裝配式混凝土建筑行業(yè)問題分析與處理策略

張茹玥，喻子宜，賴 穎

（南昌航空大學土木建筑學院，江西 南昌 330036）

0 引言

裝配式混凝土建筑和現(xiàn)澆混凝土建筑相比具有工期短；大量構(gòu)件在工產(chǎn)生產(chǎn)，降低現(xiàn)場施工強度；保護環(huán)境；機械化生產(chǎn)，質(zhì)量更易控制；成本可控，機械化程度高，降低人工成本和減少材料浪費等優(yōu)勢，但在實際施工建設(shè)中質(zhì)疑聲卻伴隨問題的出現(xiàn)漸起。

1 裝配式混凝土建筑實踐中出現(xiàn)的問題及隱患

1）節(jié)點連接引發(fā)質(zhì)量問題 混凝土材料從液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)的過程不可逆轉(zhuǎn)，不同于現(xiàn)澆技術(shù)能將各部分構(gòu)件澆筑成一個整體，預制裝配式建筑整體性通常較差，尤其節(jié)點連接部位薄弱，所以對其施工專業(yè)度要求較高，但目前檢測手段有限，現(xiàn)場處理不當極易造成連接部位不可靠，埋下抗震抗?jié)B方面的嚴重質(zhì)量安全隱患。

2）前期投入高，成本難控制 裝配式混凝土建筑的理論成本低于現(xiàn)澆建筑，其特點是在全生命周期的投資額低于現(xiàn)澆建筑，但前期投入資金多。很多開發(fā)企業(yè)更重視短期成本，不愿主動選擇裝配式混凝土建筑。裝配式混凝土建筑以設(shè)計前置為原則，對前期設(shè)計要求高，需要建設(shè)單位、設(shè)計單位、生產(chǎn)單位及施工單位等協(xié)調(diào)配合。若前期設(shè)計考慮不周，易導致構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)和施工安裝環(huán)節(jié)發(fā)生設(shè)計與施工上的沖突，從而導致設(shè)計變更，造成工程造價大量提升。此外，自動化產(chǎn)業(yè)化程度不夠，構(gòu)件物流運輸體系不完善，以及預制構(gòu)件本身生產(chǎn)費用較現(xiàn)澆構(gòu)件高，建筑造價反而難以控制。

3）工人水平有待提高 根據(jù)現(xiàn)實情況來看，施工工人平均專業(yè)度較推行裝配式混凝土建筑應有的水平還遠遠不夠，先進施工技術(shù)推行困難，或?qū)е鹿て谘娱L、質(zhì)量令人擔憂。

2 裝配式混凝土建筑發(fā)展引以為戒的失敗經(jīng)歷

裝配式混凝土建筑近來在我國政策大力推廣下發(fā)展迅猛，但早在20世紀50年代，我國就從蘇聯(lián)引進了工業(yè)化的建造方式，在摸索過程中，曾涌現(xiàn)大量裝配式大板住宅建筑。遺憾是由于未能很好地解決因自身專業(yè)技術(shù)落后、管理監(jiān)督不到位造成的抗震、抗?jié)B、保溫等質(zhì)量安全問題，又受唐山大地震影響，我國對預制裝配式建筑失去信心。20世紀90年代后，現(xiàn)澆混凝土技術(shù)從國外引入并迅速發(fā)展，我國裝配式建筑陷入低潮，停滯在起步階段。

3 對策

3.1 積極采用法律手段

我國裝配式建筑特點是由政府推動而非市場的選擇，這點與日本十分相像。國家政策鼓勵和補貼企業(yè)采用裝配式混凝土的建造方式，推廣作用十分明顯，但采用裝配式混凝土的建造形式應當是有門檻的。為避免迎合裝配式建筑發(fā)展而不考慮自身水平，或“形似裝配式建筑”，或以次充好等現(xiàn)象出現(xiàn)，影響建筑安全質(zhì)量，政府需建立健全相關(guān)法律法規(guī)，完善監(jiān)管機制，制定相關(guān)行業(yè)條例規(guī)范及裝配式建筑相關(guān)標準規(guī)范，保證從設(shè)計到預制構(gòu)件到施工安裝裝修的全過程建造質(zhì)量。我們可以參考日本，突出成本不是衡量手段，要通過品質(zhì)及質(zhì)量對建筑進行考核，使技術(shù)體系不斷成熟，推進商品房市場化。

3.2 加快推動BIM技術(shù)應用

結(jié)合BIM技術(shù)可更快實現(xiàn)構(gòu)件模塊化、標準化設(shè)計及對建設(shè)全過程的管理。從日本的裝配式建筑發(fā)展史來看，日本在提出統(tǒng)一的標準模數(shù)并完成模塊化和標準化后，簡化了施工操作，所需工作人員和工作量也大量減少，工期縮短，施工質(zhì)量和效率有了大幅提升。借助BIM建筑信息建模技術(shù)工具，可實現(xiàn)如下應用：在設(shè)計階段，建立預制裝配BIM構(gòu)件庫，通過不斷擴大虛擬構(gòu)件的規(guī)格數(shù)量，建成標準預制構(gòu)件庫；充分利用BIM技術(shù)的可視化和信息化對建筑模型進行科學拆分，拆分成不同標準化構(gòu)件組合形成的建筑模塊，能很好地實現(xiàn)模塊化；與其他軟件結(jié)合提升功能，例如與Ecotect軟件結(jié)合分析采光環(huán)境；與CFD軟件結(jié)合分析模擬建筑周圍風環(huán)境；與云端平臺和RFID技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)信息共享和遠程指導，提高全過程管理水平；與FM技術(shù)結(jié)合便于構(gòu)件檢查、維護。

將BIM技術(shù)靈活應用于裝配式建筑的案例越來越多。北京亦莊京東總部二期項目將BIM與AI、物聯(lián)網(wǎng)等多種先進技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)建了我國首個5G智慧工地。其中，BIM技術(shù)為其實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集、智能分析、超限報警等功能性提升提供了有利條件。在上海浦東新區(qū)惠南新市鎮(zhèn)17-11-05和17-11-08地塊23號樓項目也成功運用BIM技術(shù)，使該項目的建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和機電設(shè)計能夠聯(lián)合協(xié)調(diào)，融為一體，真正做到建設(shè)從全過程上把控，與傳統(tǒng)建造方式相比，“省、快、優(yōu)”三點突出。

3.3 建筑體系化與產(chǎn)業(yè)鏈化

眾多工業(yè)化程度較高的國家都已經(jīng)研發(fā)其裝配式建筑專用體系，而我國裝配式建筑體系極度不完善，通用體系相對于專用體系，流通性和市場適應力強，以系列配套、成批生產(chǎn)再進行多樣化房屋組合為主要方法，可推進構(gòu)件統(tǒng)一，使預制工廠方便量產(chǎn)，提高效率，促進產(chǎn)業(yè)鏈的形成。創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)業(yè)鏈可促進協(xié)同合作，提升整個建設(shè)項目的開展流暢度，減少不必要的時間耽擱和費用支出，實現(xiàn)“1+1＞2”的效果。選擇產(chǎn)業(yè)鏈的核心思想是將每個環(huán)節(jié)或業(yè)務中具有核心競爭力且文化彼此交融的企業(yè)聯(lián)合在一起，以實現(xiàn)減低成本和提高利潤的目標（見圖1）。建筑行業(yè)的龍頭企業(yè)憑借自身雄厚的實力及科技研發(fā)能力，在裝配式混凝土建筑領(lǐng)域的探索已經(jīng)取得較好的成果，其創(chuàng)建的產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模和質(zhì)量已達到一定水準，可作為行業(yè)的示范。但對于小型企業(yè)，創(chuàng)建自己的產(chǎn)業(yè)鏈相對較難，所以更需要政府的大力扶持。

圖1 產(chǎn)業(yè)鏈整合

3.4 改良、創(chuàng)新節(jié)點連接技術(shù)

目前裝配式混凝土建筑常采用鋼筋灌漿套筒連接技術(shù)，由于施工現(xiàn)場缺乏有效檢測手段、儀器設(shè)備，加之目前工人水平不高，質(zhì)量無法保證。有專家采用沖擊回波法檢測混凝土套筒灌漿密實度是否合格（見圖2），試驗證明該方法對構(gòu)件內(nèi)部套筒灌漿的缺陷檢查準確度很高，以此為基礎(chǔ)，希望檢測設(shè)備儀器生產(chǎn)廠家盡快研發(fā)方便實用、操作便捷的檢測儀器設(shè)備，提高施工現(xiàn)場構(gòu)件質(zhì)量的檢測水準，提升建筑質(zhì)量。

圖2 改良沖擊回波法

上海建工二建集團有限公司聯(lián)合上海理工大學等校企合作攻關(guān)，利用UHPC作為后澆材料，研究出PCUS體系。該體系通過大量基礎(chǔ)試驗和1∶1的實體模型荷載試驗，并在海玥瀜庭商品房項目成功應用，不僅能節(jié)約39%的成本，實現(xiàn)“五天一層樓”，工期大大縮短，而且降低了設(shè)計與施工難度，比套筒灌漿技術(shù)質(zhì)量更易于檢測，性能指標相當或更優(yōu)。

3.5 人才培養(yǎng)不可或缺

人才好比生產(chǎn)力，充分利用人才能更快帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。我國應當加快提升整體建筑行業(yè)工作人員的專業(yè)水平。目前在市場上急需以下類型人才：①BIM技術(shù)人才，目前BIM人才缺口很大，相關(guān)單位可以對職員進行BIM技術(shù)培訓和能力考核，并以此作為績效；②管理型人才，好的管理人員可以很好地解決效率低下問題，降低成本，保證建筑質(zhì)量；③計算機人才，利于解放設(shè)計中繁重、重復的工作；④科研型人才，對節(jié)點、豎向構(gòu)件劃分等進行優(yōu)化。

4 結(jié)語

裝配式混凝土建筑的技術(shù)和理念具有先進性，是大勢所趨，但是國內(nèi)發(fā)展需要時間消化，在加快推進其應用的過程中，不可急于求成、罔顧出現(xiàn)的問題。需發(fā)揮好人才在建設(shè)過程中的帶動作用，加快推進BIM建模技術(shù)在一線的使用，借助新技術(shù)新工具讓機器解放勞動力，完善相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)范，保證我國裝配式混凝土建筑朝安全可靠、高效節(jié)能、綠色環(huán)保的方向發(fā)展。