裝配式建筑應用效果分析及管控問題與對策

饒文杰

（廈門安居控股集團有限公司，福建 廈門 361000）

0 引言

隨著我國城市化規模的逐漸擴張，能源的消耗也在不斷擴大。為了處理好發展和減排、整體和局部、長遠目標和短期目標的關系，我國明確提出2030年實現碳達峰、2060年實現碳中和的目標。建筑行業是三大高能耗行業之一，這一目標對于整個建筑行業的節能減排發展提出了更高的要求。在此背景下，作為綜合效率更高、能耗更少的裝配式建筑，是建筑行業發展的一個大趨勢。因此，不斷推動裝配式建筑的發展，提升裝配式建筑的效率，符合時代發展的需求。本文對裝配式建筑的應用效果從多角度進行分析，對設計、施工管理方面出現的問題提出了相應的解決方案。

1 裝配式建筑的特點

裝配式建筑具有廣泛的應用場景，能滿足功能多元化需求。裝配式建筑與傳統的現澆鋼筋混凝土結構的不同之處在于：將組裝成建筑的各個部件由工廠預制加工而成，達到滿足規定的強度和齡期后，運輸到項目現場安裝成建筑。

這種建筑工業化制造方式具有節能、低碳、綠色、環保等特點，根據綜合評測，其單位面積的資源消耗比傳統建造方式減少約12%，節約能源約20%，廢棄物產生減少約26%，綜合工期縮短10%左右。最先進的PC技術可使現場建筑垃圾減少80%，材料損耗減少60%，施工用水減少60%。裝配式建筑通過標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、信息化管理等形成完整的產業鏈，以進一步提升工程建設質量和經濟效益，實現資源節約和節能減排[1]。

2 裝配式建筑的應用效果

2.1 裝配式建筑的結構優勢

（1）抗震性能高，PC結構設計依據各構件自身的承載力進行計算設計，再根據要求進行連接形成牢固的整體。結構的連接節點以及連接處的接縫壓力均采用后澆混凝土或灌漿或坐漿等方式進行補充或傳遞，連接部位根據變形的方向和大小可做成滑動、鉸接或者固支(裝配式很難做成剛接)。當出現地震等災害的時候，PC結構主要通過節點處的應變來消除應力，不至于讓應力在結構內部持續傳遞，防止結構連續倒塌。

（2）裝配式建筑的建造方式能提供高質量、節能環保的建筑產品。由于建筑部件產品在工廠生產，現場只是吊裝和少量節點連接施工作業，可有效控制產品質量。同時，PC構件均由工廠統一以流水線方式進行生產作業，從而降低了其成品成本。

（3）PC構件產品化、住宅戶型標準化后，結構形式、結構布置基本相同，預制構件模數化、標準化非常高，可以提高模具的使用率，降低成本。

2.2 裝配式建造技術與鋁模+獨立支撐體系相結合

采用裝配式建造技術與鋁模+獨立支撐體系相結合，能優化施工技術，提升工藝水平。經實施對比，采用鋁模+獨立支撐配合裝配式施工可以減少腳手架、支撐工程，并提高工作效率；并可以實現模板、支撐的高周轉以降低施工成本。

2.3 裝配式建筑與BIM技術相結合

（1）三維場地布置及裝配式建筑預制構件的模擬安裝。采用BIM創建各階段（基礎施工階段及主體施工階段）可視化施工平面模型，包括施工現場主要出入口、臨時施工道路、材料堆場、周轉場地、大型機械占位等，幫助項目進行前期各階段場地合理規劃，大大提高管理的效率，模擬各種工況現場的布置情況，提前模擬裝配式建筑預制構件的安裝過程，避免施工場地內工種間的影響導致施工阻滯。

（2）輔助圖紙會審。各專業BIM模型搭建過程等同于設計圖紙全方位核查過程，基于BIM模型評估設計圖紙質量，對于圖紙存在錯、漏、碰時提交碰撞報告，包括土建專業問題以及機電專業問題，可以通過分析確認施工可優化內容。

2.4 采用可追溯信息化管理技術

構件生產單位可采用構件管理系統，通過創建項目信息、客戶信息，導入構件臺賬、生產構件清單等資料，創建生產任務，生成排產計劃，打印出構件二維碼。生產過程中二維碼添加生產記錄和質檢信息，信息化二維碼貫穿生產→質檢→出入庫整個過程。每一塊出場預制構件均掛一塊專屬二維碼，可以查詢預制構件的各類信息，如圖紙中的樓棟號、型號、使用部位、規格尺寸、生產日期等。這樣既有利于指導現場施工，也方便后期維護，為裝配式建筑管控提供了極大的便捷。

2.5 減少建筑垃圾與環境污染

預制構件在工廠集中化生產，提高模具使用效率，減少模板消耗；建筑垃圾統一收集分類，經處理后應用于承重構件的原材料使用。采用預制件的建筑工地現場作業量明顯減少，粉塵污染、噪音污染顯著降低。PC構件因其具有較好的外觀質量，現場可免除二次抹灰等工作，并減少施工現場大量的濕作業，減少了建筑垃圾、廢水等對環境的污染。

3 裝配式建筑管控中存在的問題及解決方案

3.1 設計管理方面

3.1.1 存在的問題

（1）裝配式建筑涉及到建筑、結構、水電、精裝等不同專業，各專業設計部門大多只考慮其自身專業的要求，各專業間的信息交流不順，容易造成圖紙的錯、漏、碰，造成返工或工期延誤。

（2）裝配式建筑對從業人員的技術管理能力和實踐經驗要求較高，建設單位缺少有相關經驗的管理人員，難以全面考慮各專業設計的要求，因此難以對各設計部門做到系統性的交底協調，容易造成發現問題后圖紙不斷調整，導致后期現場管理困難重重。

（3）裝配式建筑圖紙設計深度不足，設計過程中未能考慮現場施工預埋等問題，例如幕墻龍骨預埋、塔吊附墻預埋、腳手架連墻件預埋等問題。裝配式建筑圖紙設計深度達不到項目需求，生產出的PC構件將造成預埋件難以實施，給現場施工造成較大困難。

3.1.2 解決方案

作為一個系統工程，裝配式建筑應樹立管理前移、技術先行、協同設計、進度可控的產業化理念。

（1）建設單位項目啟動后，篩選有經驗的設計單位，符合國家及地方相關規范基礎上，強化工程建設中的設計管理，協調各專業統一開展一體化設計，用“系統集成”的設計思維開展相關工作，以保證圖紙設計的進度和質量滿足實際需求。

（2）建設單位設計管理人員應提前熟悉當地相關政策、熟記土地出讓合同里項目規劃設計的條款，并熟悉單位自身的技術標準，以便更好地向設計單位傳遞正確的當地政策信息和相關技術標準。

（3）設計單位在設計過程中應堅持“建筑系統工程”的基本觀點，加強各專業間的配合，對設計中可能出現的錯、漏、碰等實際問題進一步規范優化；運用規范標準化設計，建立建筑、結構模數協調規則，盡量少規格、多組合的原則，通過模數協調、組合實現設計產品的多樣化。在工程建設初期，各方通過圖紙會審及技術交底等多種方式熟悉施工圖紙和方案，由專業人員進行作業指導等形式，使工程建設推進順利及建設效果和效益得到滿足。

3.2 施工管理方面

3.2.1 存在的問題

（1）由于裝配式建筑的推廣時間較短，做過裝配式建筑的施工單位不多，這導致很多施工單位缺少有經驗的裝配式管理人員，滿足不了現場管理需求[2]。

（2）裝配式建筑施工對施工工藝要求很高，例如裝配式吊裝工、裝配式注漿工，這些工種需經過專業培訓后持證上崗；目前此類工種較少，這使現場需要花費較大的成本才能找到滿足需求的工人。

（3）城市中建筑項目普遍占地面積小，且需設計地下室；但建設單位需加快資金回籠，這要求項目現場先施工樓棟主體。地下向地上施工轉換階段，未能及時建成主體外地下室頂板，導致沒有理想的施工道路和材料堆場，易對施工進度造成影響。此外，裝配式建筑工程現場對大型塔吊較依賴，由于預制構件普遍較重，這就要求施工單位要選擇大型塔吊，且塔吊吊臂需覆蓋到棟樓的任何部位，才能保證每一塊裝配式構件安全地吊裝到對應的位置。這也導致現場場地布置較困難、塔吊布置較密集，施工過程中存在塔吊碰撞的風險。

（4）隨著裝配式建筑的推廣和應用，其質量相關的問題也在慢慢顯露，例如，裝配式構件和現澆混凝土交接處的冷縫易造成后期局部開裂，裝配式建筑注漿不飽滿而導致結構連接部位的安全問題，此類問題是當下裝配式建筑面臨的較大難題。

3.2.2 解決方案

（1）通過鋁合金模板與PC構件的施工結合技術，優化模板支撐體系，使模板拆裝簡單易學。同時施工單位注重自有職工的職業繼續教育，要有培養相關技術人員的意識。

樓板模板采用鏤空的形式進行布置，減少模板的使用面積節約成本，并且可以加快施工的速度。同時應用鋁合金模板的優勢如下：①自身重量輕、抗彎曲強度優良、剛度高，是目前重量最輕的模板，因此施工作業時不需要輔助吊裝等設備；②拼裝和分拆作業工藝簡單，對技術要求不高，尤其是在拆模系統部分，快拆效果好；③鋁合金模板在規范作業情況下，可進行循環應用，均攤成本低；④在混凝土澆筑時應用鋁模，其飾面效果符合相關技術要求，在達到封頂標準后，即可進行裝修，不僅能夠節省施工成本，整體工期也相應縮短；⑤作業規范要求簡單且安全性高，滿足倡導的綠色建筑作業標準。

（2）PC構件工廠化生產，可有效降低施工現場工作強度。企業也可與大學或者高等職業教育學校相接軌，根據實際需求積極建設相關的職業培訓教育基地，加大培養裝配式建筑職業人才的力度。構件在工廠集中生產，大量工作機械化自動完成，現場有效拼裝，降低工人的勞動強度和安全事故發生率。

（3）基于BIM與PC構件的結合技術，進行科學合理的場地布置、塔吊選型、模擬吊裝等。

例如，水晶沂庭住宅小區項目裝配式建筑為1#、2#、3#、5#樓，且此四棟樓呈一字排開位于場地南側，水晶沂庭樓施工總平面布置圖見圖1。在1#、2#、3#、5#樓四棟樓南側圍墻邊各設一處構件堆場。根據BIM模型對塔吊平面布置進行繪制及通過計算各PC構件的重量對塔吊進行選型，預制構件從2～17層，預制構件每片重量為0.49～2.52t。

圖1 水晶沂庭樓施工總平面布置圖

以最不利因素考慮，2#樓塔吊臂長38m，二層裙樓屋面均能滿足吊裝范圍，并且最遠吊裝距離為34m，根據模擬所選用的塔吊參數，在35m的位置可以吊重3.26t，滿足吊裝要求。同時通過BIM技術推演吊裝過程，合理地安裝預制構件堆碼與裝車順序，實現吊裝的連續性，以提高安裝效率，并且構件堆場避開主體地下室，避免了過量堆載對地下室結構產生破壞的風險。

（4）針對裝配式建筑的質量安全問題，目前建筑行業雖然推出了不少指導意見，首要的還是施工單位選用合理的施工工藝，并編制詳細的各類專項方案，防止質量問題的產生。例如PC構件與鋁合金模板的結合技術，能有效處理混凝土漏漿通病。鋁模安裝完成后對模板進行調平，支撐體系及模板安裝經過驗收后再開始進行預制板的吊裝工作，這樣能大大提高預制板與梁的澆筑質量。其次，可采用增強裝配式預制構件中連接件的強度、套筒的強度等方法。最后，必須緊跟國家相應的政策、規范等要求，不斷提高工藝水平，甚至可以制定更高要求的企業標準來完善自身的質量安全體系。

4 結束語

在國家大力倡導的綠色、低碳發展理念助推下，雖然目前裝配式建筑的發展處于初期階段，但裝配式建筑的發展在政策支持上擁有得天獨厚的優勢。裝配式建筑將是建筑行業發展的主要方向，政府出臺的裝配式建筑相關規范仍在完善中，這也促使裝配式建筑的相關參建單位可以積極探索新的管控模式和工藝方法，建立高效的項目協同工作機制，確定最優的裝配式建筑技術實施方案。只有加強對裝配式建筑體系的研究，積極通過創新科技，應用新工藝、新技術，才能使建筑行業更加健康地發展。