BIM;應用

目前我國的建筑行業(yè)正處于改革發(fā)展及轉(zhuǎn)型的時期，傳統(tǒng)的建筑工藝已越來越不能滿足日益增長的市場需求，也不符合國家大力提倡的綠色發(fā)展及建筑科技化的方向，并且傳統(tǒng)建筑工藝還存在著大量的問題，例如環(huán)境污染、資源浪費等。預制裝配式建筑作為建筑行業(yè)內(nèi)的創(chuàng)新產(chǎn)品，能與現(xiàn)代化建筑產(chǎn)業(yè)要求相符合，同時也能做到節(jié)能環(huán)保。所以，加強對預制裝配式建筑施工技術(shù)的研究，是目前建筑行業(yè)的未來方向。

一、預制裝配式建筑的概念及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

（一）預制與裝配

預制主要是在工廠生產(chǎn)預制構(gòu)件，比如梁、板、柱等構(gòu)件;裝配是指將構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在施工現(xiàn)場進行裝配，組裝成建筑。

預制裝配式建筑按結(jié)構(gòu)形式大體分為木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)及混凝土結(jié)構(gòu)建筑。按構(gòu)件形式和施工方法又分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑等類型。

（二）國外發(fā)展狀況

歐美國家是裝配式建筑應用最早的地區(qū)，早在17世紀就開始建筑工業(yè)化道路。二戰(zhàn)后，由于勞動力緊缺，歐美國家便研究探索建筑工業(yè)化模式。尤其是德國因戰(zhàn)爭房屋大量損壞，為解決住房難題，德國大力發(fā)展住宅工業(yè)化。德國的住宅工業(yè)化就是通過預制裝配式建筑來達成的，因此，德國的技術(shù)處于非常成熟的狀態(tài)，許多住宅、辦公樓等公共建筑都運用了預制裝配式技術(shù)。此外，瑞典研究裝配式建筑也是較早的國家，早在20世紀60年代，瑞典便開展預制構(gòu)件的標準化生產(chǎn)，基本完成了相關構(gòu)件在規(guī)格方面的工業(yè)化標準體系建立，也使得其建筑業(yè)在工業(yè)化的路上飛速發(fā)展。

（三）國內(nèi)發(fā)展狀況

2018年7月19日，住房城鄉(xiāng)建設部辦公廳下發(fā)關于行業(yè)標準《預制預應力混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)技術(shù)標準》公開征求意見的通知，為相關規(guī)范制度的完善，從而指導我國裝配式建筑行業(yè)的飛速發(fā)展。

2019年2月2日住建部下發(fā)關于《住建部開展農(nóng)村住房建設試點工作，明確探索裝配式建筑》的文件，繼在大力發(fā)展城市商品住宅的預制裝配率之后，又大力推廣應用農(nóng)房現(xiàn)代建造方式，為建設美麗鄉(xiāng)村添磚加瓦。

隨著裝配式建筑行業(yè)的規(guī)范制度的完善以及技術(shù)的不斷進步，預制裝配式技術(shù)會在全國的大多數(shù)城市建設以及鄉(xiāng)村建設中揮發(fā)巨大的作用。

二、預制裝配式建筑技術(shù)的優(yōu)勢及特點

我國傳統(tǒng)建筑行業(yè)里混凝土結(jié)構(gòu)多是采用現(xiàn)澆的，施工現(xiàn)場工況復雜，還存在浪費水、揚塵及噪音等問題。此外傳統(tǒng)的建筑還存在承重墻過多、建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)開間較小、功能區(qū)劃分死板且不合理等問題。預制裝配式建筑能夠做到節(jié)能環(huán)保、減少資源浪費、縮短工期、減少成本以及自由分割空間等優(yōu)勢。

目前我國的預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式大多是混凝土結(jié)構(gòu)裝配式建筑，據(jù)此預制裝配式建筑面臨著一些難題急需解決。

（一）技術(shù)標準及監(jiān)管體系未完善。關鍵節(jié)點、防水保溫連接、施工現(xiàn)場安裝及驗收等技術(shù)難題還未解決。國家或者行業(yè)還未形成統(tǒng)一的標準化做法，沒有形成通用的構(gòu)件制作標準，從而造成了效率低、成本高，無法達成建筑工業(yè)化的初衷。裝配式建筑行業(yè)監(jiān)管機制有待健全，需從招投標、設計、制造、安裝及驗收的全方位進行體系建立。

（二）成本優(yōu)勢不明顯?，F(xiàn)階段的預制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的每平米造價要比現(xiàn)澆的高出20%左右，成本優(yōu)勢難以發(fā)揮。目前市場對個性的要求比較高，所以和預制裝配式的標準化做法相沖突，并且預制工廠的數(shù)量不多，從預制廠至施工現(xiàn)場的路程較遠，運輸費用不菲等原因?qū)е鲁杀旧仙?/p>

（三）企業(yè)轉(zhuǎn)型困難與專業(yè)人才匱乏。例如，設計單位還是依據(jù)現(xiàn)澆的方案設計，由專業(yè)的公司進行深化設計，從一開始就沒從預制裝配式的角度來設計，最終導致設計費用增加，產(chǎn)能下降、成本上升及效率極低?，F(xiàn)階段專業(yè)的裝配式生產(chǎn)企業(yè)與安裝隊伍水平參差不齊，也會限制本行業(yè)的發(fā)展。預制裝配式對于從業(yè)人員要求比較高，特別是對技術(shù)及經(jīng)驗的要求?，F(xiàn)階段預制裝配式的圖紙一般是在按現(xiàn)澆的設計的，在此基礎上對構(gòu)件進行深化設計，還包括工期進度計劃及資源優(yōu)化方案設計。

三、預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)設計要點

（一）重視對建筑整體性設計規(guī)劃

在建筑整體性設計中，應注重整體設計原則：其一，在建筑結(jié)構(gòu)設計中要兼顧建筑空間的使用功能，例如透光性和透風性等;其二，在相關類型的工程實施的過程中，有關成本應降到最低，通過減少預算的方式，對整個建筑工程的管理及相關構(gòu)件的運輸及應用進行合理分析，進而提出相關優(yōu)化路徑，提升施工作業(yè)效率。

（二）重視對預制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設計

預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)中，各個構(gòu)建的預制流程及技術(shù)都非常關鍵，各個構(gòu)件的預制水平越高，則其使用的品質(zhì)就會越好，最終建成的建筑結(jié)構(gòu)總體質(zhì)量也越高。在各個預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的構(gòu)件設計的過程中，要充分的結(jié)合經(jīng)濟適用原則，緊密關聯(lián)各個構(gòu)件的相關類別，將經(jīng)濟成本降低到最小值，進而提升建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量。同時，在構(gòu)件的制作環(huán)節(jié)中，應結(jié)合施工現(xiàn)場的地理位置，分析出構(gòu)建輸送的距離，保證各個預制構(gòu)件都能夠在安全、穩(wěn)定的環(huán)境下運輸。

（三）注重建筑模數(shù)化設計

在建筑結(jié)構(gòu)的設計過程中，鏈接性是極為重要的運動有關，如果預制構(gòu)件之間的鏈接性功能不達標，會使得建筑整體結(jié)構(gòu)的安全性降低。作為模數(shù)化來說，其是較為重要的環(huán)節(jié)，也是建筑結(jié)構(gòu)整體性連接的基本保障。在自然災害或者其他的災害處理過程中，應保證建筑結(jié)構(gòu)的整體鏈接性。

四、未來裝配式發(fā)展的方向

現(xiàn)階段的預制構(gòu)件主要是剪力墻、疊合板、窗體及樓梯等，且BIM技術(shù)是一種數(shù)字信息化技術(shù)，通過構(gòu)建施工模型來對施工過程進行全盤的指導。BIM技術(shù)應用在預制裝配式建筑施工中，能夠提前暴露問題，合理分配空間與時間，繼而保障施工質(zhì)量、施工進度和施工安全。目前這項技術(shù)主要是在以下兩個方面進行應用。

（一）在建筑施工模擬中應用。將施工過程全方位的模擬，以便將施工缺陷暴露出來，能夠及時對方案進行調(diào)整。具體模擬施工過程時，還應綜合建立工程的結(jié)構(gòu)模型、場地模型及施工進度計劃等內(nèi)容，對施工現(xiàn)場進行空間與時間的模擬，從而直觀地進行全工程周期的布置，及早暴露施工方案的不足，繼而及時采取措施。

（二）在施工現(xiàn)場的應用。首先，是對材料進場的管理，綜合考慮時間與空間來合理分配場地。其次，對現(xiàn)場構(gòu)件的吊裝進行管理，對構(gòu)件進行科學的信息化管理，提高準確性，規(guī)避錯誤。然后，對進度的管理，將BIM與施工進度計劃進行整合，從而對施工進度有著準確的掌握。最后，進行碰撞檢測，將預制的構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件的模型進行碰撞檢測實驗，提前發(fā)現(xiàn)問題，防止現(xiàn)場施工時無解決。

五、結(jié)語

總而言之，預制裝配式施工技術(shù)相較于傳統(tǒng)施工技術(shù)具備施工操作簡明、周期快、節(jié)省建材及環(huán)保等優(yōu)勢，必將是未來建筑業(yè)發(fā)展的方向。由于此技術(shù)出現(xiàn)時間較短，還存在諸多施工技術(shù)難點亟待完善，尤其是節(jié)點等關鍵技術(shù)需要突破。但是隨著BIM技術(shù)的快速發(fā)展，必將帶動我國預制裝配式施工技術(shù)的發(fā)展。

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