預(yù)制裝配式建筑在我國(guó)的發(fā)展探析

張 延 程秋月

（滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 安徽滁州 239000）

預(yù)制裝配式混凝土建筑是指建筑的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、設(shè)備與管線系統(tǒng)的主要部分采用配飾混凝土建筑是指預(yù)制構(gòu)（部）件部品集成裝配建造的建筑，包括裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)建筑、全裝配混凝土結(jié)構(gòu)建筑等。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)做了大量的研究工作，并開(kāi)發(fā)了多種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，主要包括裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)、裝配式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、裝配式混凝土框剪結(jié)構(gòu)、裝配式混凝土預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)等[1]。

1 預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程

裝配式混凝土建筑起源于歐洲，20世紀(jì)初受工業(yè)革命的影響，大批農(nóng)民向城市集中，導(dǎo)致城市化急速發(fā)展；二戰(zhàn)后，原有的住宅遭到嚴(yán)重破壞，數(shù)量上無(wú)法滿足大批復(fù)原軍人的使用要求，短時(shí)間內(nèi)要求盡快建好大量住宅。為此，他們采用工業(yè)化的裝配手法大批量的建造生產(chǎn)住宅，并逐步形成住宅用構(gòu)件和部品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、專業(yè)化、商品化、社會(huì)化。德國(guó)和波蘭20世紀(jì)80年代，裝配式住宅建筑比例已達(dá)到80%。

我國(guó)預(yù)制裝配式建筑起步較晚，直到在21世紀(jì)初，根據(jù)我國(guó)建筑業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展要求，加大節(jié)能環(huán)保，建設(shè)的效率和標(biāo)準(zhǔn)化，政府開(kāi)始倡導(dǎo)發(fā)展預(yù)制裝配式建筑，與此相關(guān)的一些研究才真正展開(kāi)。目前，在政府的積極引導(dǎo)下，大型開(kāi)發(fā)商的參與下，已經(jīng)建成了不少預(yù)制裝配建筑，例如北京的中糧假日風(fēng)景、北京半步橋公租房、青島即墨新城居住區(qū)、大連萬(wàn)科城、沈陽(yáng)萬(wàn)科春河里、合肥濱湖潤(rùn)園居住區(qū)等諸多代表性的建筑。其中在北京為8度區(qū)，最高預(yù)制裝配式建筑高度為80m，沈陽(yáng)為7度區(qū)，預(yù)制裝配式最高建筑高度達(dá)到100m[2]。

2 預(yù)制裝配式建筑優(yōu)勢(shì)

裝配式建筑、建筑工業(yè)化及住宅產(chǎn)業(yè)化三者緊密相關(guān)，發(fā)展裝配式建筑對(duì)于住宅產(chǎn)業(yè)化意義非凡。相較于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)制裝配式建筑具有一定的優(yōu)勢(shì)。

（1）裝配式建筑改變傳統(tǒng)建筑業(yè)落后的生產(chǎn)方式：①傳統(tǒng)的現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)支撐模板、綁扎鋼筋、混凝土澆筑、振搗、構(gòu)件養(yǎng)護(hù)等原來(lái)需要靠手工操作的工作均可由機(jī)械完成；②傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)中墻板、樓板、梁柱、樓梯、陽(yáng)臺(tái)等構(gòu)件的制作可由工地現(xiàn)場(chǎng)搬到在工廠完成；③原來(lái)施工現(xiàn)場(chǎng)的農(nóng)民工變身產(chǎn)業(yè)工人，工作環(huán)境大大改善，安全事故將大大減少；④技術(shù)工人變身操作工人，技術(shù)準(zhǔn)入門檻大幅降低，企業(yè)負(fù)擔(dān)減輕。

（2）由于裝配式建筑的構(gòu)配件在工廠生產(chǎn)，不受天氣因素影響，構(gòu)配件的質(zhì)量完全按照工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量控制體系進(jìn)行控制，同時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量大大減少，不可控風(fēng)險(xiǎn)大幅減低。相對(duì)而言，裝式建筑實(shí)現(xiàn)了建筑流程完全可控。據(jù)統(tǒng)計(jì)，預(yù)制裝配式建筑的施工周期是傳統(tǒng)建筑方式的1/3左右，高層建筑含精裝修可在一年以內(nèi)完成；同時(shí)也可以盡可能的避免房屋在防水、隔音、隔熱等方面的問(wèn)題。

3 預(yù)制裝配式的建筑一體化以及管理信息

裝配式混凝土建筑作為建筑工業(yè)化的核心技術(shù)體系，具備建筑工業(yè)化的基本特征，即建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、裝修一體化以及管理信息化。

（1）裝配式建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是建筑工業(yè)化的前提。建筑設(shè)計(jì)師在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，選用標(biāo)準(zhǔn)化的尺寸和模數(shù)。首先選擇構(gòu)件庫(kù)，設(shè)計(jì)平臺(tái)包含陽(yáng)臺(tái)、樓梯、空調(diào)板等參數(shù)化構(gòu)件，可以通過(guò)調(diào)整參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的智能匹配，適應(yīng)層高或開(kāi)間進(jìn)深的不一致。其次就是裝配式方案的確定。方案包括模型的來(lái)源，結(jié)構(gòu)模型和建筑模型可以來(lái)源于建筑的方案，也可以直接從外部導(dǎo)入。第三個(gè)就是深化拆分?？梢钥梢暬倪M(jìn)行拆分設(shè)計(jì)及拆分的調(diào)整，同時(shí)提供了非常便捷的一些拆分手段和工具。傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)是一家單位做，加工、安裝是另外一家單位做，他們之間實(shí)際上是形成了一種信息的隔離，BIM的最大價(jià)值在于他的全過(guò)程的應(yīng)用。其實(shí)工廠的生產(chǎn)自動(dòng)化程度是非常高的，但是因?yàn)樵O(shè)計(jì)交付的只是圖紙，加工的時(shí)候只能根據(jù)圖紙人工錄入進(jìn)行機(jī)械化的生產(chǎn)。使用BIM技術(shù)以后，這些數(shù)據(jù)可以直接傳送給工廠生產(chǎn)的管理系統(tǒng)，生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)不同的鋼筋形狀輸送給不同的鋼筋加工設(shè)備，結(jié)構(gòu)外形尺寸輸送給工廠的劃線設(shè)備，就是哪些地方要支模，哪些地方要開(kāi)孔，哪些地方要留線盒，然后給他畫(huà)出來(lái)?；炷翑?shù)據(jù)輸送給混凝土澆注設(shè)備，混凝土的量可以算的非常精細(xì)。BIM全過(guò)程應(yīng)用可以大大提供工廠加工效率并減少錯(cuò)誤。最終設(shè)計(jì)階段以后還是進(jìn)行圖紙的交付，可以基于BIM的拆分結(jié)果，自動(dòng)生成全套的構(gòu)件加工詳圖。

（2）構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化。構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化是建筑工業(yè)化的必要條件。建立梁、板、柱、墻等標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件體系，保溫、隔熱和防水等裝飾建材標(biāo)準(zhǔn)化方法，發(fā)展相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工廠。接收設(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)經(jīng)核對(duì)無(wú)誤后，構(gòu)配件生產(chǎn)廠家開(kāi)始制作模具、彎制鋼筋并拌制混凝土。鋼筋、模具及預(yù)留孔洞核對(duì)后，進(jìn)行混凝土自動(dòng)澆筑、振搗并進(jìn)行蒸汽養(yǎng)護(hù)，脫模后堆場(chǎng)存放并根據(jù)裝配進(jìn)度運(yùn)輸至工地現(xiàn)場(chǎng)。

（3）施工裝配化。施工裝配化是建筑工業(yè)化的核心。預(yù)制裝配式建筑要求施工前進(jìn)行合理的施工組織設(shè)計(jì)和安排，重點(diǎn)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，提高現(xiàn)場(chǎng)工作效率。首先是施工現(xiàn)場(chǎng)的構(gòu)件存放。施工單位根據(jù)施工進(jìn)度情況安排構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)，并根據(jù)構(gòu)件裝配順序合理地對(duì)進(jìn)場(chǎng)構(gòu)件進(jìn)行存放。存放過(guò)程中應(yīng)做好構(gòu)配件成品保護(hù)。第二步根據(jù)墻板位置進(jìn)行放線定位，同時(shí)使用鋼板模板對(duì)鋼筋位置進(jìn)行調(diào)整，便于預(yù)留鋼筋插入套筒。第三步進(jìn)行墻板吊裝。吊裝過(guò)程中應(yīng)確認(rèn)吊點(diǎn)位置，避免受力不均造成構(gòu)配件損壞。預(yù)留鋼筋插入套筒后，對(duì)墻板的垂直度進(jìn)行調(diào)整，并使用支撐系統(tǒng)對(duì)墻板進(jìn)行固定。第四步對(duì)墻板與樓板連接部位進(jìn)行座漿施工，達(dá)到一定強(qiáng)度后，對(duì)鋼筋套筒連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行高壓灌漿處理，灌漿料采用高強(qiáng)度水泥基材料，灌漿料具有自流性好，快硬、早強(qiáng)、高強(qiáng)、無(wú)收縮、微膨脹。鋼筋套筒灌漿連接方式等同現(xiàn)澆連接，安全可靠，滿足抗震要求。第五步預(yù)制剪力墻與剪力墻之間暗柱處鋼筋綁扎以及模板支設(shè)，模板可采用鋁合金或鋼材材質(zhì)。第六步進(jìn)行疊合樓板支撐體系架設(shè)和疊合樓板吊裝并綁扎疊合板鋼筋，最后完成混凝土澆筑施工。

（4）裝修一體化。裝修一體化是建筑工業(yè)化的必然趨勢(shì)。通過(guò)整體設(shè)計(jì)，施工，售中跟蹤，工程監(jiān)理監(jiān)督，交叉作業(yè)協(xié)調(diào)，售后服務(wù)等過(guò)程，使整個(gè)裝修過(guò)程變得科學(xué)合理。一站式的服務(wù)，讓裝修變得省心、省時(shí)、省力更省錢，工廠化生產(chǎn)和機(jī)械化施工，使裝修現(xiàn)場(chǎng)更環(huán)保和清爽。

（5）管理信息化。管理信息化是建筑工業(yè)化的內(nèi)在要求，將建筑信息模型（BIM）技術(shù)在裝配式建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、施工、運(yùn)維等全壽命周期建設(shè)過(guò)程中投入運(yùn)用，將有助于全面實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目信息的無(wú)障礙交流。

4 預(yù)制裝配式建筑發(fā)展遇到的問(wèn)題

目前我國(guó)預(yù)制裝配（以下簡(jiǎn)稱PC）主要使用在住宅建筑和公共建筑中。根據(jù)近幾年全國(guó)各省市項(xiàng)目建設(shè)項(xiàng)目總體數(shù)據(jù)表明，其工程造價(jià)依然普遍高于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。北京市《關(guān)于確認(rèn)保障性住房實(shí)施住宅產(chǎn)業(yè)化增量成本的通知》，預(yù)制裝配式保障性住房的產(chǎn)業(yè)化增量成本參考值分別為436元/m2（高度60m以上，包括預(yù)制外墻）、409元/m2（高度60m以下，包括預(yù)制外墻）、115元/m2（高度60m以上，不包括預(yù)制外墻）[3]。預(yù)制裝配式建筑發(fā)展相對(duì)緩慢的主要原因還是項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，具體原因如下：

4.1 建筑材料使用較多

以預(yù)制裝配式剪力墻住宅為例，為了實(shí)現(xiàn)墻體的使用功能，需要將維護(hù)、保溫及裝飾效果等多種性能于一體，相較普通現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，需要增加墻板之間的連接件，而這些連接件往往價(jià)格相對(duì)較高。此外，現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間屬于整體現(xiàn)澆，無(wú)需設(shè)置吊件和埋件，而預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間必須增加這些吊件和埋件來(lái)增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性能，這些吊件和埋件也會(huì)增加建筑造價(jià)。為了提高結(jié)構(gòu)的整體性，預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)還需要增加套筒灌漿等工藝和相應(yīng)的檢測(cè)技術(shù)，這些也會(huì)增加建筑成本。

從結(jié)構(gòu)受力角度分析，為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體性和抗震性能，往往需要多配置一些鋼筋，增減了配筋率。梁、板、柱等主要構(gòu)件尺寸也相應(yīng)增加，提高了工程造價(jià)。

4.2 結(jié)構(gòu)方案未充分發(fā)揮PC優(yōu)勢(shì)

目前我國(guó)已經(jīng)建成的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)主要采用墻構(gòu)件在工廠進(jìn)行提前預(yù)制、邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆的構(gòu)造方式。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作過(guò)程中，既有預(yù)制裝配式構(gòu)件的吊裝，又存在一定規(guī)模的現(xiàn)場(chǎng)澆筑，干濕作業(yè)交替，施工現(xiàn)場(chǎng)管理較為復(fù)雜，工期并未得到大幅度的減少。此外，在墻柱、墻梁、墻板等構(gòu)件的連接位置，受施工技術(shù)的限制，還存在一些技術(shù)難題，施工難度較大。因此，完全實(shí)現(xiàn)“像搭積木一樣建房子”的行業(yè)理想還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。

4.3 預(yù)制構(gòu)件單價(jià)性對(duì)較高

根據(jù)近幾年北京、上海，常規(guī)的生產(chǎn)鋼筋桁架板、預(yù)制墻板的預(yù)制工廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，典型的產(chǎn)量為每月4000m3、每年5萬(wàn)m3混凝土；需要250個(gè)左右操作工人；模具消耗量巨大，多為工程一次性消耗；墻板每立方米混凝土人工費(fèi)1000元左右，桁架鋼筋疊合板每立方米混凝土人工費(fèi)大概600～700元；預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)費(fèi)用每立方米混凝土100～200元。典型的產(chǎn)量為每月4000m3、每年5萬(wàn)m3混凝土；需要250個(gè)左右操作工人；模具消耗量巨大，多為工程一次性消耗；墻板每立方米混凝土人工費(fèi)1000元左右，桁架鋼筋疊合板每立方米混凝土人工費(fèi)大概600～700元；預(yù)制構(gòu)件養(yǎng)護(hù)費(fèi)用每立方米混凝土100～200元。

除了以上問(wèn)題，當(dāng)然預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)在發(fā)展過(guò)程中也還存在其他問(wèn)題，例如工程監(jiān)理工作過(guò)程。預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)中大量的預(yù)制構(gòu)件往往需要在工廠中進(jìn)行制作，理論上工程監(jiān)理人員也應(yīng)該進(jìn)入駐廠監(jiān)督，實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的監(jiān)督管理，但目前還沒(méi)有強(qiáng)制性的規(guī)范要求。此外，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督管理過(guò)程中，監(jiān)理工程師可供參考依據(jù)的行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)還上不完善，內(nèi)容還不夠詳細(xì)，要求也不明確，很難滿足新型建筑工業(yè)化發(fā)展要，因此需要重點(diǎn)解決構(gòu)件安裝監(jiān)理工程師工作依據(jù)缺乏問(wèn)題[4]。

預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)是我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，雖然目前仍存在一些問(wèn)題，但對(duì)于低多層公共建筑、工業(yè)建筑及物流等專用建筑，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步實(shí)現(xiàn)工程造價(jià)優(yōu)于現(xiàn)澆的機(jī)會(huì)還很大，國(guó)家行業(yè)應(yīng)該積極倡導(dǎo)，規(guī)范相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)等。

[1]中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2014.

[2]沈定亮.保障性住房中推廣預(yù)制裝配式住宅的可行性[J].上海建材，2015（4）：8～10.

[3]王曉鋒.淺談 PC 經(jīng)濟(jì)性及有關(guān)問(wèn)題[J].住宅與房地產(chǎn)，2017（4）：15.

[4]紀(jì)穎波，姜麗.新型建筑工業(yè)化市場(chǎng)準(zhǔn)入問(wèn)題分析——基于企業(yè)資質(zhì)管理視角[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2013（11）：15.