裝配式建筑應(yīng)用效果分析及管控問題與對策

饒文杰

（廈門安居控股集團(tuán)有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著我國城市化規(guī)模的逐漸擴(kuò)張，能源的消耗也在不斷擴(kuò)大。為了處理好發(fā)展和減排、整體和局部、長遠(yuǎn)目標(biāo)和短期目標(biāo)的關(guān)系，我國明確提出2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。建筑行業(yè)是三大高能耗行業(yè)之一，這一目標(biāo)對于整個建筑行業(yè)的節(jié)能減排發(fā)展提出了更高的要求。在此背景下，作為綜合效率更高、能耗更少的裝配式建筑，是建筑行業(yè)發(fā)展的一個大趨勢。因此，不斷推動裝配式建筑的發(fā)展，提升裝配式建筑的效率，符合時代發(fā)展的需求。本文對裝配式建筑的應(yīng)用效果從多角度進(jìn)行分析，對設(shè)計、施工管理方面出現(xiàn)的問題提出了相應(yīng)的解決方案。

1 裝配式建筑的特點(diǎn)

裝配式建筑具有廣泛的應(yīng)用場景，能滿足功能多元化需求。裝配式建筑與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的不同之處在于：將組裝成建筑的各個部件由工廠預(yù)制加工而成，達(dá)到滿足規(guī)定的強(qiáng)度和齡期后，運(yùn)輸?shù)巾椖楷F(xiàn)場安裝成建筑。

這種建筑工業(yè)化制造方式具有節(jié)能、低碳、綠色、環(huán)保等特點(diǎn)，根據(jù)綜合評測，其單位面積的資源消耗比傳統(tǒng)建造方式減少約12%，節(jié)約能源約20%，廢棄物產(chǎn)生減少約26%，綜合工期縮短10%左右。最先進(jìn)的PC技術(shù)可使現(xiàn)場建筑垃圾減少80%，材料損耗減少60%，施工用水減少60%。裝配式建筑通過標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理等形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈，以進(jìn)一步提升工程建設(shè)質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約和節(jié)能減排[1]。

2 裝配式建筑的應(yīng)用效果

2.1 裝配式建筑的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢

（1）抗震性能高，PC結(jié)構(gòu)設(shè)計依據(jù)各構(gòu)件自身的承載力進(jìn)行計算設(shè)計，再根據(jù)要求進(jìn)行連接形成牢固的整體。結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點(diǎn)以及連接處的接縫壓力均采用后澆混凝土或灌漿或坐漿等方式進(jìn)行補(bǔ)充或傳遞，連接部位根據(jù)變形的方向和大小可做成滑動、鉸接或者固支(裝配式很難做成剛接)。當(dāng)出現(xiàn)地震等災(zāi)害的時候，PC結(jié)構(gòu)主要通過節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)變來消除應(yīng)力，不至于讓應(yīng)力在結(jié)構(gòu)內(nèi)部持續(xù)傳遞，防止結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。

（2）裝配式建筑的建造方式能提供高質(zhì)量、節(jié)能環(huán)保的建筑產(chǎn)品。由于建筑部件產(chǎn)品在工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場只是吊裝和少量節(jié)點(diǎn)連接施工作業(yè)，可有效控制產(chǎn)品質(zhì)量。同時，PC構(gòu)件均由工廠統(tǒng)一以流水線方式進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，從而降低了其成品成本。

（3）PC構(gòu)件產(chǎn)品化、住宅戶型標(biāo)準(zhǔn)化后，結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置基本相同，預(yù)制構(gòu)件模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化非常高，可以提高模具的使用率，降低成本。

2.2 裝配式建造技術(shù)與鋁模+獨(dú)立支撐體系相結(jié)合

采用裝配式建造技術(shù)與鋁模+獨(dú)立支撐體系相結(jié)合，能優(yōu)化施工技術(shù)，提升工藝水平。經(jīng)實(shí)施對比，采用鋁模+獨(dú)立支撐配合裝配式施工可以減少腳手架、支撐工程，并提高工作效率；并可以實(shí)現(xiàn)模板、支撐的高周轉(zhuǎn)以降低施工成本。

2.3 裝配式建筑與BIM技術(shù)相結(jié)合

（1）三維場地布置及裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的模擬安裝。采用BIM創(chuàng)建各階段（基礎(chǔ)施工階段及主體施工階段）可視化施工平面模型，包括施工現(xiàn)場主要出入口、臨時施工道路、材料堆場、周轉(zhuǎn)場地、大型機(jī)械占位等，幫助項目進(jìn)行前期各階段場地合理規(guī)劃，大大提高管理的效率，模擬各種工況現(xiàn)場的布置情況，提前模擬裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的安裝過程，避免施工場地內(nèi)工種間的影響導(dǎo)致施工阻滯。

（2）輔助圖紙會審。各專業(yè)BIM模型搭建過程等同于設(shè)計圖紙全方位核查過程，基于BIM模型評估設(shè)計圖紙質(zhì)量，對于圖紙存在錯、漏、碰時提交碰撞報告，包括土建專業(yè)問題以及機(jī)電專業(yè)問題，可以通過分析確認(rèn)施工可優(yōu)化內(nèi)容。

2.4 采用可追溯信息化管理技術(shù)

構(gòu)件生產(chǎn)單位可采用構(gòu)件管理系統(tǒng)，通過創(chuàng)建項目信息、客戶信息，導(dǎo)入構(gòu)件臺賬、生產(chǎn)構(gòu)件清單等資料，創(chuàng)建生產(chǎn)任務(wù)，生成排產(chǎn)計劃，打印出構(gòu)件二維碼。生產(chǎn)過程中二維碼添加生產(chǎn)記錄和質(zhì)檢信息，信息化二維碼貫穿生產(chǎn)→質(zhì)檢→出入庫整個過程。每一塊出場預(yù)制構(gòu)件均掛一塊專屬二維碼，可以查詢預(yù)制構(gòu)件的各類信息，如圖紙中的樓棟號、型號、使用部位、規(guī)格尺寸、生產(chǎn)日期等。這樣既有利于指導(dǎo)現(xiàn)場施工，也方便后期維護(hù)，為裝配式建筑管控提供了極大的便捷。

2.5 減少建筑垃圾與環(huán)境污染

預(yù)制構(gòu)件在工廠集中化生產(chǎn)，提高模具使用效率，減少模板消耗；建筑垃圾統(tǒng)一收集分類，經(jīng)處理后應(yīng)用于承重構(gòu)件的原材料使用。采用預(yù)制件的建筑工地現(xiàn)場作業(yè)量明顯減少，粉塵污染、噪音污染顯著降低。PC構(gòu)件因其具有較好的外觀質(zhì)量，現(xiàn)場可免除二次抹灰等工作，并減少施工現(xiàn)場大量的濕作業(yè)，減少了建筑垃圾、廢水等對環(huán)境的污染。

3 裝配式建筑管控中存在的問題及解決方案

3.1 設(shè)計管理方面

3.1.1 存在的問題

（1）裝配式建筑涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、水電、精裝等不同專業(yè)，各專業(yè)設(shè)計部門大多只考慮其自身專業(yè)的要求，各專業(yè)間的信息交流不順，容易造成圖紙的錯、漏、碰，造成返工或工期延誤。

（2）裝配式建筑對從業(yè)人員的技術(shù)管理能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求較高，建設(shè)單位缺少有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的管理人員，難以全面考慮各專業(yè)設(shè)計的要求，因此難以對各設(shè)計部門做到系統(tǒng)性的交底協(xié)調(diào)，容易造成發(fā)現(xiàn)問題后圖紙不斷調(diào)整，導(dǎo)致后期現(xiàn)場管理困難重重。

（3）裝配式建筑圖紙設(shè)計深度不足，設(shè)計過程中未能考慮現(xiàn)場施工預(yù)埋等問題，例如幕墻龍骨預(yù)埋、塔吊附墻預(yù)埋、腳手架連墻件預(yù)埋等問題。裝配式建筑圖紙設(shè)計深度達(dá)不到項目需求，生產(chǎn)出的PC構(gòu)件將造成預(yù)埋件難以實(shí)施，給現(xiàn)場施工造成較大困難。

3.1.2 解決方案

作為一個系統(tǒng)工程，裝配式建筑應(yīng)樹立管理前移、技術(shù)先行、協(xié)同設(shè)計、進(jìn)度可控的產(chǎn)業(yè)化理念。

（1）建設(shè)單位項目啟動后，篩選有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計單位，符合國家及地方相關(guān)規(guī)范基礎(chǔ)上，強(qiáng)化工程建設(shè)中的設(shè)計管理，協(xié)調(diào)各專業(yè)統(tǒng)一開展一體化設(shè)計，用“系統(tǒng)集成”的設(shè)計思維開展相關(guān)工作，以保證圖紙設(shè)計的進(jìn)度和質(zhì)量滿足實(shí)際需求。

（2）建設(shè)單位設(shè)計管理人員應(yīng)提前熟悉當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)政策、熟記土地出讓合同里項目規(guī)劃設(shè)計的條款，并熟悉單位自身的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便更好地向設(shè)計單位傳遞正確的當(dāng)?shù)卣咝畔⒑拖嚓P(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）設(shè)計單位在設(shè)計過程中應(yīng)堅持“建筑系統(tǒng)工程”的基本觀點(diǎn)，加強(qiáng)各專業(yè)間的配合，對設(shè)計中可能出現(xiàn)的錯、漏、碰等實(shí)際問題進(jìn)一步規(guī)范優(yōu)化；運(yùn)用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，建立建筑、結(jié)構(gòu)模數(shù)協(xié)調(diào)規(guī)則，盡量少規(guī)格、多組合的原則，通過模數(shù)協(xié)調(diào)、組合實(shí)現(xiàn)設(shè)計產(chǎn)品的多樣化。在工程建設(shè)初期，各方通過圖紙會審及技術(shù)交底等多種方式熟悉施工圖紙和方案，由專業(yè)人員進(jìn)行作業(yè)指導(dǎo)等形式，使工程建設(shè)推進(jìn)順利及建設(shè)效果和效益得到滿足。

3.2 施工管理方面

3.2.1 存在的問題

（1）由于裝配式建筑的推廣時間較短，做過裝配式建筑的施工單位不多，這導(dǎo)致很多施工單位缺少有經(jīng)驗(yàn)的裝配式管理人員，滿足不了現(xiàn)場管理需求[2]。

（2）裝配式建筑施工對施工工藝要求很高，例如裝配式吊裝工、裝配式注漿工，這些工種需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)后持證上崗；目前此類工種較少，這使現(xiàn)場需要花費(fèi)較大的成本才能找到滿足需求的工人。

（3）城市中建筑項目普遍占地面積小，且需設(shè)計地下室；但建設(shè)單位需加快資金回籠，這要求項目現(xiàn)場先施工樓棟主體。地下向地上施工轉(zhuǎn)換階段，未能及時建成主體外地下室頂板，導(dǎo)致沒有理想的施工道路和材料堆場，易對施工進(jìn)度造成影響。此外，裝配式建筑工程現(xiàn)場對大型塔吊較依賴，由于預(yù)制構(gòu)件普遍較重，這就要求施工單位要選擇大型塔吊，且塔吊吊臂需覆蓋到棟樓的任何部位，才能保證每一塊裝配式構(gòu)件安全地吊裝到對應(yīng)的位置。這也導(dǎo)致現(xiàn)場場地布置較困難、塔吊布置較密集，施工過程中存在塔吊碰撞的風(fēng)險。

（4）隨著裝配式建筑的推廣和應(yīng)用，其質(zhì)量相關(guān)的問題也在慢慢顯露，例如，裝配式構(gòu)件和現(xiàn)澆混凝土交接處的冷縫易造成后期局部開裂，裝配式建筑注漿不飽滿而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)連接部位的安全問題，此類問題是當(dāng)下裝配式建筑面臨的較大難題。

3.2.2 解決方案

（1）通過鋁合金模板與PC構(gòu)件的施工結(jié)合技術(shù)，優(yōu)化模板支撐體系，使模板拆裝簡單易學(xué)。同時施工單位注重自有職工的職業(yè)繼續(xù)教育，要有培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人員的意識。

樓板模板采用鏤空的形式進(jìn)行布置，減少模板的使用面積節(jié)約成本，并且可以加快施工的速度。同時應(yīng)用鋁合金模板的優(yōu)勢如下：①自身重量輕、抗彎曲強(qiáng)度優(yōu)良、剛度高，是目前重量最輕的模板，因此施工作業(yè)時不需要輔助吊裝等設(shè)備；②拼裝和分拆作業(yè)工藝簡單，對技術(shù)要求不高，尤其是在拆模系統(tǒng)部分，快拆效果好；③鋁合金模板在規(guī)范作業(yè)情況下，可進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用，均攤成本低；④在混凝土澆筑時應(yīng)用鋁模，其飾面效果符合相關(guān)技術(shù)要求，在達(dá)到封頂標(biāo)準(zhǔn)后，即可進(jìn)行裝修，不僅能夠節(jié)省施工成本，整體工期也相應(yīng)縮短；⑤作業(yè)規(guī)范要求簡單且安全性高，滿足倡導(dǎo)的綠色建筑作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）PC構(gòu)件工廠化生產(chǎn)，可有效降低施工現(xiàn)場工作強(qiáng)度。企業(yè)也可與大學(xué)或者高等職業(yè)教育學(xué)校相接軌，根據(jù)實(shí)際需求積極建設(shè)相關(guān)的職業(yè)培訓(xùn)教育基地，加大培養(yǎng)裝配式建筑職業(yè)人才的力度。構(gòu)件在工廠集中生產(chǎn)，大量工作機(jī)械化自動完成，現(xiàn)場有效拼裝，降低工人的勞動強(qiáng)度和安全事故發(fā)生率。

（3）基于BIM與PC構(gòu)件的結(jié)合技術(shù)，進(jìn)行科學(xué)合理的場地布置、塔吊選型、模擬吊裝等。

例如，水晶沂庭住宅小區(qū)項目裝配式建筑為1#、2#、3#、5#樓，且此四棟樓呈一字排開位于場地南側(cè)，水晶沂庭樓施工總平面布置圖見圖1。在1#、2#、3#、5#樓四棟樓南側(cè)圍墻邊各設(shè)一處構(gòu)件堆場。根據(jù)BIM模型對塔吊平面布置進(jìn)行繪制及通過計算各PC構(gòu)件的重量對塔吊進(jìn)行選型，預(yù)制構(gòu)件從2～17層，預(yù)制構(gòu)件每片重量為0.49～2.52t。

圖1 水晶沂庭樓施工總平面布置圖

以最不利因素考慮，2#樓塔吊臂長38m，二層裙樓屋面均能滿足吊裝范圍，并且最遠(yuǎn)吊裝距離為34m，根據(jù)模擬所選用的塔吊參數(shù)，在35m的位置可以吊重3.26t，滿足吊裝要求。同時通過BIM技術(shù)推演吊裝過程，合理地安裝預(yù)制構(gòu)件堆碼與裝車順序，實(shí)現(xiàn)吊裝的連續(xù)性，以提高安裝效率，并且構(gòu)件堆場避開主體地下室，避免了過量堆載對地下室結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞的風(fēng)險。

（4）針對裝配式建筑的質(zhì)量安全問題，目前建筑行業(yè)雖然推出了不少指導(dǎo)意見，首要的還是施工單位選用合理的施工工藝，并編制詳細(xì)的各類專項方案，防止質(zhì)量問題的產(chǎn)生。例如PC構(gòu)件與鋁合金模板的結(jié)合技術(shù)，能有效處理混凝土漏漿通病。鋁模安裝完成后對模板進(jìn)行調(diào)平，支撐體系及模板安裝經(jīng)過驗(yàn)收后再開始進(jìn)行預(yù)制板的吊裝工作，這樣能大大提高預(yù)制板與梁的澆筑質(zhì)量。其次，可采用增強(qiáng)裝配式預(yù)制構(gòu)件中連接件的強(qiáng)度、套筒的強(qiáng)度等方法。最后，必須緊跟國家相應(yīng)的政策、規(guī)范等要求，不斷提高工藝水平，甚至可以制定更高要求的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來完善自身的質(zhì)量安全體系。

4 結(jié)束語

在國家大力倡導(dǎo)的綠色、低碳發(fā)展理念助推下，雖然目前裝配式建筑的發(fā)展處于初期階段，但裝配式建筑的發(fā)展在政策支持上擁有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。裝配式建筑將是建筑行業(yè)發(fā)展的主要方向，政府出臺的裝配式建筑相關(guān)規(guī)范仍在完善中，這也促使裝配式建筑的相關(guān)參建單位可以積極探索新的管控模式和工藝方法，建立高效的項目協(xié)同工作機(jī)制，確定最優(yōu)的裝配式建筑技術(shù)實(shí)施方案。只有加強(qiáng)對裝配式建筑體系的研究，積極通過創(chuàng)新科技，應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，才能使建筑行業(yè)更加健康地發(fā)展。