預制裝配式建筑在我國的發展探析

張 延 程秋月

（滁州職業技術學院 安徽滁州 239000）

預制裝配式混凝土建筑是指建筑的結構系統、外圍護系統、內裝系統、設備與管線系統的主要部分采用配飾混凝土建筑是指預制構（部）件部品集成裝配建造的建筑，包括裝配整體式混凝土結構建筑、全裝配混凝土結構建筑等。國內外學者對裝配式混凝土結構做了大量的研究工作，并開發了多種裝配式混凝土結構體系，主要包括裝配式混凝土框架結構、裝配式混凝土剪力墻結構、裝配式混凝土框剪結構、裝配式混凝土預應力框架結構等[1]。

1 預制裝配式結構發展歷程

裝配式混凝土建筑起源于歐洲，20世紀初受工業革命的影響，大批農民向城市集中，導致城市化急速發展；二戰后，原有的住宅遭到嚴重破壞，數量上無法滿足大批復原軍人的使用要求，短時間內要求盡快建好大量住宅。為此，他們采用工業化的裝配手法大批量的建造生產住宅，并逐步形成住宅用構件和部品的標準化、系列化、專業化、商品化、社會化。德國和波蘭20世紀80年代，裝配式住宅建筑比例已達到80%。

我國預制裝配式建筑起步較晚，直到在21世紀初，根據我國建筑業的長遠發展要求，加大節能環保，建設的效率和標準化，政府開始倡導發展預制裝配式建筑，與此相關的一些研究才真正展開。目前，在政府的積極引導下，大型開發商的參與下，已經建成了不少預制裝配建筑，例如北京的中糧假日風景、北京半步橋公租房、青島即墨新城居住區、大連萬科城、沈陽萬科春河里、合肥濱湖潤園居住區等諸多代表性的建筑。其中在北京為8度區，最高預制裝配式建筑高度為80m，沈陽為7度區，預制裝配式最高建筑高度達到100m[2]。

2 預制裝配式建筑優勢

裝配式建筑、建筑工業化及住宅產業化三者緊密相關，發展裝配式建筑對于住宅產業化意義非凡。相較于傳統的現澆混凝土結構，預制裝配式建筑具有一定的優勢。

（1）裝配式建筑改變傳統建筑業落后的生產方式：①傳統的現澆結構支撐模板、綁扎鋼筋、混凝土澆筑、振搗、構件養護等原來需要靠手工操作的工作均可由機械完成；②傳統現澆結構中墻板、樓板、梁柱、樓梯、陽臺等構件的制作可由工地現場搬到在工廠完成；③原來施工現場的農民工變身產業工人，工作環境大大改善，安全事故將大大減少；④技術工人變身操作工人，技術準入門檻大幅降低，企業負擔減輕。

（2）由于裝配式建筑的構配件在工廠生產，不受天氣因素影響，構配件的質量完全按照工業產品的質量控制體系進行控制，同時施工現場作業量大大減少，不可控風險大幅減低。相對而言，裝式建筑實現了建筑流程完全可控。據統計，預制裝配式建筑的施工周期是傳統建筑方式的1/3左右，高層建筑含精裝修可在一年以內完成；同時也可以盡可能的避免房屋在防水、隔音、隔熱等方面的問題。

3 預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化的核心技術體系，具備建筑工業化的基本特征，即建筑設計標準化、構配件生產工廠化、施工裝配化、裝修一體化以及管理信息化。

（1）裝配式建筑的設計標準化，建筑設計標準化是建筑工業化的前提。建筑設計師在進行建筑設計時，選用標準化的尺寸和模數。首先選擇構件庫，設計平臺包含陽臺、樓梯、空調板等參數化構件，可以通過調整參數實現自動化的智能匹配，適應層高或開間進深的不一致。其次就是裝配式方案的確定。方案包括模型的來源，結構模型和建筑模型可以來源于建筑的方案，也可以直接從外部導入。第三個就是深化拆分。可以可視化的進行拆分設計及拆分的調整，同時提供了非常便捷的一些拆分手段和工具。傳統的建筑設計是一家單位做，加工、安裝是另外一家單位做，他們之間實際上是形成了一種信息的隔離，BIM的最大價值在于他的全過程的應用。其實工廠的生產自動化程度是非常高的，但是因為設計交付的只是圖紙，加工的時候只能根據圖紙人工錄入進行機械化的生產。使用BIM技術以后，這些數據可以直接傳送給工廠生產的管理系統，生產管理系統根據不同的鋼筋形狀輸送給不同的鋼筋加工設備，結構外形尺寸輸送給工廠的劃線設備，就是哪些地方要支模，哪些地方要開孔，哪些地方要留線盒，然后給他畫出來。混凝土數據輸送給混凝土澆注設備，混凝土的量可以算的非常精細。BIM全過程應用可以大大提供工廠加工效率并減少錯誤。最終設計階段以后還是進行圖紙的交付，可以基于BIM的拆分結果，自動生成全套的構件加工詳圖。

（2）構配件生產工廠化。構配件生產工廠化是建筑工業化的必要條件。建立梁、板、柱、墻等標準化構件體系，保溫、隔熱和防水等裝飾建材標準化方法，發展相應的標準化生產工廠。接收設計單位的設計數據經核對無誤后，構配件生產廠家開始制作模具、彎制鋼筋并拌制混凝土。鋼筋、模具及預留孔洞核對后，進行混凝土自動澆筑、振搗并進行蒸汽養護，脫模后堆場存放并根據裝配進度運輸至工地現場。

（3）施工裝配化。施工裝配化是建筑工業化的核心。預制裝配式建筑要求施工前進行合理的施工組織設計和安排，重點加強施工現場管理，提高現場工作效率。首先是施工現場的構件存放。施工單位根據施工進度情況安排構件進場，并根據構件裝配順序合理地對進場構件進行存放。存放過程中應做好構配件成品保護。第二步根據墻板位置進行放線定位，同時使用鋼板模板對鋼筋位置進行調整，便于預留鋼筋插入套筒。第三步進行墻板吊裝。吊裝過程中應確認吊點位置，避免受力不均造成構配件損壞。預留鋼筋插入套筒后，對墻板的垂直度進行調整，并使用支撐系統對墻板進行固定。第四步對墻板與樓板連接部位進行座漿施工，達到一定強度后，對鋼筋套筒連接節點進行高壓灌漿處理，灌漿料采用高強度水泥基材料，灌漿料具有自流性好，快硬、早強、高強、無收縮、微膨脹。鋼筋套筒灌漿連接方式等同現澆連接，安全可靠，滿足抗震要求。第五步預制剪力墻與剪力墻之間暗柱處鋼筋綁扎以及模板支設，模板可采用鋁合金或鋼材材質。第六步進行疊合樓板支撐體系架設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化的必然趨勢。通過整體設計，施工，售中跟蹤，工程監理監督，交叉作業協調，售后服務等過程，使整個裝修過程變得科學合理。一站式的服務，讓裝修變得省心、省時、省力更省錢，工廠化生產和機械化施工，使裝修現場更環保和清爽。

（5）管理信息化。管理信息化是建筑工業化的內在要求，將建筑信息模型（BIM）技術在裝配式建筑的設計、生產、運輸、施工、運維等全壽命周期建設過程中投入運用，將有助于全面實現項目信息的無障礙交流。

4 預制裝配式建筑發展遇到的問題

目前我國預制裝配（以下簡稱PC）主要使用在住宅建筑和公共建筑中。根據近幾年全國各省市項目建設項目總體數據表明，其工程造價依然普遍高于現澆結構。北京市《關于確認保障性住房實施住宅產業化增量成本的通知》，預制裝配式保障性住房的產業化增量成本參考值分別為436元/m2（高度60m以上，包括預制外墻）、409元/m2（高度60m以下，包括預制外墻）、115元/m2（高度60m以上，不包括預制外墻）[3]。預制裝配式建筑發展相對緩慢的主要原因還是項目經濟性問題，具體原因如下：

4.1 建筑材料使用較多

以預制裝配式剪力墻住宅為例，為了實現墻體的使用功能，需要將維護、保溫及裝飾效果等多種性能于一體，相較普通現澆結構，需要增加墻板之間的連接件，而這些連接件往往價格相對較高。此外，現澆混凝土結構構件之間屬于整體現澆，無需設置吊件和埋件，而預制裝配式結構構件之間必須增加這些吊件和埋件來增強結構的整體性能，這些吊件和埋件也會增加建筑造價。為了提高結構的整體性，預制裝配式結構還需要增加套筒灌漿等工藝和相應的檢測技術，這些也會增加建筑成本。

從結構受力角度分析，為了增強結構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、柱等主要構件尺寸也相應增加，提高了工程造價。

4.2 結構方案未充分發揮PC優勢

目前我國已經建成的預制裝配式結構主要采用墻構件在工廠進行提前預制、邊緣構件現澆的構造方式。在現場實際工作過程中，既有預制裝配式構件的吊裝，又存在一定規模的現場澆筑，干濕作業交替，施工現場管理較為復雜，工期并未得到大幅度的減少。此外，在墻柱、墻梁、墻板等構件的連接位置，受施工技術的限制，還存在一些技術難題，施工難度較大。因此，完全實現“像搭積木一樣建房子”的行業理想還需要進行進一步的研究。

4.3 預制構件單價性對較高

根據近幾年北京、上海，常規的生產鋼筋桁架板、預制墻板的預制工廠的統計數據表明，典型的產量為每月4000m3、每年5萬m3混凝土；需要250個左右操作工人；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1000元左右，桁架鋼筋疊合板每立方米混凝土人工費大概600～700元；預制構件養護費用每立方米混凝土100～200元。典型的產量為每月4000m3、每年5萬m3混凝土；需要250個左右操作工人；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1000元左右，桁架鋼筋疊合板每立方米混凝土人工費大概600～700元；預制構件養護費用每立方米混凝土100～200元。

除了以上問題，當然預制裝配式結構在發展過程中也還存在其他問題，例如工程監理工作過程。預制裝配式結構中大量的預制構件往往需要在工廠中進行制作，理論上工程監理人員也應該進入駐廠監督，實現全過程的監督管理，但目前還沒有強制性的規范要求。此外，在現場進行監督管理過程中，監理工程師可供參考依據的行業規范標準還上不完善，內容還不夠詳細，要求也不明確，很難滿足新型建筑工業化發展要，因此需要重點解決構件安裝監理工程師工作依據缺乏問題[4]。

預制裝配式結構是我國建筑產業發展的方向，雖然目前仍存在一些問題，但對于低多層公共建筑、工業建筑及物流等專用建筑，通過技術進步實現工程造價優于現澆的機會還很大，國家行業應該積極倡導，規范相關標準等。

[1]中華人民共和國行業標準.裝配式混凝土結構技術標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2]沈定亮.保障性住房中推廣預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 經濟性及有關問題[J].住宅與房地產，2017（4）：15.

[4]紀穎波，姜麗.新型建筑工業化市場準入問題分析——基于企業資質管理視角[J].建筑經濟，2013（11）：15.