基于精益建造理論的工程項目設(shè)計優(yōu)化探討

張愛環(huán) 陳赟豪

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接影響工程質(zhì)量和成本支出，為此必須提高對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的重視程度。設(shè)計優(yōu)化即以充分識別業(yè)主、客戶所需為前提，梳理并明晰項目交付標(biāo)準(zhǔn)，通過多專業(yè)深度融合，刪除多余工序、多余產(chǎn)品功能造成的浪費。采用優(yōu)化技術(shù)在保證建筑結(jié)構(gòu)基本功能的基礎(chǔ)上，減少多余工序，減少資源浪費，提高施工質(zhì)量和工效。

1.精益建造理念

近年來，隨著建筑行業(yè)之間的競爭日趨激烈，我國建筑施工企業(yè)面臨前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。為謀求生存、發(fā)展，建筑企業(yè)要不斷探索更加先進高效的運營、管理模式，提高生產(chǎn)效率，減少浪費、降低成本。精益建造是從制造業(yè)中精益生產(chǎn)基礎(chǔ)上拓展而來，是綜合生產(chǎn)、建筑管理理論和建筑生產(chǎn)的特殊性，面向建筑產(chǎn)品的全壽命周期，持續(xù)地減少和消除生產(chǎn)過程中的浪費、提高生產(chǎn)效率、降低成本、提高利潤，最大限度滿足客戶需求的系統(tǒng)性方法[1]。

精益建造的核心思想是減少多余工序、減少資源浪費、減少工作面閑置、減少一次性措施投入、提高一次成優(yōu)率，追求達到七個“零”的極限目標(biāo)，即“零浪費”“零返工”“零不良”“零庫存”“零事故”“零缺陷”和“零窩工”。

2.建筑專業(yè)設(shè)計優(yōu)化探索

2.1 外墻砌體優(yōu)化

為減少砌筑施工、減少外墻滲漏風(fēng)險，將地上結(jié)構(gòu)外砌體墻體部分優(yōu)化成全混凝土構(gòu)造墻或擠塑板夾心混凝土墻，利于外墻工序提前穿插。需注意構(gòu)造墻要用拉結(jié)筋與結(jié)構(gòu)邊緣構(gòu)件形成拉結(jié)，以保證結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性。

2.2 衛(wèi)生間倒角設(shè)計優(yōu)化

為減少衛(wèi)生間防水處理多余工序，降低滲漏風(fēng)險，對衛(wèi)生間降板區(qū)域的底板陰角設(shè)計進行優(yōu)化，將原降板區(qū)域的直角改為圓弧角形式（見圖1），可在鋁膜深化時實現(xiàn)該做法?？煽焖偻七M室內(nèi)防水工序穿插，提高防水施工質(zhì)量。

圖1 衛(wèi)生間陰角倒角設(shè)計

2.3 外立面建筑線條優(yōu)化

將工程項目外立面的小空間復(fù)雜線條造型進行優(yōu)化，可采用如下方案：（1）在復(fù)雜線條內(nèi)填充混凝土；（2）復(fù)雜線條采用預(yù)制混凝土構(gòu)件；（3）建議取消小空間復(fù)雜線條。飄窗上的砌體墻，將重復(fù)線條砌體部分優(yōu)化為混凝土結(jié)構(gòu)，同主體結(jié)構(gòu)一次澆筑，簡化外立面復(fù)雜節(jié)點，減少資源浪費、減少多余工序。

2.4 屋面花架改為鋼結(jié)構(gòu)

將無面花架由傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)優(yōu)化為鋼結(jié)構(gòu)拼裝（見圖2），既能節(jié)約工期，降低高支模施工危險源，又能減少爬架在屋面的滯留時間，提高綜合效益，減少質(zhì)量缺陷，提高一次成優(yōu)率。

圖2 屋面花架改為鋼結(jié)構(gòu)示意圖

2.5 屋面防水保溫設(shè)計優(yōu)化

采用硬泡聚氨酯防水保溫一體化材料，代替常規(guī)防水、保溫兩種材料，在保證使用功能的前提下，既減少了施工工序，又縮短了工期，提高施工效率。

3.結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計優(yōu)化探索

3.1 飄窗臺設(shè)計優(yōu)化

減少飄窗結(jié)構(gòu)二次施工工序，降低質(zhì)量風(fēng)險，在標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)施工前，對各標(biāo)準(zhǔn)層同部位且?guī)缀纬叽缦嗤娘h窗板進行梳理，統(tǒng)一在鋁模板中深化設(shè)計，在一次結(jié)構(gòu)施工時，減少飄窗結(jié)構(gòu)二次施工工序，提高效率，降低質(zhì)量風(fēng)險。

3.2 門垛優(yōu)化

剪力墻端部或者框架柱連接的寬度不大于300mm的砌體門垛，常為二次施工砌筑，深化后與混凝土柱或剪力墻主體結(jié)構(gòu)一次澆筑。該配筋參考構(gòu)造柱配筋要求，并采用U型箍筋與主體結(jié)構(gòu)構(gòu)件拉結(jié)，混凝土標(biāo)號同該部位混凝土柱或剪力墻[2]。

3.3 門過梁優(yōu)化

當(dāng)結(jié)構(gòu)梁下門窗過梁與結(jié)構(gòu)梁一側(cè)平齊，門洞頂距離結(jié)構(gòu)梁底高度不大于200mm時，可對此進行深化設(shè)計與結(jié)構(gòu)梁主體結(jié)構(gòu)一次施工。門過梁增加構(gòu)造配筋，考慮施工便捷，該部位混凝土標(biāo)號同主體結(jié)構(gòu)梁板。

3.4 設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化

水箱間、洗消間、鍋爐房及換熱站等設(shè)備基礎(chǔ)一般設(shè)置于底板或樓板上，在進行結(jié)構(gòu)施工時，根據(jù)提前確定的設(shè)備型號及荷載需求，提前進行深化設(shè)計，與主體結(jié)構(gòu)一次施工，減少設(shè)備基礎(chǔ)二次施工工序，降低質(zhì)量風(fēng)險。

3.5 構(gòu)造柱優(yōu)化

砌體墻面有構(gòu)造柱的地方，包括十字交叉梁下的構(gòu)造柱及單面墻中間的構(gòu)造柱，在鋁合金模板深化設(shè)計時均需要設(shè)計構(gòu)造柱一次現(xiàn)澆，減少構(gòu)造柱二次施工工序，減少質(zhì)量風(fēng)險。

3.6 電梯軌道梁設(shè)計優(yōu)化

室內(nèi)電梯軌道梁通常隨二次砌體結(jié)構(gòu)施工，存在效率低、成本高的弊端。結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化時，若構(gòu)造柱能滿足電梯使用要求，優(yōu)首先選擇軌道梁改為構(gòu)造柱，同一次結(jié)構(gòu)施工。

3.7 反坎優(yōu)化

廚房、衛(wèi)生間反坎制作普遍在二次結(jié)構(gòu)施工后，容易出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，此部位采用反坎施工，可降低質(zhì)量風(fēng)險。利用吊模工藝，隨同梁板結(jié)構(gòu)一次成型，反坎混凝土標(biāo)號同樓板。

4.機電專業(yè)設(shè)計優(yōu)化探索

4.1 機電綜合管線排布、洞口預(yù)留預(yù)埋優(yōu)化

利用BIM技術(shù)，將建筑、結(jié)構(gòu)、機電、精裝修等模型集成后，開展吊頂標(biāo)高控制、管線碰撞檢查等，通過碰撞檢查，如圖3所示，形成綜合報告，進行優(yōu)化布置，出具綜合管線排布圖紙，有效減少因管線沖突而返工的風(fēng)險。利用BIM技術(shù)，出具機電預(yù)留預(yù)埋布置圖，提高機電專業(yè)穿墻預(yù)留洞口位置的準(zhǔn)確性，提高施工效率，降低機電預(yù)留預(yù)埋二次返工、工期延誤風(fēng)險（見圖4）。

圖3 機電綜合管線排布優(yōu)化

圖4 機電專業(yè)洞口預(yù)留預(yù)埋

4.2 房間機電安裝深化設(shè)計

繪制客廳、臥室等區(qū)域四個面和房頂五個方向的布置圖，實施建筑、裝飾與機電的融合，確定預(yù)留接線盒、洞口的位置，減少錯漏返工成本浪費，降低質(zhì)量風(fēng)險。

4.3 臨時用水、用電管線預(yù)留一體化

在結(jié)構(gòu)施工階段，提前將臨時用水管布置在剪力墻內(nèi)，減少對室內(nèi)穿插施工的影響，避免傳統(tǒng)臨水管線容易被破壞的情況。臨電管線采用DN40PVC管穿設(shè)，在結(jié)構(gòu)施工階段提前預(yù)埋在樓梯間剪力墻內(nèi)，并每隔三層留置出線口，配電箱掛設(shè)在樓梯間頂部，減少對室內(nèi)穿插施工的影響，避免傳統(tǒng)臨電管線被破壞的情況。

4.4 配電箱、線盒、管段管線深化

深化配電箱管線路由，管線密集處仍能合理排布，深化各類線盒個數(shù)及管線長度，精準(zhǔn)控制用量。PVC管段深化，精確到長度尺寸和承插深度，利于加工區(qū)的短管預(yù)制。管件個數(shù)和管道長度均精準(zhǔn)確定，減少現(xiàn)場損耗和結(jié)算難度。

4.5 預(yù)埋支架底座深化

PPR給水管，需要深化管線路由，于混凝土頂板預(yù)埋PVC支架底座，精準(zhǔn)預(yù)埋。后續(xù)支架安裝無需膨脹螺栓，直接膠粘，減少二次破壞。

4.6 電井深化

預(yù)留木盒洞口，便于后期橋架安裝及防火封堵。橋架內(nèi)電纜排布出圖，便于后期布線。橋架蓋板精準(zhǔn)深化，控制材料耗損。

5.結(jié)語

品質(zhì)保障，價值創(chuàng)造，精益建造是提升品質(zhì)能力的重要舉措，應(yīng)進一步擴大推廣范圍。本文探究了建筑、結(jié)構(gòu)和機電專業(yè)設(shè)計優(yōu)化典型案例做法，引導(dǎo)建筑項目應(yīng)用精益建造方法提升履約水平、減少浪費、降低消耗，實現(xiàn)增值提效，對建筑企業(yè)在精益建造的應(yīng)用給予啟示。