裝配式建筑應用與發展分析

孫彰蔚 覃建達 江永強

(廣西科技大學 廣西 柳州 545006)

當前我國經濟發展速度逐漸提升,伴隨著經濟規模的逐漸擴大,城市化規模的擴張,城市勞動力人口的規模卻不斷萎縮。很多城市由于施工現場工作難度高,工作壓力大,年輕人不愿意從事施工方面的工作,施工現場存在很多勞動力人口短缺的現象,施工人員老齡化現象嚴重。因此,施工管理人員既要解決施工現場勞動力不足的情況,又要改善施工現場勞動力成本高的問題,還需要不斷降低施工現場的人工成本。在此背景下,不斷推動裝配式建筑的發展,提升生產的效率,符合時代發展的需求,促進建筑行業的健康可持續發展。

1 裝配式建筑概述

裝配式建筑的特點是具有廣泛的應用場景,功能需求多元化,組件標準性強,部件之間安裝難度低,不僅可以降低施工成本,還可以提高施工的整體效率。施工人員既要重視施工現場的組裝工作,又要在工廠對部件進行批量化的生產,優化生產的整個流程。在材料準備階段,工廠生產相關部件過程中,需要考慮建筑設計的整體強度,不斷優化建筑設計的內容,降低經濟成本,減少資源的浪費現象。很多施工企業最為關注的就是建筑材料的成本,而采用裝配式建筑能夠很好地降低材料成本。在組裝現場中利用模塊化的組裝形式,可以大幅降低施工難度,減少施工的成本,盡量減少施工人員的數量,降低人力成本,緩解勞動力的壓力。模塊化施工可以根據施工的具體環境進行調整。這種施工形式對于環境的要求很低,能節約施工的時間,提高施工的效率,還能避免能源浪費。模塊化的結構可以體現建筑的整體結構細節,通過變換各種組裝形式能夠貼合圖紙設計的基本需求。模塊單元要盡量貼合其他建筑的整體風格,要保證建筑形式的適應性。施工企業要嚴格按照技術標準設置合理的生產環境,保證各個構件的質量。預制化的裝配式建筑具有較大的優勢,縮短工期,能夠減少不良天氣對于施工現場的影響。施工企業不再需要在施工現場進行部件的制作,在工廠就能進行批量化的生產,可以保證部件的質量,減少施工現場消極因素的影響。施工人員可以用更快的速度進行組裝工作,減少施工人員數量,提升安全管理工作的質量[1]。

2 裝配式建筑在民用建筑中的應用與發展現狀

當前我國民用建筑業主要生產模式還是鋼筋混凝土現澆結構。這種生產方式較為簡單,勞動力利用和資源材料利用效率不高,生產過程環境保護控制較為困難,對施工現場的管理也不容易。近年來,我國對民用建筑施工環保要求不斷提高,民用建筑業轉型升級呼聲越來越大,民用裝配式建筑迎來發展良機,根據住建部公布的數據,我國2016年到2020年全國范圍內新開工裝配式建筑面積逐年上升,呈現很好的發展態勢(詳見表1)。

表1 2016～2020年我國新開工裝配式建筑面積

在2020年,全國新建的裝配式建筑面積占全國新建建筑面積的20.5%,裝配式建筑已然成為我國民用建筑不可或缺的重要組成部分。與我國裝配式建筑發展起步晚,在民用建筑中的實際應用較少的現狀不同,國際上發達國家對裝配式建筑的發展大多起步早、發展早、應用成熟。在裝配式建筑應用領域,美、法、日、德、丹麥、澳大利亞等國表現尤為突出,他們新建的裝配式建筑面積,占新建建筑面積的比例較大,他們的裝配式建筑發展已經達到了規模化、產業化的效果,充分將民用建筑建造環節朝著工業化方向發展[2]。

裝配式建筑的并非新事物,追溯裝配式建筑的歷史,最早的裝配式建筑其實在二戰結束后就已經出現,這種建筑物具有較高的適應性,盡快提高建造的速度。但是施工現場會受到工作化程度的影響,相關設計理念也不成熟,要明確裝配式建筑的發展方向。裝配式建筑離不開框架的發展,要提高各個部件的靈活性,利用建筑裝配的價值。隨著信息技術的不斷發展,工廠機械設備智能化程度提高,工廠的精準化模塊生產成為了可能,進一步提高了儀器 的精度和強度。裝配式建筑歷經了多年的發展,已經形成了成熟的知識體系。但是發展至今依然存在著一定的問題。例如,信息計算模型不完善,數據分析的公式存在一定的問題,相關的構造形式不正確等。這些如果不及時對應,就需要進行重新設計。在圖紙設計時還要關注信息技術對接方式,要將信息數據導入進去后需要引入人工,人工不是機器就會出現誤差的情況。加上當前裝配管理的水平較低,無法保持施工高質量進行,預制化雖然可以提高生產的效率,但是依然要關注裝配式建筑的整體特征,要保持建筑物的整體風格。施工企業要保持裝配管理的現代化,不斷提高施工的整體質量。施工企業要關注參數化的設計思路,不斷嘗試新的方法和對策,利用參數的特性,把建筑的語言轉化成信息數據,抽取相關要素進行有序的排列組合,整合有利因素,并將這些因素運用到施工實踐中。裝配式建筑具有可復制性的優點,施工企業可以根據不同的施工現場,不斷優化零部件,將部件化整為零,有機地組合起來[3]。

4 裝配式建筑應用與發展中存在的問題

3.1 普通群眾對裝配式建筑的認識不足

我國早在20世紀90年代前就開始探索裝配式建筑的應用,進入90年代后,由于受限于當時裝配式建筑設計能力、社會科學技術水平、預制構件制作的工業水平等,再加上當時鋼筋混凝土現澆結構蓬勃發展,裝配式建筑在民用建筑的應用中陷入低潮。再加上上世紀90年代和本世紀初正是中國房地產迅猛發展的黃金時期,這兩方面因素的綜合影響形成了我國現在普通居民對裝配式建筑知之甚少的局面,這使得眾多業主單位對使用裝配式建造民用建筑意愿不強,不愿意在此方向上進行投資[4]。

3.2 和鋼筋混凝土現澆結構相比裝配式建筑建造成本較高

雖然如今裝配式建筑的技術早已成熟,但是由于國內裝配式建筑發展起步較晚,整個裝配式建筑的設計、生產、運輸產業并未形成規模,這種現狀導致裝配式的建筑對比鋼筋混凝土現澆結構雖然減少了一些工序成本,但是總的建造成本還是較為高昂,兩者相對比之下,裝配式建筑建造成本在當下并無實際優勢[5]。

3.3 裝配式建筑的建造專業化程度高

裝配式建筑的建造是各個生產環節緊密聯系的生產過程,它要求相關參建單位要從根本上從鋼筋混凝土現澆結構的建造上轉變生產思路,它的具體表現有:①建筑設計標準化。②預制構件生產工廠化。③現場施工裝配化。④結構裝修一體化。⑤建造過程信息化。因此,裝配式建筑的建造與傳統建筑建造過程相比對各參建單位的專業程度、管理水平的要求更高,這種現狀導致裝配式建筑的建造存在較高的技術門檻,一定程度上制約了它的發展。

4 裝配式建筑應用與發展中的要點

裝配式結構具有節能環保、節約勞動力、建造速度快等優點,在我國民用建筑市場上的應用前景十分廣闊。其發展終將是一個專業的過程,并不能完全依賴國家政策的推動,還要求眾多社會資源投身其中,最終達成用社會需求推動產業發展,用產業發展帶動裝配式建筑發展,用裝配式建筑發展最終服務社會的目的。

4.1 規模化產業鏈形成是裝配式建筑發展的前提

裝配式建筑的發展必須要使相關利益單位在經濟上得到行業發展帶來的紅利,對于這個目標,可以從兩個方面入手,一是要提高裝配式建筑的使用功能,二是要降低裝配式建筑的建造成本,而這兩方面的訴求,都離不開裝配式規模化產業鏈這個前提。只有形成設計、生產、運輸、安裝各環節產業化規模發展之后,裝配式建筑的發展才有可能真真切切享受到工業化規模生產帶來的高效率生產、低成本運輸、高質量建造的好處。

4.2 從業人員的素質是裝配式建筑發展的重要保障

裝配式建筑的建造是一項非常專業的建筑活動,它涉及裝配式建筑構件的設計、預制構件的生產、預制構件的運輸、預制構件的現場安裝等諸多方面,它對從業人員技術管理能力和實踐經驗要求很高。而當下中國整個建筑建造行業,面臨作業環境艱苦、對從業人員數量需求大、從業人員流動性大、優秀年輕從業者流失嚴重等現狀。要想培養裝配式建筑建造的職業人才,可以從以下幾個方面入手:①大學的專業教育要與社會需求實際接軌,不能把人才的教育培養搞成沒有地基的空中樓閣建設。②企業要注重自有職工的職業繼續教育活動,要有培養自有產業技術人員的意識,打通從業者的技能提升進階道路。③相關利益單位要提高相關行業從業人員的待遇,尊重相關從業人員的勞動成果,提高從業人員的職業認同感。

4.3 充分利用BIM技術手段是裝配式建筑發展的關鍵

裝配式建筑各個施工環節的關聯性特別大,在建筑過程中對信息誤差的容錯率特別低。2020年8月底住建部、工信部等部門聯合發出《加快新型建筑工業化發展的若干意見》,將BIM技術和裝配式建筑作為新型建筑工業化的信息化發展手段。在裝配式建筑的建造過程中BIM技術的運用有以下好處:①深化建筑設計標準化。②BIM模擬安裝,進行碰撞檢測使構件設計更合理。③BIM模擬施工現場布置,推演施工過程協助施工組織計劃科學設計。④BIM技術信息傳輸的完整性與高效性有助于參建各方信息交流,有利于各方的團結協作。

5 結語

在現在中國民用建筑工業化發展轉型的關鍵節點上,裝配式建筑的發展在政策支持上擁有得天獨厚的優勢,建筑企業應從社會大局出發,不在乎一城一地的得失,做好相關準備,投入相關資源,參與裝配式建筑的發展之中,推動裝配式建筑的發展與進步。廣大建筑行業的從業者也要充分意識到建筑行業的發展日新月異,在從業活動中要不斷接受新技術新工藝新的建筑理念,不能固步自封,自毀前程。