綠色節能裝配式建筑成套技術分析

文｜甘肅第六建設集團股份有限公司 關鍵

裝配式建筑是在節能降耗理念下推出的一種全新的建筑行業技術，不僅可以降低噪聲污染也能夠提高建筑本身的性能。將成套技術應用其中，可以進一步落實綠色環保性能，促進建筑行業可持續發展，提高裝配效率，降低裝配成本，強化裝配質量，實現定制化、預制化生產，從根本上促進建筑行業的健康發展。最為關鍵的是，在大數據時代下，可以進一步借助云計算、數字化、智能化等新技術讓裝配式建筑成套技術得到落實，為建筑行業的發展奠定基礎。

1.裝配式建筑的發展概況簡述

裝配式建筑是一種綠色節能型施工模式，其最為突出的特點是可預制、可定制，符合國家現階段的建筑發展模式，而且這種裝配式建筑和鋼結構建筑之間可以實現循環使用，作為一種新型技術，其本身低碳環保、成本低但效率高。在城市化裝配式建筑不斷推廣，污染治理、能耗治理力度不斷提高的情況下，建筑結構一體化工作必須得到進一步落實。國內在裝配式建筑發展過程中已經取得了一定的成績，高層建筑、多層建筑中都已經應用了裝配式建筑技術，可以將更多的工序前置化，施工流程簡化，目前國內對裝配式建筑也提出了相應的標準。但從實際情況看，預制裝配式施工技術還存在很多的問題，需要得到妥善解決，以此最大程度提高施工質量、保證施工安全性，讓裝配式施工技術得到更好地落實，真正改變傳統建筑行業中存在的問題。以陽臺技術為例，現階段大部分裝配式陽臺預制技術面臨著較大的安裝問題、運輸問題、生產問題，安裝施工效率往往受到不同程度的影響，而且這種拼接性質的陽臺構件滲水、裂縫問題較為嚴重。最為關鍵的是，一些裝配式陽臺承受能力較弱，很容易出現塑性變形、垮塌失穩等情況。在此背景下，裝配式建筑成套施工技術的提出，并被在建筑行業內迅速擴展，工程施工建設水平不斷提高，施工技術也逐漸朝著多樣化的方向發展。

隨著城市化發展水平不斷提高，國家、社會對人和自然環境之間的關系產生了更加深刻的認識，環境保護的重要性突顯。近年來，國家大力發展低碳經濟，強化“節能減排、綠色低碳”，建筑作為高耗能、高耗材的行業之一，在新時期，必須拋棄傳統的建筑設計理念，在后期建筑設計、建設中落實智慧城市理念，打造出真正的“綠色建筑”，融入人和自然的和諧發展觀。

以上海某高層建筑為例，在綜合考慮多方面因素后，最終確定預制裝配式施工模式，為確保施工效果和施工效率，施工承建方選擇第三方廠家進行預制構件。經過綜合評估選擇工藝技術較為成熟、性價比較高的某預制企業，但在實際開展過程中，由于在生產、運輸等關鍵性環節上缺少監管，導致構件在運輸和生產過程中出現不同程度的質量問題，預制裝配式施工整體建設受到了極大的阻礙。以該高層建筑的平板制作為例，不僅材料本身出現問題，在運輸過程中也出現磕碰，在安裝過程中發現一些材料之間存在參數數據錯誤，這些細節上的疏忽對后續的建筑流程造成阻礙，進而導致問題擴大化。另外，該高層建筑面臨著嚴峻的預制構件連接點質量問題，而且該建筑項目本身對鋼筋套筒連接用材料有著明確的要求，一旦出現偏移，建筑整體都會受到影響無法滿足實際建設需求。在這一建筑項目施工過程中，出現灌漿不飽滿或者套筒連接錯位等問題。雖然在后期得到妥善解決，但無形之中增加了建筑施工成本，施工人員不得已在很多細致問題上進行返工處理，施工效率下降、施工周期被迫延長，施工變更導致經濟效益空間縮小。除該案例中面臨的問題之外，在調查其他裝配式建筑工程項目的過程中，管線和構件的施工質量等方面也存在一定的潛藏性風險，如：構件的吊運、安裝、連接等。不僅如此，在很多裝配式施工現場經常會出現材料大量堆積、混亂度較高，空間沒有得到合理利用等細節性問題，嚴重影響了施工效率。這樣的情況下，不僅沒有達到應有的節能降耗、綠色環保等理念，預制構件的質量很難得到保證，建筑整體質量也因此大打折扣。

2.裝配式建筑的前期與運輸設計分析

2.1 前期設計分析

根據建筑本身的結構，裝配式建筑可以分為外墻、承重墻、防水等不同的環節，從成套技術角度出發，可以分為門窗成套、外墻裝飾成套、屋頂防水保溫成套、墻體壓光成套、承重墻和非承重墻成套以及房屋主體成套。在這樣的情況下，過往裝配式建筑所面臨的問題得到解決，可以實現流水型作業，最大程度避免了裂紋等問題的出現。在智慧城市理念之下，智能建筑在設計過程中，必須充分考慮到建筑安全問題，無論是外部結構還是內部空間。比如，可以利用BIM 技術對建筑結構內外進行可視化分析，及時發現建筑中可能存在的問題。對此，本文以陽臺成套技術為例，具體分析成套技術的落實。綜合來看，這些成套技術增加了建筑結構本身的防火、保溫、隔音等不同的效果，而且施工程序簡化、施工危險性被削弱，可實現一次性安裝。最為關鍵的是，這種成套技術打破了傳統建筑施工中需要多個工種共同作業的要求，建筑生產效率得到了根本上的提高[1]。圖1為鋼筋裝配技術應用流程圖，從流程圖中可以看出，在采用成套技術后安裝的科學、合理性得到提高，鋼筋質量得到保證，為后續其他施工奠定了良好的基礎。公式（1）、（2）、（3）展現的是內部部件預制比，其中公式（1）是建筑主體結構預制比，公式（2）是內隔墻預制比、公式（3）是設備裝修管線預制比，其中V 表示墻板、承重墻的總體積、V1a 則為相對應的混凝土體積。同理，A2a 為非承重圍護的表面積綜合，Aw1 則為建筑圍護墻的總面積，A3b 則表示的是內地面和樓面的水平投影綜合，AL 則是扣除了洞口、墻柱后的樓層總面積。根據這些公式可以更好地確定預制結構的參數數據。

圖1 鋼筋裝配技術應用流程圖

2.2 運輸設計分析

從建筑節能角度出發，想要實現綠色節能建筑需要綜合考慮到保溫隔熱性能、氣密性能、高效新風熱回收性能等多方面技術，成套技術在實際應用過程中，需要在綜合考慮上述因素的基礎上，落實針對性的成套技術處理措施。裝配式建筑本身具有降低材料、能源消耗等方面特點，成套技術的落實可以進一步提高建筑本身的靈活性，簡化施工流程，為了讓裝配式建筑體系得到更好的發展，還需要結合實際案例進一步優化建筑結構，并且針對成套技術的落實展開綜合性分析。在成套建筑中應用了BIM 技術完成圖紙設計、模板拆分，對具體參數和連接節點展開了創新優化，有效保證了防水效果。以該建筑施工方案為例，采用了U 型陽臺掛板，落實一體化陽臺。從綜合情況來看，有效減少了預制構件的數量，讓防水效果最大化，而且節點處的滲水問題也得到了解決。從具體的防水質量設計來看，采用豎向縫進行連接，并且預留了凹槽，在粗糙面和防水砂漿、膨脹劑的加持下，整體效果、質量得到了根本上的保證。從具體的生產流程校對來看，生產便捷、安全，相比較傳統的預制式生產工藝，這種復雜構件的立模生產工藝難度標準化程度更高，而且精準性、自動化、集成化程度也相對極高，人工成本較低。最為關鍵的是，這種模具可以重復使用，綜合成本較低[2]。從運輸角度來看，成套封閉式組合陽臺和預制樓梯搭配運輸，可以有效降低運輸成本。

3.施工安裝探討

從安裝角度來看，成套陽臺施工技術可以在工廠內完成組合拼裝、后續借助吊車進行整體運輸、吊裝，施工安全可靠、施工質量降低，在這個過程中要進一步落實安裝定位，以此保證精確度。從另一角度來講，相比較信息管理體系也會得到更好的優化，RFID 技術也可以實現集中化管理，能夠讓質量控制得到更好的保證。該項建筑面積約為70 萬m2，屬于高層住宅樓，除了在陽臺實施成套裝配式建筑之外，還落實了PCF 板這一一體化疊合外墻成套技術。綜合計算后混凝土總方量可以達到7萬m2，構件總重量達到16 萬t，其中封閉式陽臺一體化面積約為3 萬m2，綜合來看節約了500 萬元。

3.1 技術分析

在這一施工過程中，主要應用到了以下幾種施工技術：第一，NPC 技術。通過豎向、橫向之間單元的連接，將不同構件連接在一起，但對技術操作要求較多，容易出現灌漿孔，想要保證最終的灌漿質量難度較大[3]。第二，PC 技術、PCF 技術。常用于預制構件的制作、安裝以及外墻模板等方面，內隔板、空調板、窗戶框、墻板、陽臺和樓梯等區域，抗震性較強、整體性能較優、保溫隔音效果也非常顯著，是目前應用最為廣泛的施工技術。但對各個指標參數的計算準確性要求較高，一旦出現誤差，就會對建筑整體抗震性能產生負面影響。第三，混凝土模式剪力墻技術。常用于陽臺連接、樓梯板連接，通過插入式預留孔灌漿鋼筋，常用于建筑結構體系較大的工程項目，非常考驗施工人員的吊裝技術。第四，疊合板模式的剪力墻技術。常用于預制樓梯、疊合式樓板及疊合式墻板等，應用范圍非常有限，國內常用于地下車庫。

3.2 吊裝分析

在封閉式陽臺吊裝過程中，還需要考慮到吊裝的變形性和疲勞性，采用科學的方式合理起吊，降低事故發生概率。在封閉式陽臺成套技術落實過程中，采用了整體吊裝的方式，將陽臺掛板和空調一體化陽臺板完成拼裝后，再運輸到現場，借助平衡吊架進行整體吊裝，然后借助連接角鐵這一零部件完成安裝定位，整體結構更加可靠。這種封閉式陽臺具備輕質防水等特點，可以說是門窗一體化預制技術，徹底解決滲漏隱患。以該施工項目為例，采用工業裝配式成套式設計，綜合運用了網絡、通信、自動控制、GIS/BIM、VR/AR 等技術，將智慧工地系統貫穿于項目的全過程，實現了信息數據的無縫傳遞，確保成套式施工項目的建設效率和精度。從該項目的實際發展現狀來看，智慧工地系統的應用讓施工現場工程建設信息傳遞問題得到妥善解決，從根本上避免了信息斷層和信息孤島問題。不僅如此，在各個生命周期階段也都具有一定的促進作用。在封閉式陽臺發展過程中利用智慧工地系統在施工前，對封閉式陽臺吊裝過程中可能遇到的風險因素部分進行可見性模擬，利用BIM 360 Glue，將整體建筑效果應用到BIM 模型中，施工人員就可以通過終端對建筑整體進行勘察，發現其中存在的問題，進行安全檢查，及時消除安全隱患。最為關鍵的是，還要對封閉式陽臺的結構技術、標準模型展開分析，生產效率得到提高，生產成本得到降低，打造出全新的建筑體系[4]。在裝配式成套施工過程中，需要對具體的防火要求、防水要求進行確認，綜合考慮到地區環境溫度等外界環境，確保這種封閉性陽臺成套技術中的參數和具體裝配，在落實過程中貼合建筑本身的需求。

圖2 成套陽臺技術施工參數

4.總結

綜上，在建筑工程中預制裝配式結構已經是目前較為常見的一種技術，擁有良好的發展前景，但施工質量、施工效率還有待提高。加強對預制裝配成套施工技術的分析和優化，可以有效提高施工效果，弱化傳統裝配式技術存在的問題和缺陷。預制裝配式成套技術中，所有的構件和組裝都可以更加順利地完成，采用干式節點進行連接，極大地緩和傳統施工方法存在的弊端，借助BIM 技術等計算機技術解決了尺寸偏差等方面的問題。