淺談建筑工業化生產在非裝配式住宅中的應用

李 鑫, 曾禹銘

(四川省第十五建筑有限公司, 四川南充 637000)

建筑工業化是隨西方工業革命出現的概念，從在工廠里面預制到現場用機械進行裝配，這個過程逐步形成了建筑工業化最初的理論雛形。建筑工業化的基本途徑是建筑標準化，構配件生產工廠化，施工機械化和組織管理科學化，并逐步采用現代科學技術的新成果。2020年8月28日，我國住房和城鄉建設部、教育部、科技部、工業和信息化部等13個部門聯合印發的《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》明確了我國關于建筑工業化發展的需求和方向。

以目前建筑工業化中裝配式建筑設計這點來講，更多的是將傳統結構體系更改為裝配式建筑設計，以達到工業化生產的目的。

自2008年汶川出現大地震以后，磚混預制板結構未經受住地震的考驗，我國在2009年正式宣布禁止使用預制板建造商品房。對于新興的裝配式建筑設計，到目前為止，仍有較大部分群眾認為裝配式建筑是在走預制板建房的老路，對于采用裝配式建筑的商品房避而遠之，而更多的選擇全現澆結構住宅。再加上裝配式建筑有裝配率的限制，對于一般小高層及多層住宅建筑，在設計上仍具有一定的約束性。所以目前市場上對于裝配式建筑的普及仍然未處于主要地位，那么對于全現澆結構體系，如何能夠在現有的結構技術上向建筑工業化靠近，實現部分工業化生產，是本文研究探討的主要內容。

本文研究方向主要為在非裝配式設計住宅建筑施工中，充分使用預制構件來達到向建筑工業化靠近的形式，以體現工業化建筑在我國建筑形勢下的優勢，同時為企業在未來完全邁入建筑工業化的道路上進行一個過渡先行。

1 建筑工業化在住宅建筑設計中的應用背景

1.1 建筑工業化的基本內容

本文主要論述的建筑工業化主要內容方向是：采用適用先進的技術工藝，發展通用建筑構配件及其制品在施工過程中形成一定的規模，制定統一的建筑模數和重要基礎標準參數，合理解決設計多樣化和施工標準的協調問題，建立相應的工藝標準和工法等。

1.2 建筑工業化的特征及其方式

1.2.1 設計和施工的系統性

包括設計的多樣性和施工標準的統一性之間的，矛盾和協調關系。一是可以采取設計和施工的每一個階段均采用標準化模數計劃；二是保留設計的多樣性，在施工過程中針對某一個項目內部存在的系統性，在施工標準的基礎上，實行工業化施工階段的設計。前者所有步驟都須按計劃進行，才能達到預期的目標，但系統性更強，標準更嚴格，目標更明確。后者相比之下更加靈活，但是對于施工階段的參建單位和人員要求素質更高，需在施工現場完成設計和施工2個步驟。

1.2.2 施工過程和施工生產的重復性

施工過程的重復性主要體現在施工階段中，對于構配件及其制品有統一的使用模數和工藝，針對同一項施工內容，具有可復制性。施工生產的重復性體現在構配件生產的重復性，只有當構配件能夠適用于不同環境和不同規模的建筑中才有可操作性。構配件生產的重復性的表現形式就是定型化。

1.3 現狀及前景

建筑工業化是我國建筑業的發展方向。隨著建筑業不斷改革和擴大，目前住宅建筑在施工工藝和生產方式上已逐漸趨近于瓶頸狀態，各種住宅及商業樓在設計和施工階段都有比較成熟的工藝和步驟，物質技術基礎相比于以往有顯著增強。但隨著商品經濟的發展和資本的入市，從整體來看，更加注重高周轉下產生的效益，資本市場對于技術生產上的侵蝕較深，在資本的推動下，相比于過去質量第一的技術工藝，現在擯棄了較多的優良施工傳統，所造成的質量問題較多，整體技術在近年來進步緩慢，且勞動生產率也因勞動力的關系提供幅度不大。再者國家對于縣級區域住宅規模的控制，對建筑市場發展有較大的影響。

在這個情況下，要確保各類建筑最終產品的質量和功能，在各個階段都要優化產業結構，考慮到我國建筑發展的歷史，借鑒國外有益的經驗和做法，適應性的發展建筑工業化成為當下一個重要的突破口，重點是在房屋建筑方面，特別是住宅建筑。無論是在設計階段和施工階段，建筑工業化也都是擴大效益，減少工期成本，提高質量的一項重要手段。

2 建筑工業化在實際應用上的優缺點分析

2.1 優點

2.1.1 工期短

工業化生產建筑可以改變“一磚一瓦皆根基”的建造模式，在生產上不再是先基礎后結構，而是可以達到在基礎施工階段的時候，主體結構就已經在工廠生產好。工期最優的建造模式是要求材料等人，而非人等材料。預制混凝土建筑工地現場，取消了僅僅在施工現場場地的工作環境和使用部位的環境的限制，施工更快更加安全。

2.1.2 多樣性

工業化生產的預制構件在工廠生產制造，可根據需求，調整構件外表裝飾和整體形態。預制構件生產需開模，可以設計不同的模型，復制建筑細節，打造多樣性的建筑構配件。預制構件行業整合相關產業能力強，可以為消費者提供多樣化的產品選擇。

2.1.3 成本低

工業化建筑通過工業化生產，以一定的生產條件和環境，保證產品質量，規模化又降低了生產成本。結合現代管理方法，優化資源配置，在設計中就可實現施工和維修成本可控，建筑行業無需為進一步降低成本，而犧牲建筑質量。

2.1.4 質量好

相比現場人工支模澆筑出來的混凝土建筑，工業化建筑誤差極大減小，統一生產條件和環境帶來高質量。同時，預制構件在工地現場使用之前，就可以在工廠生產時檢測質量，剔除不合格的構件，減小了施工現場澆筑完成后對部分質量通病的容忍度。

2.1.5 人才培養

隨著建筑工業化的推廣，需要一大批建筑工業化設計相關的專業人才，為建筑業的就業發展方向提供了新的道路。例如BIM建模、PC構件深化設計等，對完善建筑業從業人員技能水平評價體系起到了重要的推進作用。

2.2 缺點

(1)勞務工作人員要求提高。建筑工業化生產對建筑從業人員有了更高的要求，尤其是一線施工操作人員，在沿用了幾十年的傳統結構下，從支模體系、外架體系等多方面上，缺乏培訓和提高的勞務工人在快速發展的工業化建筑中將會逐漸被淘汰。建筑勞務工人也將從體力工種逐漸過渡為技術工種。

(2)靈活性小。工業化生產的建筑需以各種材料、構件生產基地為基礎，一次投資很大；構件定型后靈活性小，處理不當易使住宅建筑單調、呆板。

(3)如果采用構配件定型生產的裝配施工方式，結構整體性和穩定性較差，抗震性不佳。

3 非裝配式建筑如何進行建筑工業化施工

就目前來講，建筑工業化生產的集中體現主要還是以裝配式建筑為主，現有的裝配式建筑以PC+ALC構件占據主要內容。在這種裝配式建筑設計中，其主體及圍護結構盡可能的在裝配率上靠近而非超越，出于結構安全和抗震性能的考慮，更多的裝配式結構設計原則還是從PC樓板→ALC輕質隔墻→剪力墻柱→樓梯的過渡，在滿足裝配率的前提下，盡可能的減少主體結構裝配量，尤其是剪力墻柱和樓梯的裝配量。

住宅建筑最終受眾還是購買商品房的業主，根據網絡調查數據，在相當一部分業主的心中，裝配式建筑雖然體現了建造速度的提升，但是對于非本專業的人來講，也僅僅是感嘆國家科技發展的迅速，如果從自身考慮入手，仍存在對裝配式建筑的安全性能擔憂。尤其是在2008年汶川地震后，發現倒塌的建筑中相當一部分都是原來使用的預制板結構，所以我國在2009年全面禁止使用預制板結構建造商品房。以至于現在，仍然有部分群眾認為現在的裝配式建筑和原來的預制板結構大致相當，認為這是在走預制板結構的老路。

在這樣的環境下，就目前來講更多的住宅建筑還是以全現澆結構+砌體圍護在進行設計和施工。但是隨著建筑工業化的逐漸普及和推廣，企業要發展，必然不能將建筑工業化排開在外。那么，在非裝配式建筑中如何向建筑工業化靠近進行建筑工業化施工，又有哪些結構和構件可以進行建筑工業化施工，成為我們廣大處于過渡階段的施工企業需要解決的問題。

4 實例應用情況

4.1 項目概況

邳州翡翠灣高層住宅項目，位于江蘇省徐州市邳州市，總建筑面積約40萬m2，現澆框架剪力墻結構，由20棟高層住宅組成。在開工前期階段發現，此項目內存在大部分戶型一致的樓棟，雖然樓棟數量較多，但是樓棟戶型及結構基本相同。所以對于二次結構的施工內容，為保證項目內尺寸統一和質量穩定，項目將部分二次結構內容采取為預制構件的形式施工，能優化設計的盡可能全部優化設計。

4.2 預制門框

本項目內存在大量只有5 cm的門框垛子，在主體結構施工時，對于這樣的小尺寸異形結構無法一次性施工完成，只能進行二次施工。如果采用傳統抱框做法，墻體上植筋支模+細石混凝土澆筑，由于尺寸過小，施工難度較大，且澆筑后成型質量不好。項目上將此部位門框采用預制門框貼條的形式施工。根據門框尺寸，現場加工定制統一的剛性模板，將門框分成60 cm長的一個門框條，在現場提前澆筑成型，門框部位施工時進行粘接+錨固的形式將門框條安裝到位。經現場施工后檢查，安裝的預制門框條結實穩固，抹灰后無開裂情況。

對于門框兩側構造柱，也可以采用預制形式，目前可供采用的新型預制構造柱做法日益增多，經一定時間實踐檢驗后，最終簡單經濟安全可靠的預制構造柱做法將會逐漸成熟，值得采納和推廣。

4.3 預制強弱電箱

本高層住宅項目所有戶內強弱電箱均在砌體填充墻中設置，在主體結構施工時無法一次性預埋木盒留出強弱電箱洞口，為保證砌體施工進度和電箱安裝質量，項目根據統一的電箱安裝尺寸采用了預制水泥框，在砌體施工時，不需要特別增加洞口過梁，預制框隨砌體施工一起砌筑成型，砌筑位置更加容易掌控，電箱預埋尺寸精度得到提升，減少了施工人員操作帶來的誤差。

4.4 預制消防箱過梁

本項目27層及以上樓棟公共電梯前室和樓梯間采用的暗裝式消防箱，消防箱暗裝部位在砌體結構中，占據砌體結構的大部分墻體厚度，由于消防箱尺寸過大，砌體預留洞口需要增設過梁，此部位過梁只作用于洞口兩側深入墻體20 cm，并非是通常過梁，所以在施工前，經過尺寸設計和數量統計，在主體結構澆筑混凝土多出來的方量中，用來制成消防箱過梁預制件，減少了混凝土損失，并且在砌筑消防箱所在墻體時，可直接安裝過梁而大大減少了因現場澆筑帶來的工期影響。

5 結論

通過這些簡單的實例應用情況，可以初步了解在非裝配式建筑中，也可以實現建筑工業化的運用，工業化建筑不僅有在工廠里生產加工的建筑構件制品，在施工現場集中加工，統一分配的模式也是建筑工業化的一個縮影，它的核心意義是取消了時間和空間的限制，將原本的施工步驟可以單獨提取出來，提前完成。但這種工業化施工的前提是前文講述的建筑工業化的特征中的施工過程和施工生產的重復性。只有能夠達到統一、重復使用，且能夠滿足不同的使用目的和環境，才能稱之為工業化建筑。像案例中提到的，之所以能夠采用這種提前集中加工的預制品構件，得益于項目整體的統一性。如果是一個比較多變的項目類型，也并非不能采用這種做法，只是對于現場加工的預制構件，重復性越多，帶來的經濟效益越大，這兩者之間的取舍每個項目根據自身情況而定。總體來說，建筑工業化既是機遇也是挑戰，對于大部分施工企業來說，是發展的一個新階段。在此之前，建筑工業化在社會中的過渡階段的時候，有必要逐步去適應和接受這種做法，即使是在非工業化設計的建筑中，也可以有工業化施工的體現。