建筑裝配式施工技術(shù)在高層住宅建筑中的應(yīng)用研究

摘要：隨著城市化進(jìn)程的加快，高層住宅建筑需求也在同步增長(zhǎng)，裝配式施工技術(shù)憑借施工速度快、質(zhì)量易控、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)逐漸成為現(xiàn)代建筑施工的一大趨勢(shì)。基于此，本文以藍(lán)天住宅群項(xiàng)目為研究對(duì)象，探討裝配式施工技術(shù)在高層住宅建筑中的應(yīng)用，深入分析這一建筑裝配式施工技術(shù)在施工效率、成本控制、質(zhì)量保障及環(huán)境影響方面的表現(xiàn)，并提出具有針對(duì)性的優(yōu)化建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；高層住宅；施工技術(shù)；環(huán)境效益；成本控制

DOI：10.12433/zgkjtz.20242448

裝配式建筑是指在工廠內(nèi)預(yù)制構(gòu)件，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行裝配的一種新型建筑方式，這種方式相比于傳統(tǒng)的施工方法而言具有更多的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在施工周期短、勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工質(zhì)量高等方面。除此之外，施工單位采用這一技術(shù)可以在一定程度上緩解城市中的建筑垃圾問題，因此它具有顯著的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。基于此，裝配式建筑在高層住宅建筑領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用和青睞。本文以藍(lán)天住宅群項(xiàng)目為例，探討建筑裝配式施工技術(shù)在建筑項(xiàng)目中的具體應(yīng)用。

一、項(xiàng)目概況

（一）項(xiàng)目概覽

藍(lán)天住宅群是一個(gè)位于某市繁華地帶的住宅開發(fā)項(xiàng)目，由三棟各自獨(dú)立的30層高層住宅樓組成，該項(xiàng)目旨在通過(guò)集成現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)理念和綠色建筑技術(shù)創(chuàng)建既適合居住又便于休閑的綜合性住宅區(qū)，為城市居民帶來(lái)一種全新的居住體驗(yàn)。該項(xiàng)目選址城市核心商務(wù)區(qū)附近，該地區(qū)交通便利，周邊配套設(shè)施齊全，毗鄰購(gòu)物中心、醫(yī)療機(jī)構(gòu)以及學(xué)校，同時(shí)該地區(qū)有多個(gè)公園和綠地，為住宅區(qū)提供了優(yōu)美的自然景觀和宜人的生活環(huán)境。

（二）設(shè)計(jì)理念

設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在藍(lán)天住宅群項(xiàng)目中融入多個(gè)現(xiàn)代化的居住理念。

第一，人本設(shè)計(jì)。該住宅區(qū)的設(shè)計(jì)以居民的生活品質(zhì)為中心，注重居住空間的私密性與公共區(qū)域的互動(dòng)性。

第二，綠色生態(tài)。項(xiàng)目采用綠色建筑材料和節(jié)能技術(shù)，其目的是打造低碳環(huán)保的居住環(huán)境。

第三，智能化配套。住宅區(qū)內(nèi)部署智能家居系統(tǒng)，并配置安全監(jiān)控、環(huán)境調(diào)控等智能化服務(wù)。

（三）施工技術(shù)選擇

為了更好地兼顧項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)以及成本效益、時(shí)間效率，項(xiàng)目管理團(tuán)隊(duì)最終選擇裝配式施工技術(shù)，主要基于以下四點(diǎn)考慮：

第一，建設(shè)周期縮短。預(yù)制構(gòu)件可以在工廠內(nèi)同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)，大幅縮短了現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。

第二，成本效益。標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)和裝配減少了材料浪費(fèi)和人工成本，降低了整體項(xiàng)目投資。

第三，質(zhì)量控制。工廠化生產(chǎn)的構(gòu)件質(zhì)量更易控制，降低現(xiàn)場(chǎng)施工的不確定性。

第四，環(huán)境友好。裝配式施工減少了建筑過(guò)程中的噪聲和塵埃污染，符合項(xiàng)目的綠色生態(tài)設(shè)計(jì)理念。

（四）預(yù)期目標(biāo)

該項(xiàng)目的最終目標(biāo)是在確保建筑安全和質(zhì)量?jī)?yōu)質(zhì)的前提下采用裝配式施工技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速建設(shè)，創(chuàng)造出集舒適居住、便捷生活和生態(tài)環(huán)保于一體的現(xiàn)代化高層住宅區(qū)。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也期望此項(xiàng)目成為裝配式建筑技術(shù)在城市高層住宅領(lǐng)域應(yīng)用的典范，推動(dòng)該技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛采用，因此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共同制定了本次的裝配式施工流程。

二、裝配式施工技術(shù)在藍(lán)天住宅群項(xiàng)目中的實(shí)踐

（一）施工準(zhǔn)備

在藍(lán)天住宅群項(xiàng)目的施工準(zhǔn)備階段，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)首先進(jìn)行全面的技術(shù)論證和方案設(shè)計(jì)。這一階段的核心任務(wù)是確保所有施工環(huán)節(jié)的高效協(xié)同和技術(shù)準(zhǔn)確性。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)與施工團(tuán)隊(duì)緊密合作，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)，以適應(yīng)高層住宅的結(jié)構(gòu)和功能需求。這包括對(duì)構(gòu)件連接方式、材料選擇以及結(jié)構(gòu)性能的深入研究，確保預(yù)制構(gòu)件能夠滿足高層建筑對(duì)抗震、隔音、保溫等方面的嚴(yán)格要求。

物流運(yùn)輸方案的確定是施工準(zhǔn)備的另一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用模擬軟件對(duì)構(gòu)件的運(yùn)輸和吊裝過(guò)程進(jìn)行仿真，以確定合適的物流路徑和裝卸策略。這不僅涉及運(yùn)輸車輛的選擇和調(diào)度，還包括對(duì)路線的優(yōu)化以減少交通擁堵和運(yùn)輸成本。

運(yùn)輸路徑優(yōu)化模擬結(jié)果顯示：

最短運(yùn)輸距離：15千米；

預(yù)計(jì)運(yùn)輸時(shí)間：30分鐘；

交通擁堵緩解策略：夜間運(yùn)輸。

施工現(xiàn)場(chǎng)的布局規(guī)劃是為了提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的效率和安全性。團(tuán)隊(duì)根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的裝配順序和施工流程，設(shè)計(jì)合理的現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)區(qū)域和作業(yè)區(qū)域，確保施工現(xiàn)場(chǎng)的有序和清晰。施工現(xiàn)場(chǎng)布局平面圖如圖1所示。

圖1" 施工現(xiàn)場(chǎng)布局平面圖

專業(yè)培訓(xùn)課程表包括以下內(nèi)容： 裝配式施工原理（3小時(shí)）；操作規(guī)程培訓(xùn)（2小時(shí)）；質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)講解（1.5小時(shí)）；安全生產(chǎn)知識(shí)（2小時(shí)）。

（二）構(gòu)件預(yù)制

在藍(lán)天住宅群項(xiàng)目中，構(gòu)件預(yù)制環(huán)節(jié)是整個(gè)裝配式施工過(guò)程中至關(guān)重要的一部分。以下是詳細(xì)的步驟和相關(guān)技術(shù)說(shuō)明。

1.自動(dòng)化生產(chǎn)線

工廠內(nèi)部的生產(chǎn)線高度自動(dòng)化，采用了先進(jìn)的數(shù)字化制造技術(shù)。例如，CNC（計(jì)算機(jī)數(shù)控）切割技術(shù)能夠根據(jù)設(shè)計(jì)要求，精確地切割材料，無(wú)論是鋼材還是混凝土。機(jī)器人焊接則確保了焊接點(diǎn)的均勻性和穩(wěn)定性，這對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體安全至關(guān)重要。

2.BIM技術(shù)的應(yīng)用

建筑信息模型（BIM）技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)中扮演了核心角色。每個(gè)構(gòu)件的生產(chǎn)都是基于從BIM模型中提取的精確數(shù)據(jù)，這保證了生產(chǎn)出的構(gòu)件與設(shè)計(jì)圖紙保持完全一致。BIM模型的應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，還減少了人為錯(cuò)誤，確保構(gòu)件的質(zhì)量。

3.質(zhì)量控制體系

為了確保構(gòu)件質(zhì)量，項(xiàng)目實(shí)施了一套嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系。每個(gè)構(gòu)件在出廠前都必須經(jīng)過(guò)多個(gè)質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)，這些檢測(cè)包括但不限于尺寸精度的檢查、材料性能的測(cè)試以及連接強(qiáng)度的驗(yàn)證。這些檢測(cè)確保了每個(gè)構(gòu)件都能夠滿足工程對(duì)于質(zhì)量的嚴(yán)格要求。

4.第三方質(zhì)量審核

除了內(nèi)部的質(zhì)量控制，項(xiàng)目還引入第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)對(duì)構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行審核，這一步驟提供了額外的保障，確保所有構(gòu)件在質(zhì)量上都符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。

（三）現(xiàn)場(chǎng)裝配

現(xiàn)場(chǎng)裝配階段是裝配式建筑施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的質(zhì)量和安全[4]。在藍(lán)天住宅群項(xiàng)目中，現(xiàn)場(chǎng)裝配工作的高效執(zhí)行得益于以下五個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和管理措施。

1.吊裝設(shè)備的選擇與應(yīng)用

針對(duì)不同的預(yù)制構(gòu)件，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)配置多種吊裝設(shè)備。例如，對(duì)于重量在10噸以上的大型構(gòu)件，采用承載能力更強(qiáng)的塔式起重機(jī)；而對(duì)于重量較輕或需要在狹窄空間操作的構(gòu)件，則選擇了靈活性更高的移動(dòng)式起重機(jī)。這些設(shè)備的最大起重能力、作業(yè)半徑、吊裝速度等參數(shù)都經(jīng)過(guò)了精確計(jì)算，以確保吊裝作業(yè)的安全和高效。

2.精密測(cè)量與定位技術(shù)

為了保證構(gòu)件的精確裝配，施工團(tuán)隊(duì)使用了激光掃描儀、全站儀等高精度測(cè)量工具，對(duì)構(gòu)件的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。每個(gè)構(gòu)件的安裝誤差控制在±2mm以內(nèi)，這樣的精度保證整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和外觀質(zhì)量。

3.連接技術(shù)的應(yīng)用

連接件的選擇對(duì)裝配式建筑的穩(wěn)定性至關(guān)重要。項(xiàng)目中使用高強(qiáng)度螺栓、焊接連接和特殊設(shè)計(jì)的插接件等多種連接方式。

4.信息化管理系統(tǒng)

項(xiàng)目實(shí)施了基于BIM技術(shù)的信息化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。通過(guò)數(shù)據(jù)分析，施工團(tuán)隊(duì)能夠及時(shí)調(diào)整施工計(jì)劃和方法，確保施工進(jìn)度和質(zhì)量。

5.質(zhì)量控制與監(jiān)督

在現(xiàn)場(chǎng)裝配過(guò)程中，每個(gè)裝配環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施。例如，每個(gè)連接點(diǎn)的扭矩都會(huì)被精確測(cè)量并記錄，以確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。此外，項(xiàng)目還引入第三方監(jiān)理和質(zhì)量檢測(cè)機(jī)構(gòu)，對(duì)裝配質(zhì)量進(jìn)行獨(dú)立的監(jiān)督和審查。

（四）施工管理

在藍(lán)天住宅群項(xiàng)目中，建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用極大地提升施工管理的效率和質(zhì)量，以下是BIM技術(shù)在施工管理中應(yīng)用的五個(gè)關(guān)鍵方面。

1. 設(shè)計(jì)與施工的集成

通過(guò)BIM技術(shù)，設(shè)計(jì)和施工團(tuán)隊(duì)能夠在一個(gè)共享的平臺(tái)上協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)信息的無(wú)縫對(duì)接。

2. 施工模擬與優(yōu)化

在實(shí)際施工前，團(tuán)隊(duì)利用BIM模型進(jìn)行施工模擬，評(píng)估不同施工方案的可行性。通過(guò)模擬，可以預(yù)測(cè)潛在的沖突和問題。這些模擬基于精確的參數(shù)，有助于團(tuán)隊(duì)優(yōu)化施工流程，避免資源浪費(fèi)。

3. 施工過(guò)程的監(jiān)控

BIM模型與現(xiàn)場(chǎng)的信息化管理系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度和質(zhì)量。例如，施工團(tuán)隊(duì)可以通過(guò)BIM模型跟蹤每個(gè)構(gòu)件的裝配狀態(tài)，確保裝配順序和位置的準(zhǔn)確性。任何偏差都會(huì)立即被系統(tǒng)識(shí)別并報(bào)告，施工團(tuán)隊(duì)可以迅速采取相應(yīng)的糾正措施。

4. 信息共享與協(xié)調(diào)

BIM平臺(tái)為項(xiàng)目的所有利益相關(guān)者提供實(shí)時(shí)的信息共享環(huán)境。設(shè)計(jì)師、施工人員、業(yè)主以及監(jiān)理等都可以訪問BIM模型，獲取最新的項(xiàng)目信息。這種信息共享機(jī)制提高決策的透明度，加強(qiáng)了各個(gè)團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)調(diào)和合作。

5. 質(zhì)量控制與安全管理

BIM技術(shù)還被用于施工質(zhì)量和安全管理。通過(guò)BIM模型，施工單位可以預(yù)設(shè)質(zhì)量檢查點(diǎn)，確保每個(gè)施工環(huán)節(jié)都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估也被集成到BIM模型中，通過(guò)模擬分析，識(shí)別潛在的安全隱患，提前采取預(yù)防措施。

三、應(yīng)用成果展示

藍(lán)天住宅群項(xiàng)目的成功實(shí)踐，不僅在建筑領(lǐng)域樹立裝配式施工技術(shù)的典范，而且在多個(gè)維度上取得了顯著成果，本項(xiàng)目所取得的成果具體體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

（一）施工效率提升

裝配式施工技術(shù)的應(yīng)用極大地提升施工效率。通過(guò)對(duì)比分析，可知藍(lán)天住宅群項(xiàng)目的施工周期相比采用傳統(tǒng)施工方法的施工周期縮短了約30%。這主要得益于以下三個(gè)因素：一是預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)允許并行作業(yè)，大幅縮短了現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)間。二是現(xiàn)場(chǎng)裝配的模塊化設(shè)計(jì)減少了復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)，提高了施工速度。三是信息化管理系統(tǒng)的實(shí)施使得項(xiàng)目管理更為高效，施工調(diào)度和資源配置得以優(yōu)化。這些因素共同作用，促使整個(gè)建筑的結(jié)構(gòu)框架在短時(shí)間內(nèi)迅速搭建完成。

（二）成本控制效果顯著

在成本控制方面，藍(lán)天住宅群項(xiàng)目同樣展現(xiàn)出裝配式施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，評(píng)估后發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)目所耗費(fèi)的總成本比預(yù)期成本節(jié)約15%。之所以能夠取得這一成果，主要?dú)w功于兩個(gè)方面的節(jié)約：一方面是標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化生產(chǎn)使得材料成本以及人工成本大幅降低；另一方面是信息化管理的應(yīng)用有效避免了施工過(guò)程中的誤差和返工，從而大大提高了資源利用率。

（三）質(zhì)量保障體系建立

質(zhì)量是藍(lán)天住宅群項(xiàng)目的核心考量標(biāo)準(zhǔn)之一。通過(guò)工廠標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程，每個(gè)預(yù)制構(gòu)件都能在受控的環(huán)境中完成，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。現(xiàn)場(chǎng)裝配的高精度保證建筑的整體質(zhì)量，從而使得項(xiàng)目竣工后的住宅群在質(zhì)量檢測(cè)中的表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)施工項(xiàng)目。這不僅提升了住宅群的居住舒適度，也延長(zhǎng)了建筑的使用壽命，降低了后期維護(hù)成本。

（四）環(huán)境污染減少

裝配式施工技術(shù)對(duì)環(huán)境的積極影響不容忽視。與傳統(tǒng)施工相比，裝配式施工在現(xiàn)場(chǎng)的噪聲和塵土污染大幅減少，這對(duì)于提高周邊居民的生活質(zhì)量有著直接的正面效果。同時(shí)，建筑垃圾的顯著減少，不僅減輕了城市垃圾處理壓力，也符合綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的理念。環(huán)境效益的提升，有利于城市長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。

表1" BIM技術(shù)應(yīng)用成果

成果

類別 描述 數(shù)量或

百分比 影響因素

或備注

施工效率提升 施工周期縮短 30% 預(yù)制構(gòu)件工廠化、模塊化設(shè)計(jì)、信息化

管理

成本控制效果 總成本節(jié)約 15% 材料和人工成本降低、誤差和返工減少、資源利用率提高

質(zhì)量保障體系 質(zhì)量檢測(cè)表現(xiàn) 優(yōu)于傳統(tǒng)施工 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)裝配精度

減少環(huán)境污染 噪聲和塵土污染

減少 顯著

減少 提高居民生活質(zhì)量、建筑垃圾減少

總體而言，藍(lán)天住宅群項(xiàng)目的裝配式施工技術(shù)實(shí)踐，不僅在經(jīng)濟(jì)效益上取得了成功，而且在提升建筑質(zhì)量、保護(hù)環(huán)境等方面也展現(xiàn)出了較大的潛力和價(jià)值。這些成果可為未來(lái)的建筑項(xiàng)目提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和參考。

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作者簡(jiǎn)介：段亞弟（1983），女，陜西省西安市人，碩士，講師，研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>