淺議裝配式建筑的發(fā)展及應(yīng)用

褚菁晶

(內(nèi)蒙古建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070)

當(dāng)前中國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市建設(shè)的腳步也隨之加快。原有的建設(shè)工程現(xiàn)場(chǎng)施工模式下，需要耗費(fèi)大量的人工，施工周期也較長，施工現(xiàn)場(chǎng)不可避免地出現(xiàn)作業(yè)面臟亂、建筑垃圾堆積、環(huán)境污染嚴(yán)重等情況。同時(shí)，隨著人工價(jià)格的上漲和資源短缺情況的出現(xiàn)，建筑成本也在逐漸增加。從環(huán)境保護(hù)理念到可持續(xù)發(fā)展思想，再到當(dāng)今的生態(tài)文明建設(shè)，改革原有低效能的現(xiàn)場(chǎng)施工模式勢(shì)在必行。在這種背景下，裝配式建筑順應(yīng)時(shí)代發(fā)展要求，逐漸成為建筑市場(chǎng)的主流。

1 裝配式建筑的特點(diǎn)

裝配式建筑，就是在工廠加工制作好建筑用的構(gòu)件和配件(如樓板、墻板、樓梯、陽臺(tái)等)，再運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)，在施工現(xiàn)場(chǎng)采用現(xiàn)代化施工技術(shù)進(jìn)行裝配的建筑。

1.1 構(gòu)配件標(biāo)準(zhǔn)化

在設(shè)計(jì)要求批量建設(shè)的前提下，預(yù)制構(gòu)配件的加工制作在工廠完成，采取統(tǒng)一的設(shè)計(jì)方案和制作工藝，如外墻板、內(nèi)墻板、疊合板、陽臺(tái)、空調(diào)板、樓梯、預(yù)制梁、預(yù)制柱等均可以進(jìn)行批量的生產(chǎn)制作，從設(shè)計(jì)到制作再到質(zhì)量檢驗(yàn)都是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程。

1.2 功能現(xiàn)代化

在裝配式建筑的設(shè)計(jì)中，通常都會(huì)考慮一些現(xiàn)代化元素的設(shè)計(jì)。比如近年來我們建筑領(lǐng)域所倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保理念，在建筑照明、冬季保暖、氣溫調(diào)節(jié)等方面融入裝配式建筑的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；隔音材料的使用有效防止噪聲污染；阻燃材料的使用有效防止火災(zāi)的發(fā)生；輕質(zhì)材料的大量使用起到了抗震的作用；整體廚房和衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)，起到了方便、清潔、環(huán)保的作用。

1.3 管理信息化

裝配式建筑可利用BIM技術(shù)所建立的信息集成模型，從設(shè)計(jì)階段就開始信息化管理，有效避免設(shè)計(jì)上的缺陷；預(yù)制構(gòu)配件的生產(chǎn)制作也可以利用該模型進(jìn)行質(zhì)量控制；構(gòu)配件運(yùn)輸過程可以進(jìn)行全程跟蹤監(jiān)測(cè)；現(xiàn)場(chǎng)裝配過程則可利用該信息集成模型進(jìn)行裝配指導(dǎo)、安全監(jiān)測(cè)、質(zhì)量檢驗(yàn)等信息化管理。

1.4 裝配效率化

在工廠完成構(gòu)配件的統(tǒng)一加工制作，外觀、質(zhì)量和功能遵守統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求；再運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工作人員可以根據(jù)圖紙要求按步驟組裝，許多工序可以同時(shí)進(jìn)行，并輔之以信息管理系統(tǒng)的矯正、缺陷處理，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、及時(shí)處理問題、充分保證施工質(zhì)量。因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)不存在之前現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)配件制作的無序、混亂的狀態(tài)，效率得以有效提升。

2 裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工建設(shè)項(xiàng)目相比，裝配式建筑的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

2.1 建設(shè)周期大幅縮短

與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工模式相比，裝配式建筑的施工模式是將構(gòu)配件放到工廠去進(jìn)行加工制作，不存在現(xiàn)場(chǎng)制作工序的繁雜情況，制作好的構(gòu)配件運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，在制作和安裝過程中利用了先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)械系統(tǒng)，許多工序都可以同時(shí)進(jìn)行，生產(chǎn)效率有效提升，節(jié)約了大量時(shí)間，這就大幅地縮短了工期，也節(jié)約了建筑成本。

2.2 極大改善對(duì)環(huán)境的破壞

構(gòu)配件在工廠進(jìn)行預(yù)制，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵、噪音、建筑垃圾污染等情況；現(xiàn)場(chǎng)管理效率更高，對(duì)于保護(hù)環(huán)境、節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展有積極的影響。

2.3 避免惡劣外界條件的影響

現(xiàn)場(chǎng)露天施工時(shí)會(huì)受到雨、雪、風(fēng)等惡劣天氣條件的影響，還有可能遭遇突發(fā)情況。有時(shí)極端惡劣天氣情況和一些突發(fā)事件會(huì)給施工現(xiàn)場(chǎng)帶來停工、質(zhì)量問題返工、安全風(fēng)險(xiǎn)大等問題，而工廠進(jìn)行構(gòu)配件生產(chǎn)則無須考慮此類問題，不僅施工條件可以保障，也更加安全。

2.4 施工質(zhì)量大幅提高

在工廠進(jìn)行構(gòu)配件的加工制作，設(shè)計(jì)制作都按照施工標(biāo)準(zhǔn)有序開展，能夠有效合理地利用工廠適宜的環(huán)境、信息化的管理，避免現(xiàn)場(chǎng)制作構(gòu)配件條件的復(fù)雜多樣性，制作出來的構(gòu)配件質(zhì)量有保證。

2.5 減少建設(shè)項(xiàng)目人工成本

在工廠進(jìn)行的構(gòu)配件制作和在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的統(tǒng)一裝配工作，機(jī)械化水平較高，加上可以使用信息化管理手段提升管理效率，減少了施工現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員及管理人員的數(shù)量，這就很大程度地節(jié)約了人工成本。

3 裝配式建筑的發(fā)展

3.1 裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

裝配式建筑的起源最早可以追溯到17世紀(jì)的木結(jié)構(gòu)拼裝房。1976年，美國國會(huì)提議并通過了《國家工業(yè)化住宅建造及安全法案》，并在該年組織編寫了一系列的行業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)，一些標(biāo)準(zhǔn)沿用至今。英國也積極采取相關(guān)措施，提出了與裝配式建筑配套的綠色節(jié)能建筑措施，大力推行裝配式建筑與生態(tài)建筑的結(jié)合。日本的裝配式建筑起步也非常早，在1968年便出現(xiàn)了裝配式建筑的萌芽。進(jìn)入21世紀(jì)以來，世界各國都將裝配式建筑作為主流建筑模式推廣使用。

20世紀(jì)末至今，中國進(jìn)入建筑工業(yè)化的快速發(fā)展期，國家也出臺(tái)了一系列政策文件，推動(dòng)裝配式建筑的應(yīng)用及發(fā)展。2015年11月14日住建部出臺(tái)了《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》，計(jì)劃到2020年裝配式建筑占新建建筑的比例將達(dá)到20%以上，到2025年裝配式建筑占新建筑的比例將達(dá)到50%以上；2016年9月27日國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》，明確了大力發(fā)展裝配式建筑的重點(diǎn)區(qū)域、未來裝配式建筑占比新建筑目標(biāo)、重點(diǎn)發(fā)展城市。

2021年9月3日內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府辦公廳發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)新型建筑工業(yè)化綠色發(fā)展的實(shí)施意見》(內(nèi)政辦發(fā)〔2021〕41號(hào))，明確指出鼓勵(lì)公共建筑優(yōu)先選用裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑，積極推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅和農(nóng)房建設(shè)。2023年起，政府投資工程項(xiàng)目原則上均采用裝配式建筑，并逐年提高裝配率；到2025年，全區(qū)裝配式建筑占當(dāng)年新建建筑面積比例力爭(zhēng)達(dá)到30%以上。

3.2 裝配式建筑的發(fā)展趨勢(shì)

裝配式建筑在國家及地方政府的大力支持下，預(yù)制構(gòu)配件的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)日趨成熟，相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)日益完善，行業(yè)發(fā)展呈上升趨勢(shì)。其發(fā)展趨勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

3.2.1 在一體化與個(gè)性化之間逐步平衡。裝配式建筑在設(shè)計(jì)方面著眼于標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化以及集成化，在外觀、內(nèi)部裝飾、廚衛(wèi)、配套設(shè)施設(shè)備安裝等方面趨于統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了施工時(shí)間的有效節(jié)約及質(zhì)量的高度可控。針對(duì)建筑個(gè)性化設(shè)計(jì)發(fā)展要求，裝配式建筑也在積極尋找一體化與個(gè)性化的平衡，在一體化的同時(shí)，設(shè)計(jì)師不斷嘗試外觀、內(nèi)部裝飾的個(gè)性化設(shè)計(jì)，來滿足建筑市場(chǎng)的個(gè)性化需求。

3.2.2 建筑構(gòu)配件生產(chǎn)制作更為精細(xì)，操作規(guī)程更為嚴(yán)謹(jǐn)。從裝配式建筑的實(shí)際應(yīng)用方面來看，建設(shè)工程項(xiàng)目構(gòu)配件在工廠制作的精度要求比較高，一旦出現(xiàn)誤差就會(huì)影響現(xiàn)場(chǎng)的裝配精準(zhǔn)度。在裝配式建筑施工過程中，以及現(xiàn)場(chǎng)裝配操作過程中無序、混亂情況時(shí)有發(fā)生。鑒于此，各地方政府不但大力倡導(dǎo)裝配式建筑，也時(shí)刻關(guān)注裝配式建筑的標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量，建筑行業(yè)也在不斷努力，裝配式預(yù)制工廠也在逐步調(diào)整生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和施工工藝，在未來將會(huì)著重進(jìn)行構(gòu)配件精密度的提升，有效配合現(xiàn)場(chǎng)裝配、提升裝配式建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。高標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)程及質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段的不斷進(jìn)步，也將有效提升裝配式建筑的施工質(zhì)量。

3.2.3 配套設(shè)施設(shè)備的大量設(shè)計(jì)生產(chǎn)，使得裝配式建筑的成本大幅降低。在推廣使用、大力倡導(dǎo)裝配式建筑的背景下，原來需要專門設(shè)計(jì)生產(chǎn)的配套設(shè)施設(shè)備呈現(xiàn)出批量設(shè)計(jì)、批量生產(chǎn)的趨勢(shì)，極大地滿足了裝配式建筑施工的要求，也降低了生產(chǎn)與安裝成本。

4 裝配式建筑的有效應(yīng)用

在裝配式建筑發(fā)展過程中，如何有效利用其優(yōu)勢(shì)，改善其劣勢(shì)是關(guān)鍵。

4.1 提高裝配式建筑設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平

雖然裝配式建筑在國家和地方政府、建筑行業(yè)的支持下已經(jīng)取得了一定的發(fā)展，但是仍舊缺乏高水平的專業(yè)設(shè)計(jì)人員，而且隨著裝配式建筑市場(chǎng)占有率的提升，建筑市場(chǎng)對(duì)裝配式建筑的設(shè)計(jì)水平要求也越來高。因此，要對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)人才進(jìn)一步地培養(yǎng)，不斷提升設(shè)計(jì)人員的專業(yè)水平和職業(yè)素養(yǎng)，引進(jìn)優(yōu)秀設(shè)計(jì)人才，建立行業(yè)準(zhǔn)入制度。

4.2 加強(qiáng)裝配式建筑施工過程的人員、材料、機(jī)械管控

裝配式建筑的構(gòu)配件在工廠加工時(shí)，按照設(shè)計(jì)方案有專門的施工工藝要求，生產(chǎn)出來的構(gòu)配件精度要求比較高；在運(yùn)輸過程中也必須嚴(yán)格保障安全、時(shí)間；在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一裝配時(shí)，須嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，各節(jié)點(diǎn)必須連接緊密，保障結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。在每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格管控，對(duì)施工人員定期進(jìn)行培訓(xùn)，熟悉操作規(guī)程和規(guī)章制度；對(duì)材料和燃料動(dòng)力用量、庫存進(jìn)行數(shù)字化管理；對(duì)施工機(jī)械定期維修保養(yǎng)；建立監(jiān)督檢查制度，實(shí)現(xiàn)高效管理。

4.3 建立裝配式建筑全產(chǎn)業(yè)鏈

當(dāng)前裝配式建筑上下游企業(yè)并不特別完備，資源整合能力較差，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不完善。要解決當(dāng)前問題，就必須以設(shè)計(jì)企業(yè)為中心、構(gòu)配件工廠為基礎(chǔ)、配套設(shè)施設(shè)備企業(yè)為輔助，逐步建立布局合理的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝飾、監(jiān)理、運(yùn)維等全產(chǎn)業(yè)鏈。

5 結(jié)束語

當(dāng)前我國建筑行業(yè)的飛速發(fā)展、國家大力支持推動(dòng)著裝配式建筑的普及。雖然裝配式建筑目前尚不能解決所有問題，但以其生產(chǎn)效率更高、更利于保護(hù)環(huán)境、更安全穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)必將會(huì)得到更廣泛的推廣。