高装配率住宅建筑技术策略研判和实践

文／郝艳阳 中铁二十一局集团第五工程有限公司 重庆 402160

引言：

近年来，随着人口的不断增长，高层住宅得到了充分的开发，推动了建筑业的逐步完善，工程项目的增加。因此，在高层住宅建筑设计过程中，应采用预制装配式施工，以有效提高建筑质量，加强资源的利用，促进施工过程中对环境的污染逐步减少，以促进建筑工程的良好发展。随着信息技术在生活各个领域的广泛应用，建筑行业信息化和建筑技术现代化已成为主要的发展趋势。传统的施工技术存在着资源消耗大、技术使用不正确、施工效率低下、质量不合格、环境污染严重等诸多问题，不能满足当前建筑业发展的需要。在这一方面，装配式施工技术的应用符合建筑行业的发展趋势。根据结构特性设计制造不同的配件，在整个厂房进行生产制造，然后运送到现场完成配套的配置，整个生产厂房的分解设计制造与施工过程分成3个过程完成：工程设计、制造和施工过程，而不是集中在装配式工程设计技术，包括了新型的预制装配式工程设计结构和传统的钢筋框架结构；建筑分类为单层、多层和高层建筑。建筑施工方法也为现场施工设计，高效的降低了建筑的体重，也大大提高了建筑施工的速度品质。

1、装配式建筑应用现状

目前，中国沿海发达地区对预制装配式建筑的使用程度较高。由于近年来中国科技电子工业的不断发展与壮大，同时为了全面落实国家节能减排项目。在建筑目标上，装配式节点建设也受到了社会普遍的关心与重视，装配式节点建设也逐步进入了全面的发展。

在整合更先进科技技术的基础上，地方政府行业主管也给与了一定的优惠政策支持，在有关技术人员与工程单位的不懈努力下，预制装配式工程建筑已被各大施工公司大量投入使用，预制装配式施工建筑也在国内取得了迅速发展。这为中国的城市化建设更快、更有效率、更环保、更节约，打下了良好的基础。

2、装配式建筑结构的优点

装配式建筑结构的使用极大便利了工程现场监督管理，对物料质量管理、施工时间管理、财务、技术等相关方面均产生了深远影响。同时由于工程预制构件都是由厂商按照实际施工图样设计制造而成，因此物料质量管理工作也比较简单，大大降低了对现场建筑材料存放的保护措施与要求。在工程勘察设计方案和实际地质水文要求均无明显误差的情况下，工程结构准备、入库、使用三个过程都比较连贯，周期管理工作能力获得了很大提高。而在建设施工现场，由于技术重点集中在预制装配式建筑结构的抽样进入、构件进场放置、结构吊装、构件交接等几个方面，可视性与可控性都较强，因此工程建设质量也得以显著提高。在造价管理方面，施工单位只须保证建筑构件在使用过程中不出现破损和吊装偏差，以便减少废品率，从而控制了建造成本。

3、装配式建筑的难点

3.1 平面不规则与构件数量的限制性矛盾

建筑工程的平面图通常是由甲方按照地形构造、应用功能、外形造型等基本条件制定。若根据不同的平面造型制造模型，则实际模具生产成本就会提高，致使装配式建筑的开发往往由于生产成本过高而失利。所以，要重点根据预制装配式建筑结构和装配式建筑的特性，对零件末端不规则的平面形状，按照预制装配式建筑所使用的浇筑材料工艺的有关规定加工或采用钢结构标准建造，而其中间的平面规则也可按照需要加工成预制构件标准化制造。经拆检制造后，再装运至建设施工现场执行加工组装建造。

3.2 接缝节点位置的安全性和防水性处理

安装好的工程结构安装后，连接部位和焊接位置都是工程构件在受力和施工时防水性的实际薄弱环节，若处理不当会危害工程构件的整体安全。针对处理的节点情况，一般先用预留的钢料焊接连接结构，然后再用高档的水泥料浇注振动处理。但通过对大量工程施工案例分析，该方案确实能够达到建筑构件的抗震、耐久与安全等要求，但同时仍充分考虑了建筑构件在劈裂安装过程中的质量离散化现象，并相应提高了结构的预留连接钢料。

3.3 预防构建运输和吊装过程中开裂问题

在实施结构拆除设计时，要充分考虑结构的实际搬运和吊装施工，进行搬运能力和吊力的模拟，防止结构破坏。如果建筑构件在搬运和吊装过程中的实际位置和在仿真设计阶段时相同，则不会对构件造成损伤。不过在具体的运送和吊装过程中，很难确定不会产生裂纹。所以，在搬运和吊装过程中，要充分考虑时间不确定性的影响因素，并进行拆除构件与钢筋的选择作业。

4、装配式建筑设计的实践及要点问题分析

4.1 初步设计阶段

在装配式建筑初期，应该先根据原设计方案做出初始定位与方案设计。在初步设计时，要分清建筑物的具体用途，使用不同于行业。预制与装配式建筑的设计方法有较大的差异，故要注意区别于建筑的实际应用。对于综合预制装配式建筑，应该充分考虑建筑设计要求。在建筑初步设计中，对于平面结构的方案设计，必须有一个统一的设计规范要求，这样才可以设计出最合理的整体建筑物立面构造。在平面结构与立面工程设计中，在提高整体建筑中预制构件精度的同时，还要充分考虑其应用特点。尤其要重视对建筑物中主体构造和内部工作之间的配合，实现专业规范，以便确保建筑初步设计方案具备了相应的参考价值，以便提高人们对整体建筑的整体控制能力。

4.2 设计施工图阶段

在建筑初步设计中，装配式施工房屋应当以原图纸设计为基础，而在原图纸设计中，应该涉及施工工艺和施工技能的要求，在设计图中应当标明，装配式施工房屋所用的所有零部件和附件，图中表明了附件和零件的具体参数设计与安装。建筑图纸的设计的主要特征是连接设计和嵌入式管道的设计，尤其是在建筑图纸，各种各样的连接点，精确地标识，以便建筑隔音效果，以降低噪声、防火和防爆等的特点，但也要确保设计符合绿色环保的标准。在工程图纸设计中，还应该重视与施工节点的连接、管线预埋设计与加工图纸。

5、装配式建筑发展存在的问题

5.1 政策支持力度不够，顶层设计落后

近年来，为促进预制装配式建设的发展，从中央政府到各地政府部门都制定了许多的政策，并建立了若干试验中心城市和工业示范基地，达到了相当的效果，但站在行业发展的角度考虑，有些优惠政策，如财政、税务、以及预制装配式建设的发展前景都并非很好。同时，因为生产制造流程的不同，安装与结构系统之间在设计、制造、施工、监理等环节上出现了转移，使得各参与方的业务范围与权责都出现了较大的变动。目前的政府行政管理体系将设计、制造、施工、安装分离管理，缺乏对设计、制造、运输、安装等统一运作模式的政策系统设计，在客观上限制了绿色装配式建设的进展。

5.2 标准化程度较低

建设完善的预制式混凝土安装技术管理体系，是预制装配型施工技术建设发展的重要基石。在结构施工的设计阶段、制造阶段、浇筑阶段、检验阶段等不同阶段都需要有完善的技术规范管理体系，为中国建筑行业内使用预制结构建造的工程单位的技术发展与研究提供了保证。在预制施工规范体系下，符合标准化要求的结构才能生产并用于现场安装。若采用了指定的标准化模数，则能够大大提高安装结构的准确度，进而更有效地改善并确保施工效果与品质。

5.3 施工管理不够精细化

并不是所有的建设单位，都积累了大批的装配式建筑施工经验。在建筑施工过程中，如果施工单位按照中国传统工程的方法管理各项建设，但并未及时进行合理布置，而忽略了相应的设计前提以及相应的设计建议。由于不当的施工程序以及施工工艺，会造成部分施工细节不能实现原有的设计目标，这也是出现了施工进度、成本管理、施工品质等相关施工难题的直接原因。

6、装配式建筑发展策略

6.1 制定、完善相关政策

根据预制装配式建设市场发展的实际状况，尤其是PC部件生产商、建筑材料提供商等主要参与者，我国政府应当及时出台并进一步完善有关政策措施，包括设立专门专业主管部门，负责指导预制装配式建设的推广与改进；同时做好对当前装配式建设钢结构交易市场各项数据的采集与大数据分析，逐步制定并健全价格、原则与计价标准，进一步健全建造费用的定价管理，以规范企业经济效益技术指标，维持健康的市场经济社会秩序；另外，在引导预制装配式建设发展方面，我国政府是否能够制定特别支持政策措施，从用地供给、融资配套、人员吸引、容积率管理等几个方面予以适当倾斜力度，并充分调动社会各产业和大公司的投资主体积极性，使预制装配式建设良性、可持续发展；教学与人才主管部门要组成专业人才建设与指导工作组，制订专业人才建设与引导的政策措施，进一步健全人才与保障体系，开创绿色装配式建筑人才模式，并为装配式施工建设人才与发展创造政策保障。

6.2 预制结构部件体系标准化

预制装配式施工建设作为一个新兴的建设模式，符合绿色建设的需求是目前建筑行业的趋势，但在中国各个省市的有关标准和验收规范上都存在差距，不利于预制装配式施工建设的发展，因此唯有加强预制装配式建设总体制度和质量管理体系的健全，才可以更良好地推动预制装配式建设在中国的发展。而预制装配式施工建设在建筑标准化施工中的合理运用，就必须按照建筑物的构造形态和户型的特点，采用合理的建筑设计工作方法，以确保建筑活动间联系的准确度与合理化。整个建筑物架构设计标准化工程建成后，建筑设计图纸可以直接进入专业的预先准备制品厂完成建筑图纸设计与制造，公司通过对不同的连接构件制定统一的结构混凝土构件规范与标准，并将最终形成的建筑结构构件工程设计完成后，直接运送到施工现场使用，从而充分保证了预先准备建筑物的质量。在预制装配式施工流程中，可以直接在现场完成安装，在关键节点上，同时，可以通过节点间在现浇混凝土中进行连接与浇筑，使建筑结构构件和砼现浇梁构件之间实现了科学合理的连接，从而全面改善了项目施工速度与质量。

6.3 加强人员培训

预制装配式建筑构件的制造过程不仅是传统的单纯的铸造工序，而是针对装配式建筑构件的制造活动，因此厂家必须能够有充分的时间和经费对有关工程技术人员进行技术培训，而这种训练活动主要运用于专业的浇铸材料、以及标准化的装配式建筑、而这种工作内容的训练效果将直接影响到预制构件的制造效果，同时也提高了预制构件的产品品质。因此，要注重培养，争取为装配式工程的发展提供可靠的人力资源保障。

7、装配式建筑发展前景和对策研究

7.1 装配式建筑的发展前景

据调查发现，预制装配式建筑作为一种新型的建筑工业结构，不仅成为我国建筑行业的焦点和趋势，也成为世界建筑行业的发展趋势和趋势。在我国统计的新建装配式构件工厂中，已完成装配式建筑的建筑面积达数千万平方米。在海外，随着国民经济、科技的发展和城镇化水准较高，不少发达国家都比发展中国家更加关注环保问题。在建筑行业，预制装配式施工建设已然成为了业界的主导发展趋势。而预制装配式建设则在各自国家都早已建立了产品设计、开发、生产、制造体系的完善产业链。

7.2 装配式建筑问题的对策

根据目前预制装配型建设所面临的问题，目前国家正在推进预制装配型建造的住宅规范化，加强国家对预制装配式建筑科研发展的资金支持和预制装配型建设专业技术人才的培育，并参考外国对预制装配型建设的研究成果，建设配套的技术管理体系和配套制度。进一步完善预制建筑装配型的建设标准与法规，形成以预制装配型建设为主导集设计、开发、生产、制造于一身的完善产业链体系，为预制装配型建设的规模化进行提供便利必要条件，并进行政府与资本的扶持合作。从长期上来讲，预制装配式建设同时代表了新兴的工业建材与新型的建材行业，将带来工业建材行业的新革命，并促进工业建材行业的发展与提升，同时顺应着时代的风潮，比如可持续性与绿色。今天，预制装配式施工已经成为了一个全新的施工模式，不仅可以节能减排，还可以促进建筑行业的升级和相关产业的发展，促进经济的增长。

结语：

目前，目前，中国正积极推动发展建筑业，谋求中国建筑业的全面革新，积极促进中国预制装配式建筑的发展，紧随现代与世界的建筑发展潮流，并积极促进预制装配式建筑形成为一个集研究、设计、制造于一身的建筑结构模式。尽管在我国装配式建筑的发展过程中已经出现了若干问题，但建筑产业化仍是建筑未来的发展方向。根据中国目前的经济社会发展水平，以及建筑施工的特殊性，对中国装配型施工建设在未来的发展趋势将给出更具体的指导措施，并通过进一步健全机制，逐步建立装配型建筑施工建设标准科技管理体系，而EPC施工总承包模式的引入以及BIM施工技术在中国装配型建筑施工中的广泛运用，将最终推动着中国装配型建筑施工的蓬勃发展。预制组装式施工建筑物作为一种新兴的建筑施工方式，在材料节约、环境、施工速度快等方面都有着很大的优越性，而预制组装式施工建筑在建筑行业的发展前景也是大势性的，因此当前的预制组装式施工建筑物主要在工程设计上、制造、施工、维修方面仍有很多不足之处。这需要设计单位、施工单位等相关部门的协调配合来解决。通过不断的实践和研究，逐步完善相应的施工方法、技术和管理体系，形成更加均衡的建筑行业结构。