裝配式建筑助推綠色建筑發(fā)展

文／張芳菲 深圳市龍崗區(qū)節(jié)能科技與建材管理中心 廣東深圳 518172

引言：

城市化進(jìn)程不斷加快的今天，對(duì)建筑工程的需求越來越大，為更好的協(xié)調(diào)工程建設(shè)和綠色持續(xù)發(fā)展之間的關(guān)系，需要在現(xiàn)有的模式下進(jìn)行調(diào)整，選擇新的技術(shù)工藝作為支持，以較高的材料利用率為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量的建設(shè)。裝配式建筑因?yàn)楦暇G色建筑發(fā)展理念，近幾年發(fā)展尤為迅速，通過合理應(yīng)用能夠明顯縮短工程建設(shè)工期，施工過程中消耗的資源量大大減少，且施工噪音小，對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響小。全面發(fā)展裝配式建筑，利用其所具有的的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，來推動(dòng)全國綠色建筑的持續(xù)發(fā)展。

1、綠色建筑發(fā)展要求

綠色建筑是堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展基本原則，在工程建設(shè)過程中，同時(shí)做好節(jié)約資源以及環(huán)境保護(hù)，降低工程建設(shè)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生的不利影響?？沙掷m(xù)發(fā)展理念的提出，對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展提出了全新的要求，不僅僅要考慮工程功能性，還要兼顧環(huán)保性，調(diào)整施工模式減少資源消耗，杜絕不必要的浪費(fèi)，減少環(huán)境的破壞，為現(xiàn)代建筑業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展提供支持。目前來看，雖然我國對(duì)于綠色建筑方面的研究越來越深入，也采取了系列的措施，但僅憑現(xiàn)有技術(shù)水平還很難完全達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)[1]。更重要的還是要打破傳統(tǒng)技術(shù)帶來的限制，結(jié)合條件進(jìn)行綜合分析，設(shè)計(jì)出更具有可行性和合理性的方案，做好各類資源的配置，推動(dòng)綠色施工作業(yè)的順利執(zhí)行。

2、裝配式建筑施工特點(diǎn)

2.1 裝配式建筑特點(diǎn)

裝配式建筑越來越常見，尤其是對(duì)于工期比較緊張的工程項(xiàng)目，選擇裝配式建筑施工技術(shù)可以進(jìn)一步提高施工效率，加快施工進(jìn)度。與以往施工模式不同的是，裝配式建筑可以在工廠進(jìn)行構(gòu)配件的加工制造，然后運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)進(jìn)行安裝，可以根據(jù)需求同步進(jìn)行構(gòu)件加工和安裝施工，大大縮減了時(shí)間成本[2]。就目前來看，受裝配式建筑安裝技術(shù)限制，多被用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)以及簡(jiǎn)易木結(jié)構(gòu)。對(duì)裝配式建筑特點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，主要包括以下幾個(gè)方面：

（1）設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙?jiān)诠S內(nèi)進(jìn)行集中加工制造，對(duì)構(gòu)件尺寸的把握更加精準(zhǔn)，可滿足構(gòu)件生產(chǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化原則。裝配式建筑內(nèi)部空間的設(shè)計(jì)靈活性更高，墻體可分為疊合墻、柱、疊合梁等構(gòu)件，打破了傳統(tǒng)施工房間布局限制。

（2）生產(chǎn)工廠化。裝配式建筑各構(gòu)件均可在工廠加工生產(chǎn)，不僅尺寸精確，而且全部利用先進(jìn)的儀器進(jìn)行生產(chǎn)和上色噴涂，完全實(shí)現(xiàn)建筑工程的高質(zhì)量建設(shè)。通過工廠集中生產(chǎn)，消除了材料以及結(jié)構(gòu)之間的影響，材料保溫隔熱、耐火性和抗凍性均可以達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[3]。預(yù)制加工的構(gòu)配件運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)進(jìn)行安裝，不僅效率高，而且現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備的材料大大減少，現(xiàn)場(chǎng)更加干凈整潔，避免了對(duì)施工作業(yè)的影響，在提高材料利用率的同時(shí)，降低了對(duì)周邊環(huán)境的影響，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

（3）安裝高效化。相比傳統(tǒng)建筑工程，裝配式建筑的整體質(zhì)量明顯減小，對(duì)地基基礎(chǔ)的要求更低，直接按照?qǐng)D紙對(duì)運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)的構(gòu)配件進(jìn)行組裝即可。裝配式建筑安裝難度小，對(duì)施工人員的現(xiàn)場(chǎng)施工技能要求低，對(duì)人力物力的需求性低。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)減少，施工噪音較低，更符合綠色施工要求。裝配式建筑施工更容易管理，只需要按照順序完成各配件的安裝即可，連接的精確性比較高，在保證施工質(zhì)量的同時(shí)，利用更短的時(shí)間完成工程建設(shè)。

（4）功能現(xiàn)代化。裝配式建筑施工技術(shù)在不斷地更新，在節(jié)能、抗震以及智能化等方面均具有現(xiàn)代化功能特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)綠色施工，可選擇新型環(huán)保材料，杜絕資源浪費(fèi)的同時(shí)，還可以達(dá)到更好的保溫隔熱效果，使得屋頂以及外墻等結(jié)構(gòu)均具有良好的保溫特性。在搭配使用現(xiàn)代供熱、制冷技術(shù)，節(jié)能降耗的同時(shí)滿足居住要求。并且，因?yàn)闃?gòu)配件制造材料質(zhì)量小，建筑整體重量降低，裝配式連接的框架剪力墻體系結(jié)構(gòu)的抗震性能更高。在現(xiàn)場(chǎng)組裝施工時(shí)，還應(yīng)用了信息傳輸與接收技術(shù)，在設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)智能化控制系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)的支持下，可以做到施工過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)整不規(guī)范行為，達(dá)到更好的施工效果[4]。

2.2 裝配式建筑技術(shù)優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑的核心在于預(yù)制件的規(guī)模化生產(chǎn)和系統(tǒng)化的組裝，整個(gè)流程均可以進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)管和優(yōu)化，保證了高質(zhì)量的施工建設(shè)。對(duì)于通用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以利用模具進(jìn)行大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)成本可以進(jìn)一步減少。并且，工廠化集中生產(chǎn)，對(duì)廢棄物的處理也更為專業(yè)，具有更強(qiáng)的環(huán)保性，減少了施工過程的噪聲污染與粉塵污染。相比傳統(tǒng)建筑施工，裝配式建筑具有更多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，可體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）工期短

現(xiàn)澆式建筑工程施工周期比較長(zhǎng)，需要分別進(jìn)行主體和各結(jié)構(gòu)的施工，按照由下往上的順序進(jìn)行各樓層的施工，每層所花費(fèi)的時(shí)間均在一周以上。同時(shí)，施工過程中也很容易受到外界因素的影響，導(dǎo)致工期延長(zhǎng)，甚至?xí)蚝笃谧汾s工期而出現(xiàn)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的情況。裝配式建筑完全避免了上述的各種問題，可根據(jù)需求同時(shí)生產(chǎn)不同類型的構(gòu)件，運(yùn)輸?shù)綀?chǎng)后只需要進(jìn)行吊裝和安裝，全程可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，效率高質(zhì)量有保障[5]。以及整個(gè)施工流程的各環(huán)節(jié)所需成本更少，勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，每層施工所需時(shí)間縮短到3～4d。

（2）成本低

裝配式建筑工程量減少，對(duì)人力的需求也有所降低，再加上現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化作業(yè)，相比傳統(tǒng)建筑的人力成本明顯減少。裝配式構(gòu)件在工廠均是流水線生產(chǎn)，機(jī)械化作業(yè)，技能性要求低，員工多需要進(jìn)行重復(fù)性工作，熟練度提高也代表著質(zhì)量的提升，避免了因?yàn)橘|(zhì)量不達(dá)標(biāo)產(chǎn)生的額外費(fèi)用?，F(xiàn)場(chǎng)安裝效率高，能夠在預(yù)定工期內(nèi)完成所有作業(yè)內(nèi)容，且對(duì)外界影響因素的抵抗力更強(qiáng)，應(yīng)對(duì)各類風(fēng)險(xiǎn)的能力高，實(shí)際成本能夠更好的控制在預(yù)算以內(nèi)。

（3）節(jié)能降耗

建筑工程建設(shè)需要大量的材料作為支持，尤其是現(xiàn)在工程規(guī)模的不斷增大，對(duì)材料的需求量更大，相應(yīng)的施工產(chǎn)生的浪費(fèi)也就越多。裝配式建筑可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，大大減少了材料的浪費(fèi)，并且模具還可以做到重復(fù)使用?，F(xiàn)澆施工存在著大量的濕作業(yè)，對(duì)水資源的浪費(fèi)比較嚴(yán)重。再加上模板、腳手架等設(shè)備，需要用到大量的鋼材與木材。裝配式建筑完全改變了這一施工模式，現(xiàn)場(chǎng)所用材料大大減少，施工工藝更加簡(jiǎn)單，噪聲和粉塵的問題得到有效解決，更好的達(dá)到了綠色施工的效果。

（4）質(zhì)量高

所有工廠生產(chǎn)的預(yù)制裝配式構(gòu)件均要接受嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè)，所有到場(chǎng)安裝的構(gòu)件均可達(dá)到專業(yè)施工標(biāo)準(zhǔn)，避免了以往工程建設(shè)中因?yàn)榄h(huán)境以及人為等因素影響出現(xiàn)的質(zhì)量問題。裝配式建筑做到了質(zhì)量、成本和安全多管齊下的施工管理，提高了工程建設(shè)的綜合效益，更符合我國建筑行業(yè)綠色建設(shè)的基本理念。

3、基于綠色發(fā)展理念的裝配式建筑

3.1 一體化成套裝配

綠色建筑發(fā)展理念下的裝配式建筑施工，首先要保證所有預(yù)制構(gòu)配件質(zhì)量達(dá)標(biāo)，要提前進(jìn)行設(shè)計(jì)打樣，精準(zhǔn)把握尺寸進(jìn)行高效、高質(zhì)量生產(chǎn)，還可以根據(jù)不同建造場(chǎng)景進(jìn)行材料配比的調(diào)整，滿足不同位置施工要求。一體化成套裝配技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高施工效率，節(jié)約成本費(fèi)用，工廠生產(chǎn)也可以減少廢棄物對(duì)環(huán)境的污染。另外，還可以滿足部分建筑工程個(gè)性化的需求，定制更加簡(jiǎn)單[6]。

3.2 特殊部件預(yù)制施工

以往建筑工程施工均會(huì)提前預(yù)留出門窗洞口和空間，在完成安裝后在對(duì)多余空間進(jìn)行填補(bǔ)處理。此類工藝存在一定的概率會(huì)出現(xiàn)滲漏水問題，且后期填補(bǔ)的部分也會(huì)與原有墻漆顏色出現(xiàn)差異，在質(zhì)量與美觀方面存在一定缺陷。裝配式綠色建筑施工技術(shù)，可以在墻板預(yù)制之前留出門框位置，以及將滴水線、砌口等部位澆筑定型，全面提升工程施工質(zhì)量。

3.3 防水保溫性能優(yōu)化

裝配式建筑所有構(gòu)配件的尺寸均嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，精確性更強(qiáng)，安裝后不會(huì)出現(xiàn)滲漏等質(zhì)量問題。屋頂與房屋的防水保溫可以提前用模板進(jìn)行主體的澆鑄成型，無需分開建造，不僅可以確保兩個(gè)部分與主體結(jié)構(gòu)更加牢固的筑成一體，還可以減少多次高空作業(yè)，施工效率大大提升。另外，墻體預(yù)制生產(chǎn)時(shí)，選擇將保溫材料直接放入墻體內(nèi)部，達(dá)到更好的保溫、隔音、防火等效果[7]。

3.4 大穿插施工技術(shù)

現(xiàn)代建筑工程的功能性趨于完善，包括車庫、園林以及休閑娛樂區(qū)等多項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施，一般情況下均是在主體施工形成大致輪廓后進(jìn)行統(tǒng)一施工，以此來保證較高的施工效率。但是疊加施工往往會(huì)遺留下諸多的隱患，尤其是管理不到位出現(xiàn)的資源浪費(fèi)問題。通過大穿插施工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)建筑外圍區(qū)域進(jìn)行穿插施工，可以達(dá)到更高的施工統(tǒng)一性，獲得更高效率的施工，有利于進(jìn)一步縮短工期。

3.5 全鋼覆蓋集成式升降架支架

建筑施工作業(yè)經(jīng)常會(huì)用到腳手架，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑需要根據(jù)施工高度來搭建腳手架，不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且還需要較多的鋼材作為支持。裝配式建筑工程應(yīng)用集成式升降架支架，可以在施工區(qū)域進(jìn)行拼裝組合，所需時(shí)間更短，且可以根據(jù)需求靈活調(diào)節(jié)高度[8]。相比來講，在實(shí)際應(yīng)用中能夠達(dá)到節(jié)約人力資源和降低工作強(qiáng)度的目的。另外，升降架所使用的鋼材料可以長(zhǎng)期使用，更符合可持續(xù)發(fā)展原則。

3.6 不同結(jié)構(gòu)分項(xiàng)設(shè)計(jì)

建筑工程施工必須要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行，準(zhǔn)確把握每一項(xiàng)參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行剪力墻鋼筋放樣試驗(yàn)。比較常見的便是應(yīng)用CAD軟件來進(jìn)行構(gòu)件排列，然后對(duì)鋼筋加工進(jìn)行優(yōu)化處理，得到最佳加工方案。面對(duì)較大工程量的混凝土工程，應(yīng)分區(qū)澆筑，并做好澆筑區(qū)域數(shù)量、排列方式以及澆筑量指標(biāo)等方面的優(yōu)化。通過對(duì)鋼筋與混凝土工程的分項(xiàng)設(shè)計(jì)，能夠更好的把握好細(xì)節(jié)，做到精細(xì)化、全面化管理，在提高施工質(zhì)量的同時(shí)，減少材料的浪費(fèi)。

3.7 BIM技術(shù)深度應(yīng)用

裝配式建筑雖然施工難度有所降低，但是為有效掌握每一個(gè)施工環(huán)節(jié)，還需要選擇新興技術(shù)作為支持，指導(dǎo)每一項(xiàng)工作均可以順利進(jìn)行。BIM技術(shù)在裝配式建筑施工中應(yīng)用效果顯著，包括前期的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，以及后期的構(gòu)件安裝工藝。構(gòu)建計(jì)算機(jī)制造集成系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)到施工實(shí)施全生命周期的管理?；贐IM技術(shù)來進(jìn)行建筑施工方案的構(gòu)建，精準(zhǔn)控制每一個(gè)細(xì)節(jié)，確定適應(yīng)性最強(qiáng)的施工方案。預(yù)制裝配式構(gòu)件在工廠加工完成后運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，面對(duì)大量的相同構(gòu)件，便可以利用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。即模具設(shè)計(jì)和預(yù)制件族庫的標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一，利用BIM信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件的生產(chǎn)管理運(yùn)行模式。另外，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)，通過BIM技術(shù)可直接與上產(chǎn)廠家對(duì)接，將分散的2D圖紙集結(jié)到一個(gè)裝配模型內(nèi)，做到與廠家之間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享[9]。BIM技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)施工數(shù)據(jù)的可視化，靈活掌握每一道工序，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題均可以及時(shí)解決，達(dá)到最佳施工效果。

4、綠色裝配式建筑綜合效益指標(biāo)體系

4.1 經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)

從經(jīng)濟(jì)效益方面來研究綠色裝配式建筑的建設(shè)與發(fā)展，可以從節(jié)能性、節(jié)材性以及節(jié)水性等方面進(jìn)行。

（1）節(jié)能性。裝配式建筑施工節(jié)能性分析，應(yīng)選擇容易量化的角度進(jìn)行，例如變頻塔吊、LED燈具、變頻空調(diào)等設(shè)備的應(yīng)用。對(duì)于寒冷區(qū)域的建筑工程，預(yù)制墻體設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)，可適當(dāng)?shù)脑黾颖貙雍穸?，且窗戶采用雙層玻璃的形式。而冬暖夏熱以及炎熱的區(qū)域，保溫層則可適當(dāng)減小，以3cm為宜，或者是直接不采取保溫措施[10]。

（2）節(jié)材性。想要突出裝配式建筑節(jié)材性，就需要從傳統(tǒng)建筑材料的用量出發(fā)，結(jié)合施工模式的轉(zhuǎn)變，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。綜合建筑材料生產(chǎn)、運(yùn)輸以及應(yīng)用的整個(gè)流程，面對(duì)預(yù)制構(gòu)配件運(yùn)輸難度大、運(yùn)輸費(fèi)用高的問題，可以直接就地取材，進(jìn)一步降低材料的制作以及運(yùn)輸成本，減少環(huán)境壓力和經(jīng)濟(jì)壓力。并且，裝配式建筑工廠加工生產(chǎn)構(gòu)配件精度高，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)施工材料的浪費(fèi)。

（3）節(jié)水性

淡水資源十分稀缺，經(jīng)統(tǒng)計(jì)我國近幾年淡水資源損失嚴(yán)重，因此基于綠色建筑發(fā)展要求，在進(jìn)行裝配式建筑施工時(shí)，還需要強(qiáng)調(diào)其用水少的優(yōu)勢(shì)，逐漸取代傳統(tǒng)施工模式，減少濕作業(yè)量，合理控制現(xiàn)場(chǎng)施工用水總量[11]。裝配式建筑節(jié)水性還可以通過配備各種節(jié)水設(shè)備實(shí)現(xiàn)，進(jìn)一步節(jié)省水資源，加強(qiáng)對(duì)水資源的重復(fù)利用。

4.2 環(huán)境效益指標(biāo)

與傳統(tǒng)建筑不同的是，裝配式建筑更注重環(huán)保，更大程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，面對(duì)資源日益緊缺的情況，對(duì)環(huán)境以及不可再生資源提供了更有利的條件。

（1）噪聲等級(jí)。裝配式建筑施工工序得到了簡(jiǎn)化，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)更加簡(jiǎn)單便捷，產(chǎn)生的噪音也更少。應(yīng)用噪聲監(jiān)測(cè)儀器和噪聲等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)裝配式建筑聲環(huán)境進(jìn)行測(cè)評(píng)，然后采取系列措施進(jìn)行降噪，營造更加安靜舒適的居住環(huán)境。

（2）通風(fēng)率。建筑工程具有較高的通風(fēng)率，能夠在一定程度上減少用電量，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

（3）采光率。室內(nèi)館環(huán)境的質(zhì)量可以通過采光系數(shù)體現(xiàn)，而這也是綠色建筑建設(shè)的重要指標(biāo)之一，利用自然光代替人工照明，減少電能損耗。

（4）固體廢棄物。建筑工程施工過程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生一些固體廢棄物，相比來講裝配式建筑產(chǎn)品的應(yīng)用，大大降低了固體廢棄物的產(chǎn)生，而且各類材料的回收利用率更高，減少了材料浪費(fèi)與環(huán)境污染。

結(jié)語：

裝配式建筑更符合綠色建筑發(fā)展理念，相比傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)也具有諸多的優(yōu)勢(shì)。但是就目前來看，裝配式建筑在取得成就的同時(shí)也存在諸多的不足，還需要我們繼續(xù)進(jìn)行研究，爭(zhēng)取將其所具有的優(yōu)勢(shì)更有效的發(fā)揮出來，推動(dòng)我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。