裝配式建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)管控思考

郭豐濤，劉開強(qiáng)

(1.深圳介子云圖空間科技有限公司，四川成都 610000；2.成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司，四川成都 610021)

有人說，裝配式建筑設(shè)計(jì)流程相比傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流程僅僅增加了“技術(shù)策劃”和“PC深化設(shè)計(jì)”2個(gè)環(huán)節(jié)，如圖1所示。然而，實(shí)際項(xiàng)目中并沒有這么簡單，在裝配式建筑設(shè)計(jì)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人都提出了更多、更高的要求，本文按照PDCA循環(huán)依次展開，如圖2所示。

圖1 裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)流程

圖2 裝配式項(xiàng)目PDCA循環(huán)

1 計(jì)劃

計(jì)劃階段分為工程立項(xiàng)、技術(shù)策劃、方案設(shè)計(jì)3個(gè)環(huán)節(jié)。這3個(gè)環(huán)節(jié)是裝配式建筑最關(guān)鍵、最重要的3個(gè)環(huán)節(jié)，如圖3所示。

圖3 計(jì)劃階段重點(diǎn)內(nèi)容

對結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人來說，裝配式建筑在工程立項(xiàng)環(huán)節(jié)應(yīng)把控的重點(diǎn)是學(xué)習(xí)政策、經(jīng)營聯(lián)動(dòng)、報(bào)價(jià)合同。

目前對裝配式建筑發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力還是政策，因此對裝配式建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人要做到“設(shè)計(jì)未動(dòng)、政策先行”。尤其有些政策沒有正式文件，不同審圖要求也不盡相同，這就需要在項(xiàng)目中密切關(guān)注行業(yè)動(dòng)態(tài)、保持和政府及審圖部門的溝通。

以成都市政策為例：結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人要了解“什么是雙控一刀切”、一刀切的執(zhí)行時(shí)間、疊合板現(xiàn)澆層是否可以計(jì)入分子、輕質(zhì)內(nèi)隔墻是否可以計(jì)入分子等。另外關(guān)于裝配式評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)很多，到底執(zhí)行國標(biāo)、省標(biāo)、還是執(zhí)行市或區(qū)上的標(biāo)準(zhǔn)都需要進(jìn)一步搞清楚。成都市裝配率指標(biāo)見表1。

表1 成都市現(xiàn)行裝配率要求

據(jù)了解，成都市目前還沒有大面積執(zhí)行國標(biāo)和省標(biāo)，僅在政府投資的示范項(xiàng)目中執(zhí)行。根據(jù)“成都市人民政府關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的實(shí)施意見(第二次征求意見稿)”：

自2021年8月1日起(以取得施工圖審查合格書或完成自審承諾時(shí)間為準(zhǔn))全市城鎮(zhèn)新建建筑(含民用、工業(yè)建筑)項(xiàng)目全部執(zhí)行裝配式建筑要求，單體或平均裝配率不低于50%，其中政府投資的保障房、人才公寓、產(chǎn)業(yè)園區(qū)配套住房、辦公樓、停車樓等項(xiàng)目及總建筑面積20萬m2以上的居住建筑項(xiàng)目，單體或平均裝配率不低于60%。鼓勵(lì)各區(qū)(市)縣積極推動(dòng)A級以上裝配式建筑建設(shè)?？偨ㄖ娣e小于1萬m2的房屋建筑工程項(xiàng)目；單體建筑面積不大于3 000m2且總面積不大于1萬m2的獨(dú)立設(shè)置的配套用房；工業(yè)建筑工程項(xiàng)目中生產(chǎn)工藝有特殊要求的生產(chǎn)性用房，可不實(shí)施裝配式建筑。因抗震超限、特殊用途、特殊不規(guī)則等技術(shù)原因無法完全滿足裝配式建筑建設(shè)要求的房屋建筑工程項(xiàng)目，經(jīng)市住建局組織專家論證，可適當(dāng)調(diào)整設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)GBT51129-2017裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定裝配率由主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(占比50%)、外圍護(hù)及隔墻系統(tǒng)(占比20%)、內(nèi)裝系統(tǒng)(占比22.5%)、管線系統(tǒng)(占比7.5%)四大系統(tǒng)組成，僅有單一某個(gè)系統(tǒng)不能稱為裝配式建筑。國標(biāo)裝配率四大系統(tǒng)具體得分如表2所示。

表2 裝配式建筑評分

若按照省標(biāo)[3]在計(jì)算水平承重構(gòu)件q2b時(shí)要注意：分母Aq2為各層扣除公攤面積(不大于本層建筑面積的20%)后的建筑面積之和，高層建筑的首層不計(jì)入計(jì)算，顯然更合理。

對于經(jīng)營聯(lián)動(dòng)，結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)積極與經(jīng)營、創(chuàng)意聯(lián)動(dòng)，主動(dòng)對目標(biāo)客戶進(jìn)行技術(shù)營銷。引導(dǎo)客戶進(jìn)行全過程一體化設(shè)計(jì)，因?yàn)檠b配式建筑必須從建筑方案入手，全過程一體化設(shè)計(jì)，才能更好地為客戶提高質(zhì)量，減少工期和節(jié)約成本。

目前實(shí)際項(xiàng)目都是被動(dòng)地為了裝配而裝配，缺乏一體化設(shè)計(jì)，造成的結(jié)果是“標(biāo)準(zhǔn)化程度很低、成本居高不下”。對于報(bào)價(jià)及合同，結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖袌鰞r(jià)格、項(xiàng)目類型、裝配率指標(biāo)等綜合考慮進(jìn)行報(bào)價(jià)。計(jì)價(jià)面積一般是按照裝配式單體的地上全面積進(jìn)行計(jì)價(jià)。結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)主動(dòng)與經(jīng)營聯(lián)動(dòng)，明確裝配式建筑合同設(shè)計(jì)的責(zé)任范圍、服務(wù)內(nèi)容、出圖時(shí)間、含鋼量要求等。

關(guān)于技術(shù)策劃環(huán)節(jié)，在項(xiàng)目前期結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)協(xié)助設(shè)總協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)單位進(jìn)行專題討論。明確本項(xiàng)目的定位、技術(shù)路線、經(jīng)濟(jì)評估、生產(chǎn)調(diào)研、吊裝能力等問題，避免后期不必要的修改，如圖4所示。

圖4 技術(shù)策劃

關(guān)于方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可分解為裝配式方案設(shè)計(jì)、戶型組合和標(biāo)準(zhǔn)化要求。裝配式方案設(shè)計(jì)包括對總平面、建筑平面、建筑立面依據(jù)“少規(guī)格、多組合”的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行設(shè)計(jì)。戶型組合是裝配式建筑在實(shí)施時(shí)盡量采用平移、旋轉(zhuǎn)等戶型組合，減少鏡像組合。鏡像的戶型，PC模板不能統(tǒng)一，會增加模板種類，進(jìn)而增加模具費(fèi)用，據(jù)了解PC構(gòu)件各項(xiàng)費(fèi)用占比中，模具占了15%。如圖5所示。

圖5 PC構(gòu)件各項(xiàng)費(fèi)用比例

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是裝配式建筑五化(設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、裝修一體化、管理信息化)中最核心的部分。裝配式建筑成本居高不下的一個(gè)很重要的原因就是沒有進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，目前合肥、山東、深圳、上海等地均不約而同地要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。

2 執(zhí)行

執(zhí)行階段分為初步設(shè)計(jì)或者施工圖、PC深化設(shè)計(jì)、主體施工3個(gè)環(huán)節(jié)。裝配式建筑做得好不好就看這些環(huán)節(jié)落實(shí)得如何。初設(shè)及施工圖環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)該做的事情有很多，如：裝配式建筑施工培訓(xùn)學(xué)習(xí)、裝配式建筑施工參觀學(xué)習(xí)、裝配式建筑施工方案比選優(yōu)化、施工圖階段的技術(shù)營銷。在裝配式建筑初設(shè)或施工圖設(shè)計(jì)開始設(shè)計(jì)之前，對沒有經(jīng)驗(yàn)的團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)進(jìn)行集中培訓(xùn)。通過培訓(xùn)可以讓團(tuán)隊(duì)對裝配式建筑有直觀的了解。帶著問題去構(gòu)件廠進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)是非常有必要的。通過參觀，可以近距離了解和感受PC生產(chǎn)，從支模、混凝土的搖勻、養(yǎng)護(hù)等方面都和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有很大的不同,如圖6～圖9所示。

圖6 鋼筋桁架底板

圖7 鋼筋桁架底板模具

圖8 鋼筋桁架底板混凝土搖勻

圖9 鋼筋桁架底板混凝土養(yǎng)護(hù)

對于很多裝配式建筑項(xiàng)目，施工圖啟動(dòng)后，客戶才開始關(guān)注裝配式的要求。此時(shí)客戶一般要求滿足指標(biāo)的前提下盡量少做。所以，施工圖階段的技術(shù)營銷的重點(diǎn)是為客戶提供政策、技術(shù)咨詢，如：哪種裝配方案成本最省，哪種方案對工期影響最小，哪種方案最快滿足預(yù)售的條件等，確定裝配方案是裝配式建筑最核心的部分。對一般裝配方案的確定要靠考慮政策指標(biāo)要求、客戶需求、設(shè)計(jì)需要3個(gè)因素。由于全國各地政策差異，選哪種裝配方案也需要根據(jù)當(dāng)?shù)厮惴ㄟM(jìn)行方案比選，和客戶共同商量確定。而且裝配方案不光和設(shè)計(jì)部有關(guān)，也和造價(jià)、銷售、工程等部門有密切的聯(lián)系。進(jìn)而引導(dǎo)PC深化設(shè)計(jì)與施工圖一體化設(shè)計(jì)，因?yàn)樯罨O(shè)計(jì)到預(yù)留預(yù)埋和施工圖聯(lián)系非常密切，設(shè)計(jì)院一體化深化設(shè)計(jì)可以為客戶最大限度地提質(zhì)增效，最大限度地減少深化設(shè)計(jì)的周期。

關(guān)于PC深化設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，PC深化設(shè)計(jì)前需要機(jī)電專業(yè)和客戶密切配合，提供準(zhǔn)確的預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)位給結(jié)構(gòu)專業(yè)。以疊合板為例，疊合板深化設(shè)計(jì)開始前需要電氣專業(yè)提供接線盒的準(zhǔn)確位置，結(jié)構(gòu)在PC深化設(shè)計(jì)時(shí)需要配合調(diào)整與鋼筋相碰的點(diǎn)位(圖10)。

圖10 電氣預(yù)留預(yù)埋點(diǎn)

PC構(gòu)件拆分也要遵循少規(guī)格、多組合的原則。L型容易開裂，生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝都有點(diǎn)難度。實(shí)際項(xiàng)目中可以通過調(diào)整后澆帶的寬度來實(shí)現(xiàn)疊合板的標(biāo)準(zhǔn)化，盡量避免出現(xiàn)異形PC構(gòu)件。后澆帶宜設(shè)置在次要受力方向且宜“避開最大彎矩截面”。構(gòu)件大小應(yīng)考慮堆放、運(yùn)輸、吊裝等因素的影響。PC深化設(shè)計(jì)之前應(yīng)該考慮運(yùn)輸路線是否存在PC構(gòu)件的運(yùn)輸限寬、限高等要求。

此類問題宜在PLAN的階段的“技術(shù)策劃”環(huán)節(jié)進(jìn)行解決。另外，依據(jù)《成都市裝配式混凝土建筑工程施工圖審查要點(diǎn)》[2]當(dāng)預(yù)制構(gòu)件加工圖為非施工圖設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)時(shí)，須經(jīng)施工圖設(shè)計(jì)單位審核通過方可實(shí)施。也就是說構(gòu)件廠進(jìn)行深化設(shè)計(jì)的圖紙沒有經(jīng)過原施工圖設(shè)計(jì)院的審核將不能進(jìn)行構(gòu)件加工。因此，PC深化設(shè)計(jì)由原施工圖設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，可避免中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生不必要的內(nèi)耗。

為了提升裝配式建筑部品部件設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短建筑圖紙向加工圖紙轉(zhuǎn)換的周期，有效控制工程造價(jià)、提升部品部件生產(chǎn)效率和裝配式建筑施工質(zhì)量，成都市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局組織成都建科集團(tuán)、成都市院及成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計(jì)有限公司一起主編CD2019-001-TY《住宅鋼筋混凝土疊合板標(biāo)準(zhǔn)底板》及CD2019-002-TY《住宅鋼筋混凝土預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)梯板》。

關(guān)于主體施工環(huán)節(jié)，要特別注意按要求進(jìn)行施工。目前我國裝配式建筑發(fā)展的一個(gè)重難點(diǎn)是施工環(huán)節(jié)。國外裝配式建筑施工的工人都是產(chǎn)業(yè)工人，而我國很多工地是文化程度不高的農(nóng)民工。由于各種原因?qū)е履壳暗难b配式建筑施工在現(xiàn)場出現(xiàn)了很多的問題，如：灌漿不密實(shí)甚至漏灌漿、鋼筋被截?cái)?、樓板未按要求堆放而開裂、吊裝不按照規(guī)范圖集施工、內(nèi)隔墻現(xiàn)場施工不按照規(guī)范隨意開槽等等。

3 核查

接下來是檢查階段，在此階段一定要做好項(xiàng)目總結(jié)。好的裝配式建筑總結(jié)可以起到提質(zhì)增效的作用；好的裝配式建筑總結(jié)是裝配式設(shè)計(jì)的升華。裝配式建筑總結(jié)其實(shí)就是進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)分享，總結(jié)中將產(chǎn)業(yè)化方面的經(jīng)驗(yàn)共享，避免后面的項(xiàng)目重蹈覆轍。對裝配式建筑更高級的總結(jié)就是提煉并形成標(biāo)準(zhǔn)。如：模板圖、技術(shù)要點(diǎn)、管控要點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)指導(dǎo)書等。

4 行動(dòng)

最后是行動(dòng)階段，通過前3個(gè)階段的實(shí)踐，行動(dòng)階段裝配式建筑的重點(diǎn)是什么呢?筆者覺得是一體化設(shè)計(jì)、掌握新技術(shù)、裝配式建筑施工與BIM深度融合以及最關(guān)鍵的裝配式建筑施工質(zhì)量。

一體化設(shè)計(jì)包括3個(gè)方面，橫向一體化即為創(chuàng)意、建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、BIM、室內(nèi)裝修各專業(yè)的一體化設(shè)計(jì)；縱向一體化即是產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、裝修等單位的一體化設(shè)計(jì)；管理一體化是各專業(yè)與經(jīng)營、運(yùn)營、概算等部門的聯(lián)動(dòng)一體化設(shè)計(jì)。如圖11所示。

圖11 三個(gè)一體化

5 結(jié)束語

目前業(yè)內(nèi)很多人反映“裝配式建筑成本高、工期長”。筆者認(rèn)為目前很多裝配式建筑施工遇到的問題是一個(gè)系統(tǒng)性的問題，產(chǎn)業(yè)鏈上甲方、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等單位都是在按現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的思維去做裝配式建筑。造成裝配式建筑在實(shí)施過程中本該有的“技術(shù)策劃”環(huán)節(jié)是缺失的，“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)”是缺失的，“機(jī)電裝修前置”是缺失的，“裝配式建筑施工質(zhì)量監(jiān)管”是缺失的。因此，裝配式建筑的設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)院，特別是結(jié)構(gòu)專業(yè)負(fù)責(zé)人在實(shí)際項(xiàng)目中進(jìn)行引導(dǎo)。裝配式建筑發(fā)展注定不會一蹴而就，在項(xiàng)目中還需要結(jié)構(gòu)專負(fù)積極探索，在落地性方面引導(dǎo)、推進(jìn)。目前國家政策分為“重點(diǎn)推進(jìn)、積極推進(jìn)、鼓勵(lì)推進(jìn)”3類地區(qū)，有重點(diǎn)地“自上而下”逐步推進(jìn)。裝配式建筑發(fā)展到今天，已經(jīng)不再是要不要做裝配式建筑的問題了，而是如何才能做好裝配式建筑的問題了，未來已來。對于裝配式建筑，結(jié)構(gòu)專負(fù)應(yīng)按照文中所分享的PDCA循環(huán)不斷提升裝配式建筑的設(shè)計(jì)能力。