裝配式建筑對現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響分析

李 瑞 榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院副教授

裝配式起源于歐洲，繁榮于日本。日本是應(yīng)用裝配式建筑最早、也是最廣的國家之一，由于日本地震頻發(fā)，而裝配式建筑在應(yīng)對地震方面具有一定的優(yōu)勢，因此該建筑模式在日本比較受歡迎。改革開放后，隨著預(yù)制部品的不斷應(yīng)用和開發(fā)，預(yù)制部品建筑逐漸出現(xiàn)在中國建筑行業(yè)[1]。近年來，預(yù)制構(gòu)件建筑成為我國建筑業(yè)的主要建筑結(jié)構(gòu)，推動現(xiàn)代建筑設(shè)計的發(fā)展。裝配式建筑對于我國社會發(fā)展具有不可替代的作用。相比于傳統(tǒng)建筑來說，從施工效率、施工質(zhì)量等方面都有了明顯的提升。裝配式建筑具有較多的特性，比如環(huán)保、高效、低成本等特點，使其逐漸成為我國建筑設(shè)計的主流，并且還在通過不斷融合中國文化特色進(jìn)行創(chuàng)新。因此，理清裝配式建筑對于現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響，對于建筑企業(yè)把握裝配式建筑的內(nèi)涵，并優(yōu)化實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題，具有較大的借鑒作用。

1 裝配式建筑概述

1.1 裝配式建筑的內(nèi)涵

裝配式建筑主要是指預(yù)制裝配式建筑，就是將一部分的建筑構(gòu)件在工廠進(jìn)行預(yù)先生產(chǎn)，然后使用運輸工具將其運輸?shù)揭痪€施工現(xiàn)場，在現(xiàn)場使用專業(yè)工具將這些構(gòu)件進(jìn)行裝配，使其起到一定使用功能的建筑物[2]。這種方法十分簡便，能極大地提升效率，而且針對性較強(qiáng)。

從裝配式建筑的施工過程來看，主要分為兩個階段。一是進(jìn)行建筑構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)，預(yù)制生產(chǎn)的構(gòu)件仍舊沒有脫離傳統(tǒng)建筑材料，需要將一些鋼筋、水泥等原始材料送到工廠進(jìn)行加工，在利用相關(guān)專業(yè)設(shè)備對鋼筋水泥進(jìn)行處理后，得到混凝土建筑構(gòu)件成品，如樓梯、樓板等[3]。當(dāng)然，這些預(yù)制構(gòu)件的完成過程與傳統(tǒng)方式并沒有較大的區(qū)別，只不過是在建筑施工方案的基礎(chǔ)上，提前準(zhǔn)備一些建筑構(gòu)件的成品，沒有體現(xiàn)出裝配式建筑的真正內(nèi)涵和優(yōu)勢，要想裝配式建筑真正向著標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、合理化發(fā)展，還需要建筑設(shè)計單位結(jié)合實際情況來進(jìn)行精細(xì)設(shè)計，深入把握建筑結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，讓裝配式建筑發(fā)揮出內(nèi)在價值，滿足時代發(fā)展的需求。二是進(jìn)行裝配工作[4]。這個階段主要是在現(xiàn)場拼接預(yù)制構(gòu)件，通過運輸車將所有預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場并進(jìn)行合理堆放，然后依據(jù)設(shè)計的要求將其吊裝到合適的位置，組裝完成后再進(jìn)行測量與糾偏工作，對澆筑灌漿的地方需要進(jìn)行填縫灌漿，所有的部位都要嚴(yán)格按照設(shè)計方案的要求，最后完成整個建設(shè)。

1.2 裝配式建筑的優(yōu)勢

從裝配式建筑的內(nèi)涵來看，其主要具有兩個方面的優(yōu)勢。首先是施工效率的優(yōu)勢，相比于傳統(tǒng)施工工藝來看，裝配式建筑依據(jù)施工圖紙，提前進(jìn)行建筑構(gòu)件的準(zhǔn)備，具有較強(qiáng)的靈活性，參建單位可以將不同的建筑構(gòu)件交給不同的廠家進(jìn)行生產(chǎn)，可以在生產(chǎn)完成之后，立即送往施工現(xiàn)場進(jìn)行裝配，這極大地節(jié)省了時間，提升了效率[5]。其次，對于建筑質(zhì)量的提升也有較大的幫助，正是因為大部分的建筑構(gòu)件由不同廠家生產(chǎn)，這就給施工單位有了較多的選擇性，生產(chǎn)廠家為了保住訂單，只能對構(gòu)件進(jìn)行仔細(xì)打磨，確保構(gòu)件質(zhì)量，才能維持自身的品牌形象，獲得更多的訂單。

此外，在預(yù)制構(gòu)件到達(dá)施工現(xiàn)場之后，對構(gòu)件進(jìn)行裝配也十分輕松，這給施工人員留下了更多觀察和思考的時間，可以充分地對建筑缺陷進(jìn)行彌補(bǔ)，從而提升建筑質(zhì)量。與傳統(tǒng)工法相比，組裝工法有兩種迅速性。一種是工廠快速拼裝，另一種是當(dāng)場快速組裝。整個過程避免了傳統(tǒng)的上裝和其他步驟，可以不受天氣的影響[6]。今天，在中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，速度可以說就是金錢。在拼裝建筑的新型田園地區(qū)，建筑、建造和裝飾的綜合過程非?？欤瑤椭藗兡軌蛴米疃痰臅r間實現(xiàn)入住。

總之，相比于傳統(tǒng)施工方法來說，裝配式建筑最大的優(yōu)勢在于縮短施工時間和提升建筑質(zhì)量，利用傳統(tǒng)施工方法至少需7 ～9 d 的時間來完成每層澆筑工序，而裝配式建筑則只需要4 ～6 d 左右，這種效率上的優(yōu)勢讓裝配式建筑得到了極為廣泛的應(yīng)用。

此外，裝配式建筑符合環(huán)保理念，有效減少了環(huán)境破壞。因為建筑構(gòu)件的生產(chǎn)是在工廠中完成，所需時間較少，建筑垃圾的數(shù)量也隨之減少，而且各種各樣的噪音污染也得到了有效解決。這種施工工序完全符合環(huán)保發(fā)展理念，是建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要路徑[7]。由于零件在工廠成型，組裝現(xiàn)場的施工次數(shù)大幅減少，工作效率大幅提高。與傳統(tǒng)施工方法相比，預(yù)制裝配式建筑可節(jié)約40%以上的能源、80%的水、20%的土地以及20%的材料，這種沒有灰塵和噪音的方法實現(xiàn)了安靜的施工環(huán)境。而且比較容易被忽視的一點是，由于施工時間大大縮短，施工人員根本不需要進(jìn)行夜間施工，所造成的光污染也大大減少。

1.3 裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

從2000 年開始，我國裝配式建筑就處于飛速發(fā)展時期，關(guān)于住宅產(chǎn)業(yè)和工業(yè)化政策相繼出臺，比如2006 年建設(shè)部頒布了《國家住宅產(chǎn)業(yè)化基地實施大綱》，2008 年與日本合作開展技術(shù)研發(fā)工作，并構(gòu)建了“中日技術(shù)集成示范工程”。

在國家不斷重視的情況下，各個地方政府也紛紛響應(yīng)，特別是在一些一線城市，如北京、上海等地率先制定了相關(guān)規(guī)范。而且，在2013 年之后，國家發(fā)改委發(fā)布了《綠色建筑行動方案》，讓裝配式建筑得到了進(jìn)一步發(fā)展。此后，在綠色發(fā)展理念的驅(qū)動下，節(jié)能減排工作也逐漸實施起來，各個地方政府紛紛以保障性住房建設(shè)為抓手，先后出臺了較多支持建筑工業(yè)化發(fā)展的政策，這些政策的發(fā)布讓房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)以及預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)也大力行動起來。目前，裝配式建筑已經(jīng)不只是在城鎮(zhèn)中有所應(yīng)用，它的發(fā)展有目共睹，在符合綠色發(fā)展理念的前提下，極大便利了人們的生活，縮減了建筑成本。

2 裝配式建筑對現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響

裝配式建筑對于現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響，主要體現(xiàn)在理念、成本、施工、能耗、構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化等五個方面。

2.1 理念

裝配式建筑是建筑行業(yè)的重大變革，比較符合現(xiàn)代發(fā)展理念。目前我國正在大力提倡綠色環(huán)保發(fā)展，無論是哪個行業(yè)都需要秉持“低碳環(huán)保、減少污染”的原則，來調(diào)整自身的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。裝配式建筑的深度應(yīng)用是建筑行業(yè)的一次創(chuàng)新嘗試，也是在時代背景下必須做出的變革。相比于傳統(tǒng)建筑方式來說，裝配式建筑明顯在各個方面都進(jìn)行了污染控制如噪音污染，由于建筑構(gòu)件是在工廠內(nèi)完成生產(chǎn)，居民聽到的噪音已經(jīng)大大減少。再如建筑垃圾，傳統(tǒng)建筑方式實行的是現(xiàn)場預(yù)制、現(xiàn)場澆筑，裝配式建筑已經(jīng)在施工之前解決了預(yù)制問題和部分澆筑問題，只需要針對實際情況，來進(jìn)行測量和糾偏工作，并進(jìn)行填縫灌漿，建筑垃圾很少遺留現(xiàn)場，基本做到了無污染[8]。

此外，裝配式建筑在對建筑進(jìn)行組裝作業(yè)時，不必再搭建腳手架，也不會像傳統(tǒng)建筑那樣在施工現(xiàn)場產(chǎn)生許多建筑垃圾，導(dǎo)致周邊環(huán)境質(zhì)量差的問題。建筑構(gòu)件的工廠化與產(chǎn)業(yè)化使建筑行業(yè)施工過程中的構(gòu)件有了一樣的標(biāo)準(zhǔn)，可以對各項建筑構(gòu)件進(jìn)行通用，也可以對建筑構(gòu)件進(jìn)行回收利用，避免建筑原料的浪費，大大節(jié)約了資源與成本。除此之外，裝配式建筑的建設(shè)也大大降低了工作人員的勞動強(qiáng)度，投入的勞動人工也大幅度減少，實現(xiàn)了雙贏。

2.2 設(shè)計

裝配式建筑主要分為兩個部分，一是建筑構(gòu)件預(yù)制，二是現(xiàn)場組裝。其中每個環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格按照施工圖紙來進(jìn)行，特別是構(gòu)件預(yù)制部分，一定要十分合適細(xì)致，做到與施工圖紙標(biāo)記的比例一致，才能保證在組裝的時候不會因為出現(xiàn)比例不造成返工的現(xiàn)象。因此裝配式建筑的前期準(zhǔn)備工作十分重要，需要從建筑功能、成本、環(huán)境等多種角度來進(jìn)行綜合考慮，并聽取多方意見，來讓自身的設(shè)計方案達(dá)到完美。當(dāng)然，施工方案的規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化固然重要，但是建筑的個性化和特色化也不能丟棄，要在兩者之間取得平衡，切實地發(fā)揮出裝配式建筑的內(nèi)在價值。

2.3 成本

裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑有著本質(zhì)的區(qū)別，兩者在成本結(jié)構(gòu)上都有所不同，裝配式建筑的成本主要集中在預(yù)制構(gòu)件方面，而傳統(tǒng)建筑的成本則體現(xiàn)在多方面，成本風(fēng)險并沒有這么集中，因此具有一定優(yōu)勢。因為裝配式建筑的成本風(fēng)險范圍大大縮小，更加有利于進(jìn)行風(fēng)險管控。但是預(yù)制構(gòu)件的成本影響因素并不少，比如經(jīng)濟(jì)政策、國家稅收政策等宏觀因素，還有具體的構(gòu)件數(shù)量、尺寸、需求等微觀因素等都對其成本影響較大。此外，將預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)完畢后，在進(jìn)行現(xiàn)場裝配時，也存在著一定的人力成本，這是不可避免的。可見裝配式建筑的成本變動空間較大，但是成本風(fēng)險范圍大大縮小，從整體上來看仍具有傳統(tǒng)建筑不可比擬的成本優(yōu)勢。

2.4 能耗

針對能耗方面，傳統(tǒng)建筑方式往往是在施工完成、建筑物即將驗收時進(jìn)行總體能源消耗量，并沒有進(jìn)行預(yù)先設(shè)計。在此過程中必定會出現(xiàn)較多的能源浪費現(xiàn)象。而裝配式建筑則與此不同，在施工的初始階段就將能源消耗納入了整體考慮范圍，利用相關(guān)技術(shù)對能源消耗量有一個初步的把握，并結(jié)合現(xiàn)場施工測量數(shù)據(jù)對建筑材料進(jìn)行合理選擇，確保以最低的能耗達(dá)到最好的建筑效果，以此提升建筑的性價比[9]。裝配式建筑降低能耗的方式十分多樣，并不僅是進(jìn)行提前規(guī)劃，而是在施工過程中實行動態(tài)評價策略，在裝配過程中不斷地發(fā)現(xiàn)能耗問題，然后針對性地采取措施補(bǔ)救。從這個方面來說，裝配式建筑促使現(xiàn)代建筑設(shè)計向低能耗轉(zhuǎn)變，并灌輸了提前進(jìn)行能耗考慮的思想。

2.5 構(gòu)件產(chǎn)業(yè)化

裝配式建筑的出現(xiàn)讓構(gòu)件預(yù)制生產(chǎn)廠家得到了發(fā)展。而建筑物需求量的增大，讓這些廠家出現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)集群化的趨勢。從這方面來看，裝配式建筑對構(gòu)件廠家的影響主要體現(xiàn)在兩個方面。

一是促使其產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展。裝配式建筑需要進(jìn)行集中的構(gòu)件生產(chǎn)，生產(chǎn)模板的質(zhì)量必須要得到保證，為了保證其有序良好的發(fā)展，必須發(fā)揮市場競爭機(jī)制，讓生產(chǎn)廠家從細(xì)節(jié)入手，打造高質(zhì)量、高品質(zhì)構(gòu)件。在此過程中，廠家與廠家之間只有不斷相互借鑒，相互學(xué)習(xí)，形成產(chǎn)業(yè)集群化，才能推動自身的可持續(xù)發(fā)展，為裝配式建筑發(fā)揮內(nèi)在價值奠定基礎(chǔ)。

二是回收利用率明顯變高。正是因為產(chǎn)業(yè)集群化導(dǎo)致構(gòu)件質(zhì)量大大提升的情況下，一些構(gòu)件的零部件可以進(jìn)行重復(fù)利用，因為這些零部件同樣是采用質(zhì)量較好的部件，比如定型鋼制模板，就是一種質(zhì)量較好、價格昂貴的生產(chǎn)模板，這種模板相比于傳統(tǒng)現(xiàn)澆模板來說，利用率明顯提升了不少[10]。

3 結(jié)語

裝配式建筑的出現(xiàn)是時代發(fā)展的需求，是貫徹綠色發(fā)展理念的重要路徑。針對建筑企業(yè)，這種建筑方式極大地提升了施工效率和質(zhì)量，減少了環(huán)境污染，對現(xiàn)代建筑設(shè)計的影響也十分凸顯。當(dāng)前的建筑設(shè)計應(yīng)當(dāng)盡力吸取裝配式建筑中的部分理念，如環(huán)保理念、設(shè)計理念、成本理念等，才能讓現(xiàn)代建筑的發(fā)展趨向于多元化和多樣化，讓創(chuàng)新設(shè)計不再是一句空話。

裝配式建筑雖然比傳統(tǒng)建筑有更多優(yōu)點，但預(yù)制構(gòu)件的施工仍存在很多問題，因此需要開發(fā)新技術(shù)和新材料來解決現(xiàn)有問題。當(dāng)前中國正處于全面推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、加快新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的危機(jī)時期。預(yù)制構(gòu)件建筑以其綠色、節(jié)能、低碳的特點日益受到關(guān)注，將不斷推動建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。隨著中國科學(xué)技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，預(yù)制裝配式建筑將成為未來建筑的主要結(jié)構(gòu)形式。