從不同角度淺析建筑工業(yè)化中的幾個(gè)重要問題

夏雪嬌

摘 要：在我國，上個(gè)世紀(jì)70年代“建筑工業(yè)化”就已經(jīng)被提出，迄今已有40多年的歷史。隨著我國“生態(tài)文明建設(shè)”的不斷發(fā)展，建筑工業(yè)化的熱度不斷增加，各方對其定義提出了不同說法，甚至在名稱上都不斷創(chuàng)新，出現(xiàn)了建筑產(chǎn)業(yè)化、建筑現(xiàn)代化等對建筑工業(yè)化升級的新名詞。本文在參考眾多定義的基礎(chǔ)上，選擇其中最形象的定義予以敘述：建筑工業(yè)化指通過現(xiàn)代化的制造、運(yùn)輸、安裝和科學(xué)管理的大工業(yè)生產(chǎn)方式，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)居住建筑、公共建筑、工業(yè)建筑、城市基礎(chǔ)設(shè)施等建筑物的建造[1]。其主要標(biāo)志是建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件部品化，施工機(jī)械化和管理信息化。據(jù)測算，與傳統(tǒng)方式相比，建筑工業(yè)化可以減少施工過程中的用水量60%以上、材料浪費(fèi)20%以上、建筑垃圾約80%、建造綜合能耗70%；據(jù)香港房屋署在15年內(nèi)對473棟住宅的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，建筑工業(yè)化所建造的房屋可降低建筑后續(xù)維護(hù)費(fèi)用95%左右[2]?？梢姡ㄖI(yè)化對建筑全生命周期中的節(jié)材、節(jié)水、節(jié)能和環(huán)保等方面都有著十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：總承包模式；設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；施工應(yīng)用

引言

當(dāng)前，我國建筑工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展較快，但在發(fā)展過程中還存在著一定的問題，如設(shè)計(jì)與施工不協(xié)調(diào)、建筑標(biāo)準(zhǔn)化工作滯后、設(shè)計(jì)呆板、部件標(biāo)準(zhǔn)化和通用化程度低、施工機(jī)械化和合理化程度不高、施工過程中管理不到位等。下面就分別從工程承包模式、設(shè)計(jì)及施工角度簡要分析建筑工業(yè)化過程中幾個(gè)需要重點(diǎn)注意的問題。

一、建設(shè)項(xiàng)目工程總承包模式對于建筑工業(yè)化的重要意義

建筑業(yè)的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式是設(shè)計(jì)單位根據(jù)工程勘察報(bào)告和設(shè)計(jì)任務(wù)書，依照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)和機(jī)電的設(shè)計(jì)并出具施工圖紙，施工單位根據(jù)施工圖紙組織人員、材料、設(shè)備進(jìn)行露天施工、手工作業(yè)完成建筑產(chǎn)品的生產(chǎn)，設(shè)計(jì)階段和施工階段是相互分離的。建筑工業(yè)化則將設(shè)計(jì)和施工作為一個(gè)整體考慮，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，在工廠內(nèi)進(jìn)行構(gòu)件和部品生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配完成建筑產(chǎn)品生產(chǎn)[3]。

建設(shè)項(xiàng)目總承包模式的基本出發(fā)點(diǎn)就是借鑒工業(yè)生產(chǎn)組織的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)生產(chǎn)過程的組織集成化，以克服由于設(shè)計(jì)與施工分離致使投資增加、設(shè)計(jì)與施工的不協(xié)調(diào)而影響建設(shè)進(jìn)程等弊病。其核心是通過設(shè)計(jì)與施工過程的組織集成，促進(jìn)設(shè)計(jì)與施工的緊密結(jié)合，達(dá)到為建設(shè)項(xiàng)目增值的目的。這和建筑工業(yè)化的思路切實(shí)對應(yīng)，在建筑工業(yè)化的過程中采用建設(shè)項(xiàng)目工程總承包模式可以達(dá)到事半功倍的效果。

國際上項(xiàng)目總承包的組織有如下幾種可能的模式[4]：

1、一個(gè)組織（企業(yè)）既具有設(shè)計(jì)力量，又具有施工力量，由它獨(dú)立地承擔(dān)建設(shè)項(xiàng)目工程總承包的任務(wù)（在美國這種模式較為常用）；

2、由設(shè)計(jì)單位和施工單位為一個(gè)特定的項(xiàng)目組成聯(lián)合體和合作體，以承擔(dān)項(xiàng)目總承包的任務(wù)（在德國和一些其他歐洲國家這種模式較為常用，特別是民用建筑項(xiàng)目的工程總承包往往由設(shè)計(jì)單位和施工單位組成的項(xiàng)目聯(lián)合體或合作體承擔(dān)，待項(xiàng)目結(jié)束后項(xiàng)目聯(lián)合體或合作體就解散）；

3、由施工單位承接項(xiàng)目總承包的任務(wù)，而設(shè)計(jì)單位受施工單位的委托承擔(dān)其中的設(shè)計(jì)任務(wù)；

4、由設(shè)計(jì)單位承接項(xiàng)目的總承包任務(wù)，而施工單位作為其分包承擔(dān)其中的施工任務(wù)。

在國內(nèi)，第一種模式比較常見；后三種模式可以作為設(shè)計(jì)與施工單位轉(zhuǎn)型的發(fā)展方向，也是建筑工業(yè)化發(fā)展的重要方向。

二、建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)的要點(diǎn)問題

優(yōu)秀的設(shè)計(jì)是建筑工業(yè)化施工的重要保障。在設(shè)計(jì)施工一體化的生產(chǎn)方式下，設(shè)計(jì)方案不僅要滿足結(jié)構(gòu)質(zhì)量要求，還須將構(gòu)配件標(biāo)準(zhǔn)、現(xiàn)場條件、施工技術(shù)等因素納入其中，形成傳統(tǒng)生產(chǎn)方式所不具備的優(yōu)點(diǎn)。下面就簡要說明一下建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)中需要注意的幾個(gè)問題。

1、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化是“構(gòu)件部品化、公共機(jī)械化、管理信息化”實(shí)現(xiàn)的重要前提，對建筑工業(yè)化進(jìn)程起著引領(lǐng)作用。其彌補(bǔ)了因?yàn)樵O(shè)計(jì)周期不足帶來的設(shè)計(jì)深度問題，同時(shí)還解決了很多施工工藝與施工工序的問題，減少了二次返工與維修的工作量；在節(jié)約建造成本的同時(shí)，提升了效率，節(jié)約了時(shí)間成本。在具體的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)充分重視設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化為生產(chǎn)、施工帶來的便利，同時(shí)兼顧建筑的多樣化。建筑的標(biāo)準(zhǔn)化可以理解為把建筑中那些不需要改變的或者變化不大的因素加以固定，在建筑產(chǎn)業(yè)化過程中發(fā)揮積極作用；多樣化則是把其余可變的部分作為實(shí)現(xiàn)多樣化最活躍的因素加以靈活運(yùn)用，提高建筑的美觀程度[5]。設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化可從平面設(shè)計(jì)和立面設(shè)計(jì)上分別說明。

◇平面設(shè)計(jì)

建筑模數(shù)是指在建筑設(shè)計(jì)中，統(tǒng)一選定的協(xié)調(diào)建筑尺度的增值單位。它是建筑物、建筑構(gòu)配件、建筑制品以及相關(guān)設(shè)備尺寸相互協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)，所以每項(xiàng)工業(yè)化建筑工程的啟動，都必須進(jìn)行相應(yīng)模數(shù)的分析?；径ㄐ蛦挝辉叫?，構(gòu)成的對象越豐富多樣，建筑空間的組合也越來越靈活多樣。目前世界上統(tǒng)一采用的基本模數(shù)數(shù)值用M表示，也就是1M=1000mm，我國一般采用3M為標(biāo)準(zhǔn)建筑模數(shù)[6]。以模數(shù)規(guī)定基本定型單位，對建筑部件的構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì)有利于生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)出工程所需規(guī)格的生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)建。確定基本定型單位后，工業(yè)化建筑的標(biāo)準(zhǔn)化就得到了基本程度的保證，設(shè)計(jì)任務(wù)的工作目標(biāo)就該轉(zhuǎn)向平面空間組合上。工業(yè)化建筑的平面設(shè)計(jì)不僅僅是將簡單的長方體改動拼接出幾何體，與此同時(shí)還需考慮房間的功能、尺寸形狀以及安全、衛(wèi)生、采光、通風(fēng)等要求。在進(jìn)行平面組合時(shí)應(yīng)抓住主要矛盾，靈活布置公共走廊、樓梯間等交通聯(lián)系空間，在平面上做到標(biāo)準(zhǔn)化與多樣化的有機(jī)結(jié)合。

◇立面設(shè)計(jì)

由于標(biāo)準(zhǔn)化的要求，工業(yè)化建筑的構(gòu)件規(guī)格和模板在項(xiàng)目中是基本一致的，這樣就導(dǎo)致立面變化較少，容易使建筑過于呆板或千篇一律。因此，應(yīng)在不影響標(biāo)準(zhǔn)化的前提下，注意建筑立面的藝術(shù)加工和細(xì)部處理，使建筑呈現(xiàn)出多樣化的形態(tài)。如：建筑物的屋頂和檐口形式是立面多樣化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部位；利用外廊、陽臺或凸出樓梯間等陰影效果，改善立面的單調(diào)感；入口、門廊和花臺等建筑小品可以利用幾種小構(gòu)件組合，作成多種形式；利用不同的垂直綠化增加立面的變化。其中有些方案的施工可在主體建筑完工后再做，不影響房屋基本構(gòu)件的規(guī)格和快速施工。最后，在建筑立面設(shè)計(jì)中，可借助色彩與質(zhì)感的互相交織穿插形成韻律美的圖案，運(yùn)用色彩和質(zhì)感的對比，使建筑立面富有變化、更加生動。

2、墻體結(jié)構(gòu)的選擇

墻體結(jié)構(gòu)的選擇是工業(yè)化建筑的設(shè)計(jì)重點(diǎn)之一。目前，國內(nèi)建筑工業(yè)化中使用的建筑墻體結(jié)構(gòu)主要有PC墻、輕鋼結(jié)構(gòu)及保溫與結(jié)構(gòu)一體化等，現(xiàn)分別介紹其特點(diǎn)及使用范圍。

◇PC墻

預(yù)制混凝土構(gòu)件是在工廠或現(xiàn)場預(yù)先生產(chǎn)成型的混凝土構(gòu)件，Precast component member，簡稱PC。早在1990年國家就出臺了針對混凝土預(yù)制構(gòu)件的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)制混凝土構(gòu)件質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)GBJ321-90），隨著PC行業(yè)的迅猛發(fā)展，北京地區(qū)又出臺了針對預(yù)制混凝土構(gòu)件的質(zhì)量檢驗(yàn)的新標(biāo)準(zhǔn)（DB11/T968-2013）[7]。PC墻體主要采用鋼模，鋼筋加工后整體綁扎，然后調(diào)到模板內(nèi)安裝，混凝土澆筑后進(jìn)行整體養(yǎng)護(hù)。生產(chǎn)過程中的模具清潔、鋼筋加工成型、面磚粘貼、窗框安裝、預(yù)埋件固定、混凝土施工即蒸汽養(yǎng)護(hù)、拆模搬運(yùn)等工序均采用工廠式流水施工，每個(gè)工種都由相對少數(shù)固定的嫻熟工人實(shí)施操作[8]。PC構(gòu)件有以下優(yōu)點(diǎn)：預(yù)先在工廠進(jìn)行制作，減少了對施工場所造成的環(huán)境污染、建筑垃圾排放；現(xiàn)場拼裝相對于現(xiàn)澆體系節(jié)省了大量的勞動力，提高了施工功效；外墻裝飾面和外窗能在預(yù)制外墻成型后即完成，現(xiàn)場拼裝后外立面裝飾和外窗即已成型，施工期間無需搭設(shè)外墻腳手架，節(jié)約了成本，減少了安全隱患；預(yù)制構(gòu)件通過產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，用于建設(shè)施工，能夠有效的降低建筑工程的生產(chǎn)成本；預(yù)制構(gòu)件統(tǒng)一在工廠完成標(biāo)準(zhǔn)化的制作和養(yǎng)護(hù)，質(zhì)量相對于不確定因素影響較多的現(xiàn)場要穩(wěn)定得多，對于提高整體工程質(zhì)量，提升建筑品質(zhì)有很顯著的效果。目前，新型的混凝土預(yù)制構(gòu)件還有夾心保溫墻板、清水混凝土構(gòu)件等，拓寬了PC墻體的選擇范圍。對于與工廠距離較近、交通運(yùn)輸便利、人力資源費(fèi)用較高的項(xiàng)目，較為適合使用PC作為墻體結(jié)構(gòu)材料。

◇輕鋼結(jié)構(gòu)

輕鋼結(jié)構(gòu)一般指承受相對較小的外加荷載、采用較小的構(gòu)件截面尺寸、結(jié)構(gòu)自重較輕的鋼結(jié)構(gòu)。輕鋼房屋結(jié)構(gòu)是以經(jīng)濟(jì)型材構(gòu)件，包括冷彎型鋼、熱軋或焊接H型鋼、T型鋼、焊接或無縫鋼管及其組合構(gòu)件作為承重骨架，以輕型墻體材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)所構(gòu)成[9]。我國輕鋼結(jié)構(gòu)已有20多年的發(fā)展歷史，其中發(fā)展最快應(yīng)用最多的是單層大跨度輕型房屋，這種房屋一般作為倉庫和廠房使用；從20世紀(jì)90年代后期開始系統(tǒng)研制與開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)住宅，主要運(yùn)用于低多層房屋。針對輕型鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，我國也出臺了一些規(guī)范，如《輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》、《底層冷彎薄壁型剛房屋建筑技術(shù)規(guī)程》等。輕鋼結(jié)構(gòu)房屋有以下優(yōu)點(diǎn)：輕鋼結(jié)構(gòu)配件制作工廠化和機(jī)械化程度高，有利于建筑工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)；運(yùn)輸成本低，現(xiàn)場施工速度快，主要為干作業(yè)，有利于文明施工；90%的材料都可回收，有利于環(huán)保；自重輕，抗震性能好[10]。在具備諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，輕鋼結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展也存在著一些問題，如設(shè)計(jì)施工人才匱乏、配套部件可選性少、價(jià)格高等。因此輕鋼結(jié)構(gòu)適用于施工周期緊迫，資金較為充沛的低多層民用、工業(yè)建筑及屋頂改造項(xiàng)目。

◇保溫與結(jié)構(gòu)一體化

保溫與結(jié)構(gòu)一體化又稱EPS模塊外保溫現(xiàn)澆混凝土系統(tǒng)。在墻體受力鋼筋外側(cè)將模塊經(jīng)積木式錯(cuò)縫插接拼裝成現(xiàn)澆混凝土墻體的免拆保溫模板，用連接橋?qū)⑵涔潭?。通過組合配件將內(nèi)側(cè)模板和模塊外側(cè)防護(hù)板連接和緊固，構(gòu)成符合結(jié)構(gòu)墻體厚度的空腔模板組合，經(jīng)垂直度校正，向空腔內(nèi)澆筑混凝土，待達(dá)到一定強(qiáng)度，拆除內(nèi)側(cè)模板和模塊外側(cè)防護(hù)板，即構(gòu)成保溫與承重一體化復(fù)合墻體。此技術(shù)提高了外保溫系統(tǒng)施工精度、杜絕了質(zhì)量缺陷，實(shí)現(xiàn)了保溫與結(jié)構(gòu)一體化施工。目前，黑龍江、吉林、遼寧、寧夏自治區(qū)、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山東、中國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會等已將EPS模塊外保溫現(xiàn)澆混凝土系統(tǒng)納入工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。此系統(tǒng)特別適合于有保溫需求的嚴(yán)寒與寒冷地區(qū)，對于冬季較為寒冷的夏熱冬冷地區(qū)（如湖北）此項(xiàng)技術(shù)也在推廣中。與傳統(tǒng)的磚混、剪力墻結(jié)構(gòu)相比，此結(jié)構(gòu)自重輕、抗震能力好，工期短，產(chǎn)生的建筑垃圾少，且造價(jià)基本持平，是建筑工業(yè)化進(jìn)程中值得推廣的結(jié)構(gòu)體系。

3、與綠色建筑設(shè)計(jì)相結(jié)合

綠色建筑中四節(jié)一環(huán)保（節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)能及環(huán)境保護(hù)）的要求與建筑工業(yè)化的目的完全契合，在建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)中應(yīng)多參考綠色建筑的設(shè)計(jì)要求。如在設(shè)計(jì)中選擇節(jié)水型器具、選擇更節(jié)能環(huán)保的建材、合理使用可再生能源等，可使建筑緊跟時(shí)代的潮流，達(dá)到建筑、人、自然的和諧。

三、建筑工業(yè)化施工中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

建筑施工階段也是建筑工業(yè)化的有效實(shí)施階段?！笆┕C(jī)械化”與綠色施工的有機(jī)結(jié)合，可使建筑工業(yè)化更好的達(dá)到節(jié)約資源的目的。下面分別從組織管理措施、信息管理措施的角度簡要分析其間的注意事項(xiàng)。

1、施工組織管理措施

首先要合理編寫項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)圖、任務(wù)分工、職能分工及項(xiàng)目管理班子人員，任務(wù)責(zé)任到人。如建筑揚(yáng)塵的控制由誰負(fù)責(zé)，節(jié)約用水由誰負(fù)責(zé)等具體任務(wù)責(zé)任到具體人的責(zé)任制，保證綠色施工的有效實(shí)施。同時(shí)，對施工人員進(jìn)行綠色施工的培訓(xùn)，增強(qiáng)工作人員的環(huán)保意識，從思想上保證綠色施工的實(shí)現(xiàn)。

2、施工信息管理措施

據(jù)有關(guān)國際文獻(xiàn)的資料統(tǒng)計(jì)顯示，建設(shè)工程項(xiàng)目實(shí)施過程中存在的諸多問題，三分之二與信息交流的問題有關(guān)，且在大型建筑色工程中，信息交流的問題導(dǎo)致工程變更和工程實(shí)施的錯(cuò)誤約占工程總成本的3%～5%[11]。可見信息管理對于施工過程而言的重要性。BIM的全拼是Building Information Modeling，即建筑信息模型。與建筑工程相關(guān)的工作都可以從這個(gè)信息模型中提取各自需要的信息，即可指導(dǎo)相應(yīng)工作又能將相應(yīng)工作的信息反饋到模型中。BIM中的4D技術(shù)和過程模擬的建筑施工計(jì)劃管理及優(yōu)化方法為建筑施工管理提供了一種更加有效的管理方法。在建筑工業(yè)化中應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行施工信息管理可起到事半功倍的作用。

結(jié)束語

隨著我國房地產(chǎn)從黃金時(shí)代到白銀時(shí)代的轉(zhuǎn)換，建筑的行業(yè)轉(zhuǎn)型也在悄然進(jìn)行。建筑品質(zhì)受到越來越多的重視，建筑工業(yè)化的趨勢日漸明顯。本文從承包模式、設(shè)計(jì)及施工三個(gè)角度淺析了建筑工業(yè)化進(jìn)程中所需注意的幾個(gè)問題，以期在建筑工業(yè)化進(jìn)程中起到一定的借鑒作用。

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（作者單位：天津必沐賽思工程設(shè)計(jì)有限公司）