裝配式建筑發(fā)展研究

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摘要：裝配式建筑是對目前我國以現澆為主的建造方式的一次重大變革，具有廣闊發(fā)展空間?？v觀多數相關主題文章，僅就制約因素與優(yōu)化對策中的幾點作闡述，未全面分析裝配式建筑的優(yōu)勢、發(fā)展現狀、制約因素與優(yōu)化對策。

關鍵詞：裝配式工程；優(yōu)點；發(fā)展現狀；制約因素；優(yōu)化對策

0前言

隨著城市化進程的加快，人們的生活水平不斷提高，傳統(tǒng)現澆建筑已不能滿足人們的需求，于是具備更加經濟節(jié)能等優(yōu)點的裝配式建筑開始被應用，中央到地方也都提供有力的政策支撐加快推進裝配式建筑的發(fā)展。本文在闡述裝配式建筑優(yōu)點與發(fā)展現狀的基礎上分析了行業(yè)制約因素并提出了相應優(yōu)化對策。

1裝配式建筑的優(yōu)點

1.1對環(huán)境更加友好

發(fā)展裝配式建筑能有效降低建造過程中由揚塵引起的大氣污染、建筑垃圾引起的水污染與噪聲污染等，能減少對周圍環(huán)境的干擾，有利于改善生態(tài)環(huán)境；采用裝配式施工設施能節(jié)省大量建造空間，從而減少因搬遷等因素造成對人文環(huán)境的影響。

1.2更加經濟節(jié)能

1.2.1減少能源的消耗預制裝配式施工方式可以實現節(jié)材、節(jié)能與節(jié)水，例如通過節(jié)省大量現場的腳手架和模板作業(yè)減少了木材使用量，裝配式裝修的一體化飾面板出材率能得到提高。1.2.2節(jié)省人力資源裝配式工程可減少項目參與人數，使裝配式建筑安裝的人工費大大減少。1.2.3使用壽命長以住宅外墻外保溫為例，現澆建筑設計使用年限只有25年而預制裝配式住宅可達到50年。

1.3提高建筑效率

裝配式建筑可極大縮短項目工期，以剪力墻標準層施工速度為例，傳統(tǒng)現澆住宅一般平均為5d/層，而裝配式住宅施工速度可以達到平均2.5d/層［1］。

1.4提高建筑質量

構件工廠化生產與專業(yè)施工工藝的使用使得裝配式建筑質量得到提升，例如2005年同濟大學進行了全裝配式建筑預制混凝土梁柱組合節(jié)點與現澆高強混凝土節(jié)點的足尺對比試驗，試驗結果表明全裝配式預制混凝土梁柱節(jié)點的耗能性能總體低于現澆高強混凝土節(jié)點的耗能性能［2-3］。

2裝配式建筑的國內外現狀

2.1裝配式建筑的國內現狀

2.1.1國家的相關政策《十三五“裝配式建筑行動方案”》中提出2018年到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上；到2020年，培育50個以上裝配式建筑示范城市，200個以上裝配式建筑產業(yè)基地，500個以上裝配式建筑示范工程，建設30個以上裝配式建筑科技創(chuàng)新基地，充分發(fā)揮示范引領和帶動作用。2.1.2規(guī)范現狀2016年12月，住建部《裝配式建筑工程消耗量定額》；2017年1月住建部《裝配式混凝土建筑技術標準：GB/T51231-2016》等標準；2018年1月住建部公布《裝配式建筑評價標準：GB/T51129-2017》并廢止原標準《工業(yè)化建筑評價標準：GB/T51129-2015》。2.1.3個別省的現狀由于裝配式建筑與地區(qū)經濟發(fā)展需求相互適應，北京朝陽區(qū)建成首個裝配式建筑展示中心，北京、天津與上海等30個城市被確定為首批裝配式建筑示范城市，中國香港所有公屋及60%商業(yè)項目使用預制裝配式技術。2.1.4技術現狀相比傳統(tǒng)建筑施工，裝配式建筑施工技術有生產地點、生產工藝、施工方式與施工人員由傳統(tǒng)的施工現場農民工為主變?yōu)楫a業(yè)工人等幾大轉變。

2.2裝配式建筑的國外現狀

2.2.1美國裝配式建筑美國在上世紀70年代開始實行配件化施工與機械化生產，為此頒布一系列嚴格的行業(yè)規(guī)范,一直沿用到如今。美國大城市的裝配式建筑以混凝土和剛結構裝配式為主，降低了建設成本，提高了工廠通用性，增加了施工的可操作性；小城鎮(zhèn)以輕鋼、木結構建筑體系為主［4］?？偛课惶幟绹念A制與預應力混凝土協(xié)會PCI編制的《PCI設計手冊》，就涵蓋了裝式結構的相關部分。除了PCI手冊之外，PCI還編制一系列技術文件，包含施工技術、設計方式和工程質量控制等方面。據相關統(tǒng)計數據，美國預制裝配式建筑約占3成以上。2.2.2歐洲裝配式建筑法國在1891年就實行了裝配式混凝土的構建，法國以發(fā)展預制體系為主，鋼、木結構體系為輔，干法作業(yè)流行，生產和施工質量提高，裝配率至80%，同時腳手架用量減少，大大實現節(jié)能的要求。德國裝配式住宅主要采取剪力墻、疊合裝配式混凝土結構體系，采用預制構件與混凝土現澆相結合的構造方式，目前建造了高標準、高質量的裝配式住宅生產體系。2.2.3日本裝配式建筑日本在1968年出現裝配式住宅的概念。1990年的時候，日本采用工廠化、部件化生產方式，提高了生產效率。日本以市場需求為方向標，依靠政府的支持和干預，日本制定了一系列政策，同時統(tǒng)一的模數等標準規(guī)范也形成，使大批量生產、標準化和多樣化需求間的矛盾得到了解決。日本注重制定建筑標準、企業(yè)標準、協(xié)會（學會）標準等，了國土交通省告示及通令、建筑標準法實施令。預制構件標準化程度高，住宅的抗震性能好。

3裝配式建筑的發(fā)展制約因素

3.1法律、行業(yè)規(guī)范與監(jiān)管制度不完善

建筑法等相應法規(guī)中參建單位權利與義務等條款未能與裝配式建筑發(fā)展完全切合；全國范圍內沒有統(tǒng)一的標準規(guī)范體系，各省市也沒有依據地域差異獨立制訂相關規(guī)范細則，在構件出廠驗收時，監(jiān)管部門難以按照相應技術指標進行質量檢測使監(jiān)管缺位，而施工單位在吊裝、安裝過程中，構件與現澆式承重支構連接也缺少技術指標作參考。

3.2扶持力度不夠

推進裝配式建筑落地的配套政策不完善甚至部分地方還未針對裝配式建筑出臺相關政策，同時優(yōu)惠性政策不足，高額的建造費用與增值稅費未得到足夠補貼使企業(yè)處于觀望狀態(tài)。

3.3宣傳力度不足

裝配式建筑在國外已發(fā)展多年，市場普及率高，但在中國屬于起步階段。在宣傳力度不足的情況下，裝配式建筑面臨只有少部分行內人士了解的困境，使得市場未能快速發(fā)展壯大。

3.4建筑建造成本高

3.4.1前期資本投入大高額的土地購買與廠房建設等費用提高了構件廠建造成本，只有極少數大型企業(yè)才具備投資建廠的能力，行業(yè)構件廠稀少引發(fā)構件價格高昂的問題。3.4.2構件重復利用率低模數化程度低與設計要求不同導致建筑戶型多樣性使得裝配式建筑標準化程度低，企業(yè)需為此承擔更高昂的開模費用，同時構件周轉次數低將提高工人裝配成本，據有關資料顯示，當裝配式住宅預制率達20%~30%時，造價增加300~500元/m2。3.4.3運輸成本高構件工廠的選址、構件裝車方式與運輸路線的不合理使得裝配式建筑相比現澆建筑運輸成本更高，工廠輻射區(qū)域業(yè)務量不飽和使部分構件工廠甚至面臨跨省運輸的困境。3.4.4人力成本高施工現場構件吊裝需要配備專業(yè)的技術人員指導施工，建筑工人也應具備相應專業(yè)知識和施工經驗以勝任裝配式施工作業(yè)。員工專業(yè)化程度的提升將帶來人力成本的上升。3.4.5稅率高預制構件生產企業(yè)需按照制造行業(yè)繳納17%的增值稅，明顯高于土建施工領域的稅率，高稅率使裝配式建筑相比傳統(tǒng)現澆施工在成本上有明顯劣勢。

3.5現有建造方式不適應裝配式建筑發(fā)展的

3.5.1產業(yè)鏈不完善裝配式建筑包括設計單位、構件工廠、業(yè)主與施工單位等上下游環(huán)節(jié)不夠完整，阻礙裝配式建筑的快速發(fā)展。如上海城建物資2015年的預制構件的供應量僅150萬m2，而其遠景供應量為600萬m2。3.5.2行業(yè)各環(huán)節(jié)未能有效溝通預制裝配式建筑要求構件設計、構件生產與構件施工流程一體化，而現今行業(yè)各環(huán)節(jié)缺乏有效整合使得項目整體化程度低。

3.6缺乏專業(yè)施工隊伍

3.6.1技術水平不足當前從事裝配式建筑的技術人員整體技術水平不足與專業(yè)素質欠缺，國內具備相關資質的專業(yè)裝配式施工團隊也相當匱乏。3.6.2需求不符傳統(tǒng)建筑企業(yè)人員組織架構與裝配式發(fā)展需要不符，建筑單元由工地轉移至工廠的產業(yè)化生產，現有裝配式工程未配備相應的管理人員跟蹤到廠，形成工廠、工地兩手管的局面。3.6.3安全意識不高從事裝配式建筑的施工人員質量與安全意識普遍不高，部分地方甚至沒有認真對經驗與教訓進行總結。

3.7關鍵技術不成熟

3.7.1構件易破壞構件本身厚度較薄且體積較大，在材料運輸與現場吊裝等過程中容易遭到破壞，當構件遭受到破壞時缺乏有效安全的修復手段，遭受到破壞的預制裝配構件在施工時會出現鋼筋外露或預埋件脫離等情況。3.7.2測量難度大預制構件與現澆式承重結構的結點搭接，實際中難以對漿管的內部情況進行測試，填充飽滿程度的測量難度大。3.7.3操作失誤工廠生產部件的操作失誤，板孔清理不夠干凈，容易導致注漿孔堵塞。3.7.4出現偏差預制構件套筒與鋼筋連接時也容易形成偏移錯位，生產構件時套筒的孔徑偏小，在構件現場安裝時會出現偏差。

3.8BIM普及程度低

構件在施工環(huán)節(jié)面臨尺寸問題將導致高額沉沒成本的付出，BIM技術可在設計階段合理規(guī)劃避免重復返工，但BIM技術并未得到足夠重視而廣泛被應用于裝配式建筑。

3.9新材料應用程度低

構件工廠創(chuàng)新意識低與缺乏市場的推動使得環(huán)保、綠色與輕質等新型材料應用率低。與此同時，新材料與裝配式建筑的結合在結構的可修復性與彈性設計等技術領域仍有很大突破空間［5］。

4發(fā)展對策

4.1完善法律、行業(yè)規(guī)范與監(jiān)管制度

政府應對建筑法等相應法律法規(guī)中參建單位權利與義務等條款進行修改以滿足裝配式建筑的發(fā)展，同時成立針對裝配式建筑的領導機構并對產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)進行調研并出臺行業(yè)規(guī)范解決目前市場監(jiān)督缺位的困境，各地方政府亦可提出適應地方的技術細則解決地域差異帶來的問題。

4.2加大政府扶持力度

政府可通過優(yōu)先發(fā)放貸款、優(yōu)惠出讓地塊與給予建造補貼等刺激建筑企業(yè)開設構件廠，同時降低高額稅率促進行業(yè)良性發(fā)展。

4.3加大對裝配式建筑宣傳力度

利用網絡社交媒體宣傳裝配式建筑提高社會公眾認知程度，建立示范基地刺激建筑企業(yè)投資建廠以完善產業(yè)鏈，通過保障性住房與政府投資項目為契機發(fā)揮裝配式建筑的規(guī)模優(yōu)勢，另外醫(yī)院與學校等大型公共建筑一般都是鋼筋混凝土框架結構，最初不一定搞全裝配，可以先從外墻掛板、內非承重隔墻以及預制疊合樓板等方面入手［6］。

4.4優(yōu)先在一線城市發(fā)展裝配式建筑

基于一線城市人工費用高、缺乏足夠場所進行現澆操作與居民在經濟能力上更容易接受增量成本，所以應優(yōu)先在一線城市發(fā)展裝配式建筑。

4.5建筑成本上的優(yōu)化

4.5.1提高構件標準化與模數化程度通過提高構件模數化程度、戶型設計簡單化與完善標準化部件庫等提高構件標準化并解決當前產品品種單一與規(guī)格較少的問題［7］，提高構件重復利用率與周轉次數并降低模具制造與工人裝配成本，同時可將住宅分成不可變的支撐體與可改變的填充體滿足個性化需求。4.5.2優(yōu)化構件廠地址與構件運輸方式針對業(yè)務可輻射范圍與附近交通運輸設施等因素對各個選址方案進行分析對比以確定最優(yōu)選址方案；根據預制構件形狀與吊裝先后順序以確定構件裝車方式；通過作業(yè)地點選取合適運輸路線。4.5.3選擇合適的預制率與裝配率由于目前我國裝配式建筑技術體系尚未形成施工工藝指導文件，因此需要根據不同項目技術因素與施工方技術能力來選擇合適的預制率與裝配率提高投入產出比。

4.6改進現有建造方式

通過裝配式建筑項目管理深化設計、生產與現場施工的有機銜接以加強行業(yè)各環(huán)節(jié)溝通與采用設計-施工總承包等項目管理模式解決我國目前構件加工產生誤差等問題。同時應深化研究裝配式建筑設計，打破“低價中標”的行業(yè)怪圈，提高設計師系統(tǒng)化與全過程設計思維。

4.7優(yōu)化風險指標

根據項目概覽項目梳理出可能發(fā)生的施工安全風險并進行排序、準備應急預案與建立動態(tài)化的檢查機制，建立提示標志杜絕發(fā)生慣性違規(guī)現象。

4.8培養(yǎng)專業(yè)施工隊伍

4.8.1培養(yǎng)行業(yè)人才企業(yè)應提高從業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)與安全意識，科研院校應根據實際情況開展相應課程向市場培養(yǎng)出企業(yè)需要的人才，勞動者本身也應積極掌握BIM等技能以提升自身價值。4.8.2調整建筑企業(yè)人員結構建筑企業(yè)應根據項目實際情況優(yōu)化崗位設置以滿足裝配式建筑管理要求，對于技術水平要求高的崗位應積極引進人才，建立末尾淘汰等機制對員工進行篩選以優(yōu)化組織架構。4.8.3提高質量觀念落實事前預防、事中控制與事后反思等原則對項目進行全生命周期控制，例如在設計階段要確保構件通過碰撞等測試與鋼筋位置規(guī)范等。

4.9推進技術研究

如今裝配式建筑存在若干技術難點，例如面臨減震隔震新型結構研發(fā)與應用的缺失。故我們應加大裝配式及其周邊領域的技術研發(fā)以促進裝配式建筑的健康發(fā)展。

4.10推動BIM的運用

BIM即建筑信息化模型的運用經過BIM目標制定、設計與精細化建模、碰撞測試、生產安裝可視化與后期運維信息化等過程［8］，有利于在設計階段合理規(guī)劃避免重復返工、在施工階段提高生產效率與方便建筑后期運營且為建筑單位經驗總結提供便利。

4.11注重新材料的應用

材料的輕質化將大幅度降低吊裝、運輸等成本與工人安全風險且大型預制混凝土構件將可能會面臨材料供給短缺等問題而將被綠色材料取代，故加強新型材料的研究與應用在裝配式建筑的推廣中至關重要。

5結語

裝配式建筑所具備建設的高效率、低資源消耗與低環(huán)境影響等優(yōu)點與我國綠色發(fā)展理念與實現建筑工業(yè)化的國情相符，雖然現在我國裝配式建筑仍處于起步階段，但可以預見隨著未來的不斷努力，裝配式建筑在中國建筑市場中高速發(fā)展將指日可待。

參考文獻

［1］焦安亮，張鵬，李永輝，等.我國住宅工業(yè)化發(fā)展綜述［J］.施工技術，2013，42（10）：69-72.

［2］程蓓，石彩華，徐建偉.裝配式鋼筋混凝土梁柱構件連接技術研究［J］.工業(yè)建筑，2017，47（7）：1-5.

［3］趙斌，呂西林，劉麗珍.全裝配式預制混凝土結構梁柱組合件抗震性能試驗研究［J］.地震工程與工程振動，2005（1）：81-87.

作者：張偉鋒 賴鴻達 宋苗苗 嚴振豪 林洋藝 許天鴻 游學敏 單位：華南農業(yè)大學