淺談裝配式建筑

李玉楠

（廣東省建筑設計研究院 廣東廣州 510010）

1 裝配式建筑在國內外的發展

建筑工業化起源于二戰后的歐洲，得益于其雄厚的工業化基礎，各國百花齊放，推動了建筑工業化裝配式的發展。英國的裝配式鋼結構體系發展迅速；德國的多層板式裝配住宅遍地開花，建筑、結構、水暖電協作配套，其預制裝配式建筑產業鏈日益完善；法國、丹麥則多采用預制混凝土結構，模數化設計生產模式加速了裝配式建筑的建成。瑞典、日本由于國情及地理因素，多采用木結構建筑為主；美國、加拿大則是多元化發展，預應力預制構件應用廣泛。

裝配式建筑主要是指由工廠批量做好預制構件，運送至工地現場拼裝而成的建筑，主要體系有裝配式混凝土結構、裝配式木（竹）結構，裝配式鋼結構等體系。建筑構件生產批量標準化，現場澆筑作業大量減少，建筑裝修一體化設計施工，大幅度節約施工時間及節省施工人材機資源，綠色節能的特點鮮明。在資源日益緊張的現代社會，裝配式建筑引起了廣泛的關注及應用。近年來世界各國裝配式建筑市場發展迅速，市場增速保持在10%以上。

國務院總理李克強2016年9月14日主持召開國務院常務會議，部署加快推進“互聯網+政務服務”，以深化政府自身改革更大程度利企便民；決定大力發展裝配式建筑，推動產業結構調整升級。截至2016年，全國已有30多個省市出臺了針對裝配式建筑及建筑產業化發展的指導意見和相關配套措施，已建立起超過五十個國家住宅產業化基地，行業整體呈現出蓬勃發展的態勢。

2 裝配式混凝土結構

裝配式混凝土結構是目前運用較多的裝配式結構體系，圍護結構、樓梯、樓板、梁柱等構件在工廠預制好后，在現場通過套筒等方式連接，再加以節點現澆混凝土，形成整體結構，生產效率高，根據調查顯示，可節省12%的資源。

2.1 現場

傳統混凝土結構施工現場往往施工工序復雜，施工水電需求量大，噪音不可避免，而裝配式混凝土結構將各大構件在工廠預制好，將混凝土的凝結振搗過程消耗在工廠生產中，且混凝土表面平整，沒有傳統混凝土項目中構件表面可能出現的凹凸不平現象；預制疊合板對比現澆模版，減少了支模工作量和現場施工濕作業；預制“三明治”保溫外墻采用“企口”型窗口，既能有效保溫又能防止雨水倒灌；預制陽臺采用工業化生產，避免了鋼筋可能出現的變形等問題。“拼裝”裝配式建筑采用了大量先進建筑設備，能從根本上杜絕因高空作業和操作失誤引起的工人高空墜落和物體高空墜落傷人等事故發生，還能最大限度減少火災發生。

2.2 工廠

目前裝配式建筑發展模式主要包括以萬科為代表的甲方整合模式，以中建科技和北京住總為代表的EPC總承包模式，和以遠大為代表的預制構件供應和施工總承包模式。

以萬科的專業制作PC相關預制構件批量化生產為例，其主要有三條加工線：①模板加工線，萬科使用施工周期為1000～2000次以上的鋁模、塑料模具、鋼模；②鋼筋加工線，流水線生產可把平均誤差控制在2mm，以毫米作計量單位，達到“兩提一減”的建造目標；③PC澆注線，從地磚、墻面、樓臺、橫梁、臺柱等混凝土物件都可以像在工廠流水線一樣預制出來，隨后運往工地組裝起來即可，真正實現“蓋房子就像搭積木一樣”方便快捷。

2.3 項目實例

中國裝配式建筑在國家政策的推動下實現井噴式增長，住建部于2017年11月9日發文認定北京等30個首批裝配式建筑示范城市和北京住建總集團有限責任公司等195個企業為第一批裝配式建筑產業基地。

唐山豐潤區浭陽錦園裝配式住宅工程建筑工地是唐山首個應用裝配式混凝土技術和裝配式鋼結構技術的民用住宅小區。工程于2017年3月開工，由7棟高層，3個商業和一個連體車庫組成，總建筑面積169913.08m2。這里所有樓棟的樓板、樓梯等水平構件均采用預制，其中一棟鋼結構裝配式建筑抗震設防烈度為Ⅷ度，預制率達到95%。

圖1 唐山豐潤區浭陽錦園裝配式住宅工程

上海寶安區中冶盤古馨苑項目由3棟15～18層的小高層構成，總面積達到2.5萬m2，采用裝配式框架-剪力墻結構體系，裝配率為15～25%。

圖2 中冶盤古馨苑項目裝配式施工現場

3 裝配式鋼結構

裝配式鋼結構建筑是之建筑的結構系統由鋼部（構）件構成的裝配式建筑。與普通鋼結構建筑不同，裝配式鋼結構建筑應采用系統集成的方法統籌設計、生產運輸、施工安裝和使用維護，實現全過程的協同，按照通用化、模數化、標準化的要求，以少規格、多組合的原則，實現建筑及部件的系列化和多樣化。且應實現全裝修，內裝系統與結構系統、外維護系統、設備與管線系統一體化設計建造。

裝配式鋼結構建筑擁有施工速度快、抗震性好、綠色環保等優勢，符合綠色經濟的發展要求，發展空間廣闊。它在抗震減災方面表現突出，現在越來越多的重要建筑采用鋼結構，是考慮其作為災難來臨時的避難場所。據日本2011年地震災后報告顯示，鋼結構梁柱等主要構件未受到大的破壞，可確保人身安全和災后各項業務的繼續開展。故裝配式鋼結構建筑在公建項目中應用廣泛，而隨著鋼結構技術的提高，施工迅速等優點也能使住宅項目逐漸接納該體系。

4 裝配式木結構

裝配式木結構在歐洲應用較為廣泛，尤其在北歐，地廣人稀，且木材價格較鋼筋混凝土便宜，大部分的獨戶住宅均為裝配式木結構。歐洲裝配式木結構建筑根據組件的預制裝配化程度通常可分為梁柱組件結構、板式組件結構、空間組件結構以及以上三種組合的結構等。梁柱組件結構相當于框架式木結構，板件式組件結構相當于剪力墻式木結構，空間組件結構的裝配化成都最高，設備及裝修均在工廠完成，再運至現場安裝。我國已有多個省市有木結構建筑生產加工產業，由于木材是一種可再生資源，木結構建筑節能低碳環保。木材可加工性好，構件全部工廠化制造，房屋建造速度快。且木材自重輕、有延性，抗震性能好。目前，通過用天然木進行切割、窯干、應力分級、指接、施壓膠合等工序可以制成材料性能良好的“膠合木”，山東一木業廠已將其投入使用到某6層木結構裝配式建筑中。可預期未來的低層、多層住宅、特色小鎮、美麗鄉村建設中木結構能夠得到很好的推廣。

但是，木結構也存在幾個問題，由于其本身的材料因素，強度往往難以達到多層及高層的要求，需要通過各種工序使木材的強度、耐火性、耐久性等性能滿足結構的要求。且由于裝配式單元體積龐大，需要特殊的組件安裝設備，并優化安裝流程。只有著力解決這些難題，才能從根本上推進木結構裝配式的發展。

5 裝配式建筑與BIM的結合

BIM為建筑信息模型（Building Information Modeling）的簡稱，該模型的創建以建筑項目中的各類數據、信息為基礎，再通過數字信息虛擬仿真建筑物的實際真實信息，呈現的方式是數據庫和三維模型，具有可視化、模擬性、協調性、優化性、可出圖性等特點。在項目前期，BIM軟件可幫助甲方及設計團隊做出合理的規劃，避免重復返工。在構件生產中，BIM也可實現設計及生產系統的直接對接，若有一方做出更改，也可直接反應到相關構件的更改。在施工階段，BIM技術的可視化管理，能夠有效協調各個專業滿足裝配式建筑施工速度迅速的要求。整個建筑的數據也將長期保存，為管理者對建筑后期的管理提供便利。

但現階段我國的BIM技術還有待提高，大部分BIM項目采用了階段性跟進策略，如桂林雙江機場項目，“設計—審視信息—調整設計”的流程在設計過程中反復運轉，形成良性循環。BIM能夠迅速將設計變更顯示到整個項目中，工程師便可集中精力校審考慮其合理性，并將許多從前設計中難以獲取甚至無從獲取的“隱性信息”變成了可以被隨時獲取的“顯性信息”，加快了設計調整的速度，提高了設計調整的準確度。

6 裝配式建筑的展望

裝配式建筑施工迅速，節能環保，安全性能較好，是未來建筑業的發展方向。其發展速度與社會、經濟、地理環境和科技水平相關：

（1）政府在推動裝配式發展上作用明顯，完善相關政策及對應的規范規程能夠很好地促進裝配式建筑的發展，但同時也需要選擇符合國情的裝配式建筑發展技術道路。

（2）配套部件體系是促進裝配式建筑發展的充分必要條件，經濟條件決定了能否為裝配式建筑提供完備的裝配式建筑產業鏈。提高經濟水平，能夠推動裝配式建筑產業鏈的加快完善。

（3）任何建筑都需要因地制宜，地理環境因素決定了該地區適宜的裝配式建筑的體系。

（4）技術基礎和進步十分關鍵，建筑體系、關鍵技術、產業化技術工人、部件生產質量水平、物流體系、質量管理及評價系統、現場管理體系水平。認證和評價制度可提升質量水平。如日本的BL優良部品認證制度，加拿大CPI認證制度等。

綜上所述，裝配式建筑必須堅守綠色發展的理念，完善建筑預制構件的流水線產業鏈，以先進科技為支撐，完善信息化管理流程，以實現資源節約型、環境友好型的發展為最終目標，是中國乃至世界建筑業發展的必然趨勢。

[1]張寶芝，張書君.淺析裝配式鋼結構建筑設計思路[J].建筑工程技術與設計，2017（19）.

[2《]裝配式鋼結構建筑技術標準》（GB/T51232-2016）.中國建筑工業出版社.

[3]蔣勤儉.國內外裝配式混凝土建筑發展綜述[J].建筑技術，2010（12）：1074～1077.