裝配式建筑開發全周期控制重難點探析

趙永杰，劉圣武

（1華潤置地（合肥）有限公司，安徽 合肥 230006；2安徽建筑科學研究設計院，安徽 合肥 230031）

隨著我國近幾十年來城市化的快速推進及建筑技術的快速發展，中國城市化率已經達到60.6%[1]，中國建筑總存量已經276億m2[2]，體量居世界第一。在建造過程中，能耗一直居高不下，傳統建筑施工階段的能源消耗占到整個建筑生命周期總能源消耗的23%，部分建筑占比甚至達到60%[3]，與近年我國倡導的綠色節能發展要求尚有較大差距，而走綠色節能發展道路已經成為我國發展的共識和指導方針。

正是基于建筑產業節能減排的綠色發展理念，2016年2月22日國務院出臺了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，意見要求：“因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑，力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。”2016年9月27日國務院又出臺了《國務院辦公廳關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，再次從國家層面要求推進裝配式建筑。此后幾年時間里，裝配式建筑在全國得到了快速發展。

裝配式建筑是指把建筑傳統建造方式中的大量現場作業加工工作，轉移到專門構件工廠加工生產，建筑構件和配件（如墻板、結構梁、樓板、樓梯、陽臺等）加工生產完成后，再運輸到建筑施工現場裝配安裝而成的建筑[4]。由于建筑構件在設備齊全的工廠生產加工，使得建筑構配件的生產精度更高，質量更好，同時也縮短了建筑的生產周期。

1 裝配式建筑發展歷程

1.1 歷史上的裝配式建筑

我國古代預制木構架體系的模數化、標準化、定型化已達到較高水平。公元1103年，李誡編寫了《營造法式》，其核心特點就是材分制、模數思想的制定和運用，裝飾與結構的統一，形成了標準化程度極高的系列化的建設標準[5]。我國早在20世紀50年代就提出了裝配式建筑的概念，當時在借鑒前蘇聯相關經驗基礎上，開發出了相應裝配體系，如大板體系、南斯拉夫體系、預制裝配式框架體系等。后來由于受唐山大地震事件的影響，以及現澆混凝土快速發展的沖擊，裝配式建筑發展逐漸停滯[6]。

1.2 我國裝配式建筑政府導向

2010年以后我國出現了明顯的勞動力短缺，以及嚴重環境污染等問題，政府意識到現澆結構面臨的相應問題，相繼出臺了大量政策，鼓勵和引導建筑向裝配式建筑的發展，裝配式建筑從此進入了恢復發展期。2016年以后中央及地方密集出臺了發展裝配式建筑的政策，裝配式建筑進入快速發展期。

2016－2018年，中央及地方發展裝配式建筑的政策密集出臺。2015年11月14日住建部出臺的《建筑產業現代化發展綱要》綱要要求：計劃到2020年裝配式建筑占新建建筑的比例20%以上，到2025年裝配式建筑占新建筑的比例50%以上。2016年9月30日國務院出臺的《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發〔2016〕71號）意見提出：力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。住建部于2017年3月23日發布了《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑示范城市管理辦法》《裝配式建筑產業基地管理辦法》。2017年起住建部積極推進裝配式建筑試點工作，包括示范城市30個，裝配式建筑產業基地195個。2017年召開的兩會上，李克強總理在政府工作報告中鄭重提到：“積極推廣綠色建筑和建材，大力發展鋼結構和裝配式建筑。”這些政策文件都清晰地表明，發展裝配式建筑是我國的大政方針和未來建筑發展方向。

1.3 裝配式建筑在地方發展

據有關部門不完全統計，截至目前全國已超過30余個省市出臺了裝配式建筑專門的指導意見和相關配套措施，以安徽為例，到2020年合肥市建筑產業化年產值達千億元以上。合肥市委先后引進了中建國際、遠大住工、宇輝集團等知名企業落戶合肥，引進國際先進設備，打造了一批生產基地項目，促進了產業快速升級。合肥市建筑產業化項目已開工和計劃開工面積累計已超過300萬m2，并且還將陸續新開工120萬m2。

2 裝配式建筑設計要點

裝配式建筑近年取得了迅速發展，設計流程、技術策劃等開發環節都取得了寶貴經驗，設計企業的組織形式也發生了相應變化，出現了專門服務于裝配式建筑的設計院所。

2.1 裝配式建筑設計與常規建筑設計的異同

圖1 現澆建筑建設參考流程

圖2 裝配式建筑建設參考流程

從圖1、圖2中可以看到，裝配式建筑在設計過程中多了設計策劃和構件加工圖設計環節的內容，前期設計周期會拉長。市場調研得出，以25萬m2住宅建筑參照，僅僅構件加工圖設計環節要增加45到60天。傳統的室內裝修設計，機電管線、建筑門窗、欄桿、立面選型等須提前設計、提前確定。若進行裝配式建筑一體化設計，由于構件加工圖設計環節綜合考慮并銜接了精裝設計環節的內容，精裝設計與建筑施工圖設計同步進行，總設計周期沒有明顯增加，整個項目建設周期較常規建筑縮短。

2.2 裝配式建筑前期技術策劃

裝配式建筑是一個系統性工程，較傳統建筑要求更全面、更復雜、更精細，約束配合條件更多，在方案設計之前，要完成技術策劃。技術策劃要綜合考慮項目定位、建設規模、裝配率目標、成本限額，同時要考慮構件生產及加工運輸等裝配施工階段的內容，最后才能形成合理的前期設計方案。上述每個環節都要求建設單位參與進來，對預制構配件的可能性、經濟型、標準化及安裝要求等進行策劃，共同確定相應的標準及技術方案，為后續設計打下堅實基礎。

2.3 裝配式建筑構件加工圖設計

在裝配式建筑中構件設計起到非常關鍵的作用，構件設計不合理，不僅存在安全隱患，還會大大增加項目成本，可以說預制構件的優劣直接關乎裝配式建筑項目的成敗。裝配式建筑在設計過程中要考慮節點的深化、工廠預制件生產、道路運輸、機械吊裝、節點錨固、二次澆注等。因此，裝配式建筑構件加工圖設計十分關鍵和重要。

構建設計主要包括結構設計，構建拆分平面圖、詳細細部節點設計圖等，具體內容包括：

①預制構件設計詳圖，包括平面圖、立面圖、剖面圖，預埋吊件以及預留安裝孔洞、防雷線盒等的細部構件加工圖等；

②預制構件配件裝配詳圖，包括相關節點詳圖及臨時斜撐、臨時支架的設計圖、構件配件的裝配位置圖等；

③構件施工方法設計，包括裝配構件的施工及檢查驗收方法，構件加工制作及連接方案，臨時斜撐、臨時支架安裝及拆除要求方案，打膠、灌漿、防水等整套施工工藝設計。

2.4 裝配式建筑的誤區

首先是概念誤區，裝配式建筑不僅僅是預制構件安裝建筑，裝配式建筑還包括裝配式混凝土建筑、裝配式鋼結構建筑、裝配式木結構建筑，裝配式建筑也不等同于裝配式結構建筑。

其次設計誤區，裝配式建筑不必要先完成傳統設計后再進行二次裝配設計，完全可以一次設計完成。若前期按傳統方式完成施工圖設計，后期強行拆分將造成設計費用的增加，僅此一項就會增加約15元/m2的設計費用，若同步進行裝配式建筑設計，成本增加約8元/m2（以安徽為例），有較大節省。另外，許多項目僅為完成裝配率，提供不合理的裝配式建筑技術方案，造成項目實施的重大困難，甚至造成項目失敗。

3 預制構件的驗收、運輸、存放與施工

裝配式建筑在施工管理和工廠預制構件的生產過程中，要重點加強構件出廠驗收、構件運輸、構件進場驗收與存放、施工流程及工序控制，這些環節控制不好會對整個建筑的質量產生重大影響。

3.1 構件出廠驗收

構件出廠要進行嚴格驗收以保證構件質量，常規檢查內容如下。

檢查項目：幾何尺寸、平整度、表面觀感、預留洞位置、電線盒位置等。

構件廠：構件100%自查。

駐場監理工程師：要求駐場監理從原材料檢查復試、模板預檢、鋼筋隱檢、混凝土配合比進行控制，構件出廠前對幾何尺寸、平整度、表面觀感、預留洞位置、電盒位置進行檢查驗收，駐場監理要100%進行檢查，驗收合格方可進場。

建設單位：不定期對駐場監理的工作進行檢查，不定期去構件廠進行檢查。

3.2 構件運輸

構件運輸過程需要重點控制內容：首先，要結合施工進度，與構件廠溝通確認好構件清單，按樓號樓層及其安裝部位進行詳細分類，并確定不同構件進場日期。如果現場進度存在偏差，應立即與構件廠聯系及時糾偏，調整構件運輸計劃。特別注意的是，構件的運輸主要以立運為主，運輸時注意車速、構件軟保護及板材的傾斜角度要控制到位。

基地場區道路設置要求：大板、重板采用20m長大掛車運輸，每車運輸9塊板，包括車總重約45t，車寬4m；小板采用16m長車運輸，每車運輸6塊板，包括車總重約35t，車寬4m；為滿足運輸車輛需求，運輸道路寬度不小于6m，轉彎半徑不小于8m。

3.3 構件進場檢查驗收與存放

構件進場后要嚴格檢查和驗收，檢查項目包括預制構件尺寸、平整度以及相應偏差，機電線盒是否方正、定位是否準確，構件編號是否正確，每個構件是否均噴射編號。

構件進場后，項目部主管人員、監理工程師、總包工程師、構件廠工程師，進行共同驗收，并在隨車出廠驗收單上簽字，發現不合格產品，應立即退場處理。

板材進場后，要清點好板材型號、數量，根據現場施工吊裝的順序，對進場的構件進行單獨編號并進行分類堆放，以提高吊裝施工效率。

3.4 施工流程

3.4.1 BIM設計和樣板引路

裝配式建筑一般采用BIM設計，利用BIM設計設立3D模擬，對吊裝前進行預拼裝。根據三維模擬，確定吊裝施工順序。

樣板引路：為檢驗構件生產、施工的可行性，項目施工前，應選取部分樓層按照確定工藝進行樣板試安裝，樣板試裝可以為施工人員提供培訓和經驗積累，也可以最大的限度地減少后續不可控因素的出現。

3.4.2 現場施工工序

現場施工工序：①測量放線、PC外墻板、樓梯板吊裝和校正墻柱鋼筋綁扎；②水電線盒定位，墻柱模板安裝；③排架搭設，梁板底模施工；④PC陽臺板吊裝，梁板鋼筋施工；⑤機電管線預埋，墻、板模板二次復測調整、驗收；⑥板面鋼筋綁扎、驗收，混凝土澆注及振搗。

以上工序步驟是為實際調研工序總結，上述每一步基本是一天的施工內容，不同項目可能有些細微區別。

3.5 施工周期

PC標準層施工平均為每層6－7天，與現澆結構基本持平，但封頂至外架拆除時間比現澆結構略快，故整體施工周期，有所縮短。

4 裝配式建筑建安成本及項目招標采購關注重點

通過走訪和市場調研，了解到規模以上（10萬m2）單方造價在4500元/m2左右，規模以下項目，成本增加視具體項目有幾百元到近千元的增加。規模以上裝配式建筑較傳統項目沒有明顯增加，但開發周期縮短。

由于裝配式建筑在方案階段要確定項目定位及交付標準，施工圖設計階段即要確定精裝標準、廚衛形式、門窗類型等。對于建設單位招標采購而言，需要及時確定精裝、廚衛、門窗等單位，并配合設計單位完善相應具體設計。前期對于建設單位各端口的工作深度和提前量有很高的要求，但后續建設工作中，會減少返工，縮短建設周期。

5 結語

近年來國家大力倡導和推動裝配式建筑產業發展，取得了較大的經濟和社會效益。

裝配式建筑擺脫了傳統半機械化的建造方式，采用工廠化流水線作業，是近30年來建筑建造方式最重大的變革。該建造方式的變革極大地推進了新型城市化的發展，不僅有利于節約能源，減少施工過程的污染，還極大地提高了建筑產品質量和生產效率。

正是基于產業發展的引導作用，政府在土地出讓時，多附加裝配式建筑條件要求，規定相應的裝配率，房地產企業要快速適應政府政策和市場變化。通過簡要對比分析裝配式建筑與傳統建筑在設計、招采、成本、施工等開發環節的重難點，可以看出裝配式建筑在設計定位、變更控制，招標采購節奏、成本配置與費用控制、施工工藝等方面有自身特點和不同于傳統建筑之處。設計階段定位要周密策劃，統籌考慮，減少后期調整及變更。招標采購階段要配置好各環節的費用結構，避免因考慮不嚴密，影響后續環節的推進，同時需要前置門窗、機電等單位招標工作，以利于后續深化及確定預制模具。在施工工藝方面要做提前統籌，密切協調構件企業，對施工企業做好施工工藝培訓宣貫培訓，持證上崗，做到產業化裝配生產。這些都要求各開發環節各部門各企業，要更深入更高效的協同配合，形成標準化作業，才能更快的適應政策要求，才能更好地把建筑產業化落地生根，推進整個建筑行業的發展。