装配式建筑应用效果分析及管控问题与对策

饶文杰

（厦门安居控股集团有限公司，福建 厦门 361000）

随着我国城市化规模的逐渐扩张，能源的消耗也在不断扩大。为了处理好发展和减排、整体和局部、长远目标和短期目标的关系，我国明确提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标。建筑行业是三大高能耗行业之一，这一目标对于整个建筑行业的节能减排发展提出了更高的要求。在此背景下，作为综合效率更高、能耗更少的装配式建筑，是建筑行业发展的一个大趋势。因此，不断推动装配式建筑的发展，提升装配式建筑的效率，符合时代发展的需求。本文对装配式建筑的应用效果从多角度进行分析，对设计、施工管理方面出现的问题提出了相应的解决方案。

装配式建筑具有广泛的应用场景，能满足功能多元化需求。装配式建筑与传统的现浇钢筋混凝土结构的不同之处在于：将组装成建筑的各个部件由工厂预制加工而成，达到满足规定的强度和龄期后，运输到项目现场安装成建筑。

这种建筑工业化制造方式具有节能、低碳、绿色、环保等特点，根据综合评测，其单位面积的资源消耗比传统建造方式减少约12%，节约能源约20%，废弃物产生减少约26%，综合工期缩短10%左右。最先进的PC技术可使现场建筑垃圾减少80%，材料损耗减少60%，施工用水减少60%。装配式建筑通过标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理等形成完整的产业链，以进一步提升工程建设质量和经济效益，实现资源节约和节能减排[1]。

2.1 装配式建筑的结构优势

（1）抗震性能高，PC结构设计依据各构件自身的承载力进行计算设计，再根据要求进行连接形成牢固的整体。结构的连接节点以及连接处的接缝压力均采用后浇混凝土或灌浆或坐浆等方式进行补充或传递，连接部位根据变形的方向和大小可做成滑动、铰接或者固支(装配式很难做成刚接)。当出现地震等灾害的时候，PC结构主要通过节点处的应变来消除应力，不至于让应力在结构内部持续传递，防止结构连续倒塌。

（2）装配式建筑的建造方式能提供高质量、节能环保的建筑产品。由于建筑部件产品在工厂生产，现场只是吊装和少量节点连接施工作业，可有效控制产品质量。同时，PC构件均由工厂统一以流水线方式进行生产作业，从而降低了其成品成本。

（3）PC构件产品化、住宅户型标准化后，结构形式、结构布置基本相同，预制构件模数化、标准化非常高，可以提高模具的使用率，降低成本。

2.2 装配式建造技术与铝模+独立支撑体系相结合

采用装配式建造技术与铝模+独立支撑体系相结合，能优化施工技术，提升工艺水平。经实施对比，采用铝模+独立支撑配合装配式施工可以减少脚手架、支撑工程，并提高工作效率；
并可以实现模板、支撑的高周转以降低施工成本。

2.3 装配式建筑与BIM技术相结合

（1）三维场地布置及装配式建筑预制构件的模拟安装。采用BIM创建各阶段（基础施工阶段及主体施工阶段）可视化施工平面模型，包括施工现场主要出入口、临时施工道路、材料堆场、周转场地、大型机械占位等，帮助项目进行前期各阶段场地合理规划，大大提高管理的效率，模拟各种工况现场的布置情况，提前模拟装配式建筑预制构件的安装过程，避免施工场地内工种间的影响导致施工阻滞。

（2）辅助图纸会审。各专业BIM模型搭建过程等同于设计图纸全方位核查过程，基于BIM模型评估设计图纸质量，对于图纸存在错、漏、碰时提交碰撞报告，包括土建专业问题以及机电专业问题，可以通过分析确认施工可优化内容。

2.4 采用可追溯信息化管理技术

构件生产单位可采用构件管理系统，通过创建项目信息、客户信息，导入构件台账、生产构件清单等资料，创建生产任务，生成排产计划，打印出构件二维码。生产过程中二维码添加生产记录和质检信息，信息化二维码贯穿生产→质检→出入库整个过程。每一块出场预制构件均挂一块专属二维码，可以查询预制构件的各类信息，如图纸中的楼栋号、型号、使用部位、规格尺寸、生产日期等。这样既有利于指导现场施工，也方便后期维护，为装配式建筑管控提供了极大的便捷。

2.5 减少建筑垃圾与环境污染

预制构件在工厂集中化生产，提高模具使用效率，减少模板消耗；
建筑垃圾统一收集分类，经处理后应用于承重构件的原材料使用。采用预制件的建筑工地现场作业量明显减少，粉尘污染、噪音污染显著降低。PC构件因其具有较好的外观质量，现场可免除二次抹灰等工作，并减少施工现场大量的湿作业，减少了建筑垃圾、废水等对环境的污染。

3.1 设计管理方面

3.1.1 存在的问题

（1）装配式建筑涉及到建筑、结构、水电、精装等不同专业，各专业设计部门大多只考虑其自身专业的要求，各专业间的信息交流不顺，容易造成图纸的错、漏、碰，造成返工或工期延误。

（2）装配式建筑对从业人员的技术管理能力和实践经验要求较高，建设单位缺少有相关经验的管理人员，难以全面考虑各专业设计的要求，因此难以对各设计部门做到系统性的交底协调，容易造成发现问题后图纸不断调整，导致后期现场管理困难重重。

（3）装配式建筑图纸设计深度不足，设计过程中未能考虑现场施工预埋等问题，例如幕墙龙骨预埋、塔吊附墙预埋、脚手架连墙件预埋等问题。装配式建筑图纸设计深度达不到项目需求，生产出的PC构件将造成预埋件难以实施，给现场施工造成较大困难。

3.1.2 解决方案

作为一个系统工程，装配式建筑应树立管理前移、技术先行、协同设计、进度可控的产业化理念。

（1）建设单位项目启动后，筛选有经验的设计单位，符合国家及地方相关规范基础上，强化工程建设中的设计管理，协调各专业统一开展一体化设计，用“系统集成”的设计思维开展相关工作，以保证图纸设计的进度和质量满足实际需求。

（2）建设单位设计管理人员应提前熟悉当地相关政策、熟记土地出让合同里项目规划设计的条款，并熟悉单位自身的技术标准，以便更好地向设计单位传递正确的当地政策信息和相关技术标准。

（3）设计单位在设计过程中应坚持“建筑系统工程”的基本观点，加强各专业间的配合，对设计中可能出现的错、漏、碰等实际问题进一步规范优化；
运用规范标准化设计，建立建筑、结构模数协调规则，尽量少规格、多组合的原则，通过模数协调、组合实现设计产品的多样化。在工程建设初期，各方通过图纸会审及技术交底等多种方式熟悉施工图纸和方案，由专业人员进行作业指导等形式，使工程建设推进顺利及建设效果和效益得到满足。

3.2 施工管理方面

3.2.1 存在的问题

（1）由于装配式建筑的推广时间较短，做过装配式建筑的施工单位不多，这导致很多施工单位缺少有经验的装配式管理人员，满足不了现场管理需求[2]。

（2）装配式建筑施工对施工工艺要求很高，例如装配式吊装工、装配式注浆工，这些工种需经过专业培训后持证上岗；
目前此类工种较少，这使现场需要花费较大的成本才能找到满足需求的工人。

（3）城市中建筑项目普遍占地面积小，且需设计地下室；
但建设单位需加快资金回笼，这要求项目现场先施工楼栋主体。地下向地上施工转换阶段，未能及时建成主体外地下室顶板，导致没有理想的施工道路和材料堆场，易对施工进度造成影响。此外，装配式建筑工程现场对大型塔吊较依赖，由于预制构件普遍较重，这就要求施工单位要选择大型塔吊，且塔吊吊臂需覆盖到栋楼的任何部位，才能保证每一块装配式构件安全地吊装到对应的位置。这也导致现场场地布置较困难、塔吊布置较密集，施工过程中存在塔吊碰撞的风险。

（4）随着装配式建筑的推广和应用，其质量相关的问题也在慢慢显露，例如，装配式构件和现浇混凝土交接处的冷缝易造成后期局部开裂，装配式建筑注浆不饱满而导致结构连接部位的安全问题，此类问题是当下装配式建筑面临的较大难题。

3.2.2 解决方案

（1）通过铝合金模板与PC构件的施工结合技术，优化模板支撑体系，使模板拆装简单易学。同时施工单位注重自有职工的职业继续教育，要有培养相关技术人员的意识。

楼板模板采用镂空的形式进行布置，减少模板的使用面积节约成本，并且可以加快施工的速度。同时应用铝合金模板的优势如下：①自身重量轻、抗弯曲强度优良、刚度高，是目前重量最轻的模板，因此施工作业时不需要辅助吊装等设备；
②拼装和分拆作业工艺简单，对技术要求不高，尤其是在拆模系统部分，快拆效果好；
③铝合金模板在规范作业情况下，可进行循环应用，均摊成本低；
④在混凝土浇筑时应用铝模，其饰面效果符合相关技术要求，在达到封顶标准后，即可进行装修，不仅能够节省施工成本，整体工期也相应缩短；
⑤作业规范要求简单且安全性高，满足倡导的绿色建筑作业标准。

（2）PC构件工厂化生产，可有效降低施工现场工作强度。企业也可与大学或者高等职业教育学校相接轨，根据实际需求积极建设相关的职业培训教育基地，加大培养装配式建筑职业人才的力度。构件在工厂集中生产，大量工作机械化自动完成，现场有效拼装，降低工人的劳动强度和安全事故发生率。

（3）基于BIM与PC构件的结合技术，进行科学合理的场地布置、塔吊选型、模拟吊装等。

例如，水晶沂庭住宅小区项目装配式建筑为1#、2#、3#、5#楼，且此四栋楼呈一字排开位于场地南侧，水晶沂庭楼施工总平面布置图见图1。在1#、2#、3#、5#楼四栋楼南侧围墙边各设一处构件堆场。根据BIM模型对塔吊平面布置进行绘制及通过计算各PC构件的重量对塔吊进行选型，预制构件从2～17层，预制构件每片重量为0.49～2.52t。

图1 水晶沂庭楼施工总平面布置图

以最不利因素考虑，2#楼塔吊臂长38m，二层裙楼屋面均能满足吊装范围，并且最远吊装距离为34m，根据模拟所选用的塔吊参数，在35m的位置可以吊重3.26t，满足吊装要求。同时通过BIM技术推演吊装过程，合理地安装预制构件堆码与装车顺序，实现吊装的连续性，以提高安装效率，并且构件堆场避开主体地下室，避免了过量堆载对地下室结构产生破坏的风险。

（4）针对装配式建筑的质量安全问题，目前建筑行业虽然推出了不少指导意见，首要的还是施工单位选用合理的施工工艺，并编制详细的各类专项方案，防止质量问题的产生。例如PC构件与铝合金模板的结合技术，能有效处理混凝土漏浆通病。铝模安装完成后对模板进行调平，支撑体系及模板安装经过验收后再开始进行预制板的吊装工作，这样能大大提高预制板与梁的浇筑质量。其次，可采用增强装配式预制构件中连接件的强度、套筒的强度等方法。最后，必须紧跟国家相应的政策、规范等要求，不断提高工艺水平，甚至可以制定更高要求的企业标准来完善自身的质量安全体系。

在国家大力倡导的绿色、低碳发展理念助推下，虽然目前装配式建筑的发展处于初期阶段，但装配式建筑的发展在政策支持上拥有得天独厚的优势。装配式建筑将是建筑行业发展的主要方向，政府出台的装配式建筑相关规范仍在完善中，这也促使装配式建筑的相关参建单位可以积极探索新的管控模式和工艺方法，建立高效的项目协同工作机制，确定最优的装配式建筑技术实施方案。只有加强对装配式建筑体系的研究，积极通过创新科技，应用新工艺、新技术，才能使建筑行业更加健康地发展。

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