淺析建筑工業化背景下的裝配式建筑

崔 婧

(山西省建筑科學研究院，山西 太原 030001)

0 引言

隨著現代工業技術的發展，新時期建筑的發展正從耐用性、實用性向健康性、超低能耗和高端化轉型，從設計的居住功能逐漸向建筑的健康、美觀和更人性化的需求轉型。在這樣的背景下，裝配式建筑逐漸改變并取代了傳統建筑建造房屋的方式：用預制的構件在工地裝配而成的建筑。這種建筑的優點是建造速度快，受氣候條件制約小，節約勞動力并可提高建筑質量，在建筑的全生命周期內，最大限度地節約資源、保護環境和減少污染，為人們提供健康、適用和高效的使用空間。

1 裝配式建筑現狀

1.1 國內現狀

首先，國內裝配式建筑起步較晚，這與傳統的建筑技術有關。由于預制混凝土構件的技術存在一定的問題，導致整個構件延展性差、承載力不夠、產品類型比較單一等諸多問題，因此，整體裝配式混凝土結構未得到廣泛推廣，在該體系結構與建筑構造柱之間的節點連接的研究甚少，鮮有能夠指導施工的技術標準。

其次，在對于整體裝配式建筑設計初期，并沒有具體的標準進行統一的深化設計。而標準化構件生產廠商沒有深化設計整體結構構件的能力，缺乏統一標準的預制整體式構件，以及構件品種單一，缺乏通用性、普遍性。

再次，整體裝配式構件的市場化不足。由于構件本身的問題，使得整個整體裝配式構件的發展沒有形成一定的規模，市場比較混亂且產品成本較高，也無法很好的進行大范圍的推廣。

另一方面，整體裝配式建筑缺乏政府政策的正確引導。這是因為傳統的建筑觀念會使得人們認為建筑的整體質量還是能夠得到保障的，缺乏對于整體裝配式建筑的正確認識。政府部門應當從整體裝配式建筑構件的設計、施工、監理等各個環節出發，制定相應的政策保障。

1.2 國外現狀

國外的裝配式建筑早在20世紀60年代就已經開始發展。無論是從整體構件的生產加工到建筑的組裝，已經有了很好的案例支撐。盒子結構的建筑早在70年代就已經在美國，日本等國家開始發展，到目前為止，世界上已有30多個國家建造了盒子構件房屋。現在9層～12層沒有承重骨架的盒子結構已相當普遍[1]。

2 裝配式建筑分類

2.1 砌塊建筑

使用塊狀材料制作整體砌塊構件，再用砌塊構件砌成墻體。這種預制構件一般情況下適應性比較強，生產工藝較為簡單，成本較低，適用于建造低層建筑。由于砌塊本身比較靈活，可加工成大型、中型和小型。若要提高整體強度，還可在砌塊生產加工過程中增加鋼筋的配置。這種整體構件材料運輸方便，安裝簡便，在砌塊構件之間用水泥砂漿進行接縫的砌筑。

2.2 板材建筑

包含了事先預制的室內外墻體、樓板板材和屋面板材進行整體組裝的建筑。這類建筑的特點是整個建筑工業化背景下的主要裝配式建筑，優點是可以減輕整個建筑的整體結構重量，并且由于構件板材都是事先預制的，因此，也能提高整個建筑的使用面積，并且在整體抗震上有一定的抗震能力，適合在地震帶建造建筑。

2.3 盒子建筑

這種整體式建筑的整個施工過程實際上有2/3是在工廠的車間內完成的，只留下現場的吊裝以及少量的裝飾裝修以及安裝管線等操作是需要在現場施工操作完成。特點是施工工期短，安裝過程簡便，主要建筑耗材較少等。

2.4 骨架板材建筑

由預制部品部件在工地裝配而成的建筑，稱為裝配式建筑。按預制構件的形式和施工方法分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升層建筑等五種類型[2]。

一般分為兩種結構形式：一種由梁柱組合形成整體結構框架，框架上架置樓板。另一種直接由柱網和樓板組合形成整體結構框架，內外墻體為非承重。

2.5 升板升層建筑

板柱結構體系的一種，但施工方法則有所不同。這種建筑是在底層混凝土地面上重復澆筑各層樓板和屋面板，豎立預制鋼筋混凝土柱子，以柱為導桿，用放在柱子上的油壓千斤頂把樓板和屋面板提升到設計高度，加以固定。外墻可用磚墻、砌塊墻、預制外墻板、輕質組合墻板或幕墻等；也可以在提升樓板時提升滑動模板、澆筑外墻[1]。

3 裝配式建筑優缺點

3.1 優點

1)構件分類建筑部品由工廠車間生產完成，包含了：內外墻體板材、樓板板材、陽臺、整體式樓梯、預制柱、梁。

2)相比于傳統建筑施工過程，大量的施工作業強度降低，取而代之的是施工現場的組裝裝配作業，減少了施工現場的施工難度及強度。

3)設計、施工、裝修一體化，降低勞動力成本的同時又縮短了工期，并且建筑質量容易得到保證。

4)保護周圍環境。在施工過程當中，除了減少建筑工業廢料的產生之外，同時在裝配過程中也在一定程度上減少了噪聲污染，對于環境的保護起到了一定作用，并且符合綠色建筑的發展要求。

3.2 缺點

1)目前國內裝配式建筑在前期深化設計、后期驗收階段等相關規范明顯滯后于整體裝配式建筑施工技術的發展，因此，對于整個裝配式建筑的應用范圍比較狹窄，在建筑建造的層高上還有一定的限制。

2)構件的標準化、規范化由于生產設備的限制，對于整體構件尺寸的精度要求還達不到，具有一定的局限性，不能滿足普遍的整體構件加工需求。若構件的尺寸精細程度達不到要求，必然會增加施工的難度，甚至造成無法施工的現象產生。

3)一些大型的整體式構件由于距離施工現場較遠，因此，運輸成本居高不下。

4)對于一些造型較為復雜的建筑來說，整體式構件的設計存在一定的難度，并且在裝配上有一定的制約因素。

4 建筑工業化背景下裝配式建筑的發展

在山西省裝配式建筑占新建建筑比例15%,山西省住房和城鄉建設廳發布《山西省住房和城鄉建設事業“十三五”規劃》，指出要健全符合省情的城鎮住房保障體系，發展建筑業，提升建筑節能水平，使綠色建筑推廣比例達到50%，綠色建材推廣比例的40%與全國規劃水平保持一致[3]。

在我們當今建筑工業化的背景下，大力發展新技術、新材料的同時，更加注重綠色、節能、環保的新型全生命周期的建筑設計。

4.1 建筑工業化的BIM

隨著建筑市場的快速發展以及行業的需求建筑BIM信息化技術已經廣泛的應用于建筑的設計、施工領域。BIM，就是指建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，通過三維建筑模型，實現建筑設計、工程監理、物業管理、設備管理、數字化加工、工程化管理等功能[4]。

4.2 裝配式建筑的BIM應用

1)前期構件的深化設計中利用建筑BIM信息化軟件進行建模，利用BIM圖紙，可直接輸出平面圖紙，提高了構件設計的準確性。并且在整個模擬過程當中能夠及時發現存在問題并及時解決，大大提高了工作效率。

2)在施工安裝過程中，通過對施工過程的施工仿真進行計算機的預先施工，也就是將建筑信息與整個傳統的施工進度計劃相互匹配，在實際施工之前，就在計算機當中真實的模擬一遍施工過程，這個過程可以真實有效的指導施工，并且能夠預先發現施工過程中存在的問題，及時糾正，避免產生不必要的損失，并且能夠縮短工期，提高施工效率。

3)以指導現場的施工為例，將來的整體裝配式建筑的現場施工，施工人員可以在平板電腦或者手機上縱覽整個建筑的模型信息，將計算機生成的BIM模型與現場情況進行比對，將存在的問題及時進行反饋和改正。

建筑BIM技術的這種理念與整體裝配式建筑非常契合，二者共有的特點是精細化、工業化，裝配式建筑的構件加工以及施工難點得以解決，建筑BIM技術同時又得到了發展與創新。

5 結語

5.1 產業化

通過政府的正確引導，堅持推進整體裝配式建筑的市場化、產業化，并促進裝配式建筑產業化的健康發展。可以體現在保障性住房的建設上，以此為試點，逐漸的從住宅建筑開始發展，不斷的完善政策，向工業化建筑過渡。

5.2 規范立法

由于裝配式建筑在我國起步晚，還沒有相應的、完整的裝配式建筑技術體系，根據這一現狀，需要產業化的建筑標準來規范，并且來指導整個裝配式建筑行業的發展。

5.3 可持續發展

未來的建筑一定是可持續的、綠色環保的建筑。因此，不論是新型城鎮化的建設，還是住房、工業化建筑的建設，都離不開低功耗、高品質的建筑成品。那就必然要轉變建筑行業的生產方式：新型整體裝配式建筑。在這一過程中，要推進綠色建筑的工業化發展。

5.4 符合中國國情

中國發展了住宅工業化時間之久，效果之差，應當總結經驗教訓，不能一味的跟風模仿，不要把起點定位太高，應當循序漸進，從整體構件開始逐漸到整體安裝、成本控制、與周圍環境相結合，統籌兼備，開拓出一條適合中國國情的裝配式建筑產業化道路。

在對于整體裝配式建筑的發展現狀及優缺點結合建筑工業化發展背景進行淺析后不難發現，整體裝配式建筑能夠得到發展是必然的結果。因此，作者認為在發展整體裝配式建筑的同時，要在這個過程中逐漸將裝配式建筑與建筑BIM技術相結合，并且融入綠色建筑理念，從建筑傳統的能用、實用向環保、舒適、耐用、健康的方向發展。

參考文獻:

[1] 王 茜,毛曉峰.淺談裝配式建筑的發展[J].科技信息，2012(2):45-46.

[2] 中國土木建筑百科辭典總編委會．中國土木建筑百科辭典[M].北京：中國建筑工業出版社,1999.

[3] 中機院.2016年裝配式建筑的政策東風接連不斷,建筑企業對裝配式領域翹首以望[EB/OL].http://www.reportway.org/zhuangpeishijianzhu/15371.html 2017-06-19/2018-03-10.

[4] 百度貼吧.淺析BIM技術在建筑設備設計中的應用[EB/OL].2017-04-13/2018-03-10.