浅谈装配式建筑

2018-03-15李玉楠

建材与装饰 2018年7期

李玉楠

（广东省建筑设计研究院广东广州 510010）

1 装配式建筑在国内外的发展

建筑工业化起源于二战后的欧洲，得益于其雄厚的工业化基础，各国百花齐放，推动了建筑工业化装配式的发展。英国的装配式钢结构体系发展迅速；德国的多层板式装配住宅遍地开花，建筑、结构、水暖电协作配套，其预制装配式建筑产业链日益完善；法国、丹麦则多采用预制混凝土结构，模数化设计生产模式加速了装配式建筑的建成。瑞典、日本由于国情及地理因素，多采用木结构建筑为主；美国、加拿大则是多元化发展，预应力预制构件应用广泛。

装配式建筑主要是指由工厂批量做好预制构件，运送至工地现场拼装而成的建筑，主要体系有装配式混凝土结构、装配式木（竹）结构，装配式钢结构等体系。建筑构件生产批量标准化，现场浇筑作业大量减少，建筑装修一体化设计施工，大幅度节约施工时间及节省施工人材机资源，绿色节能的特点鲜明。在资源日益紧张的现代社会，装配式建筑引起了广泛的关注及应用。近年来世界各国装配式建筑市场发展迅速，市场增速保持在10%以上。

国务院总理李克强2016年9月14日主持召开国务院常务会议，部署加快推进“互联网+政务服务”，以深化政府自身改革更大程度利企便民；决定大力发展装配式建筑，推动产业结构调整升级。截至2016年，全国已有30多个省市出台了针对装配式建筑及建筑产业化发展的指导意见和相关配套措施，已建立起超过五十个国家住宅产业化基地，行业整体呈现出蓬勃发展的态势。

2 装配式混凝土结构

装配式混凝土结构是目前运用较多的装配式结构体系，围护结构、楼梯、楼板、梁柱等构件在工厂预制好后，在现场通过套筒等方式连接，再加以节点现浇混凝土，形成整体结构，生产效率高，根据调查显示，可节省12%的资源。

2.1 现场

传统混凝土结构施工现场往往施工工序复杂，施工水电需求量大，噪音不可避免，而装配式混凝土结构将各大构件在工厂预制好，将混凝土的凝结振捣过程消耗在工厂生产中，且混凝土表面平整，没有传统混凝土项目中构件表面可能出现的凹凸不平现象；预制叠合板对比现浇模版，减少了支模工作量和现场施工湿作业；预制“三明治”保温外墙采用“企口”型窗口，既能有效保温又能防止雨水倒灌；预制阳台采用工业化生产，避免了钢筋可能出现的变形等问题。“拼装”装配式建筑采用了大量先进建筑设备，能从根本上杜绝因高空作业和操作失误引起的工人高空坠落和物体高空坠落伤人等事故发生，还能最大限度减少火灾发生。

2.2 工厂

目前装配式建筑发展模式主要包括以万科为代表的甲方整合模式，以中建科技和北京住总为代表的EPC总承包模式，和以远大为代表的预制构件供应和施工总承包模式。

以万科的专业制作PC相关预制构件批量化生产为例，其主要有三条加工线：①模板加工线，万科使用施工周期为1000～2000次以上的铝模、塑料模具、钢模；②钢筋加工线，流水线生产可把平均误差控制在2mm，以毫米作计量单位，达到“两提一减”的建造目标；③PC浇注线，从地砖、墙面、楼台、横梁、台柱等混凝土物件都可以像在工厂流水线一样预制出来，随后运往工地组装起来即可，真正实现“盖房子就像搭积木一样”方便快捷。

2.3 项目实例

中国装配式建筑在国家政策的推动下实现井喷式增长，住建部于2017年11月9日发文认定北京等30个首批装配式建筑示范城市和北京住建总集团有限责任公司等195个企业为第一批装配式建筑产业基地。

唐山丰润区浭阳锦园装配式住宅工程建筑工地是唐山首个应用装配式混凝土技术和装配式钢结构技术的民用住宅小区。工程于2017年3月开工，由7栋高层，3个商业和一个连体车库组成，总建筑面积169913.08m2。这里所有楼栋的楼板、楼梯等水平构件均采用预制，其中一栋钢结构装配式建筑抗震设防烈度为Ⅷ度，预制率达到95%。

图1 唐山丰润区浭阳锦园装配式住宅工程

上海宝安区中冶盘古馨苑项目由3栋15～18层的小高层构成，总面积达到2.5万m2，采用装配式框架-剪力墙结构体系，装配率为15～25%。

图2 中冶盘古馨苑项目装配式施工现场

3 装配式钢结构

装配式钢结构建筑是之建筑的结构系统由钢部（构）件构成的装配式建筑。与普通钢结构建筑不同，装配式钢结构建筑应采用系统集成的方法统筹设计、生产运输、施工安装和使用维护，实现全过程的协同，按照通用化、模数化、标准化的要求，以少规格、多组合的原则，实现建筑及部件的系列化和多样化。且应实现全装修，内装系统与结构系统、外维护系统、设备与管线系统一体化设计建造。

装配式钢结构建筑拥有施工速度快、抗震性好、绿色环保等优势，符合绿色经济的发展要求，发展空间广阔。它在抗震减灾方面表现突出，现在越来越多的重要建筑采用钢结构，是考虑其作为灾难来临时的避难场所。据日本2011年地震灾后报告显示，钢结构梁柱等主要构件未受到大的破坏，可确保人身安全和灾后各项业务的继续开展。故装配式钢结构建筑在公建项目中应用广泛，而随着钢结构技术的提高，施工迅速等优点也能使住宅项目逐渐接纳该体系。

4 装配式木结构

装配式木结构在欧洲应用较为广泛，尤其在北欧，地广人稀，且木材价格较钢筋混凝土便宜，大部分的独户住宅均为装配式木结构。欧洲装配式木结构建筑根据组件的预制装配化程度通常可分为梁柱组件结构、板式组件结构、空间组件结构以及以上三种组合的结构等。梁柱组件结构相当于框架式木结构，板件式组件结构相当于剪力墙式木结构，空间组件结构的装配化成都最高，设备及装修均在工厂完成，再运至现场安装。我国已有多个省市有木结构建筑生产加工产业，由于木材是一种可再生资源，木结构建筑节能低碳环保。木材可加工性好，构件全部工厂化制造，房屋建造速度快。且木材自重轻、有延性，抗震性能好。目前，通过用天然木进行切割、窑干、应力分级、指接、施压胶合等工序可以制成材料性能良好的“胶合木”，山东一木业厂已将其投入使用到某6层木结构装配式建筑中。可预期未来的低层、多层住宅、特色小镇、美丽乡村建设中木结构能够得到很好的推广。

但是，木结构也存在几个问题，由于其本身的材料因素，强度往往难以达到多层及高层的要求，需要通过各种工序使木材的强度、耐火性、耐久性等性能满足结构的要求。且由于装配式单元体积庞大，需要特殊的组件安装设备，并优化安装流程。只有着力解决这些难题，才能从根本上推进木结构装配式的发展。

5 装配式建筑与BIM的结合

BIM为建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，该模型的创建以建筑项目中的各类数据、信息为基础，再通过数字信息虚拟仿真建筑物的实际真实信息，呈现的方式是数据库和三维模型，具有可视化、模拟性、协调性、优化性、可出图性等特点。在项目前期，BIM软件可帮助甲方及设计团队做出合理的规划，避免重复返工。在构件生产中，BIM也可实现设计及生产系统的直接对接，若有一方做出更改，也可直接反应到相关构件的更改。在施工阶段，BIM技术的可视化管理，能够有效协调各个专业满足装配式建筑施工速度迅速的要求。整个建筑的数据也将长期保存，为管理者对建筑后期的管理提供便利。

但现阶段我国的BIM技术还有待提高，大部分BIM项目采用了阶段性跟进策略，如桂林双江机场项目，“设计—审视信息—调整设计”的流程在设计过程中反复运转，形成良性循环。BIM能够迅速将设计变更显示到整个项目中，工程师便可集中精力校审考虑其合理性，并将许多从前设计中难以获取甚至无从获取的“隐性信息”变成了可以被随时获取的“显性信息”，加快了设计调整的速度，提高了设计调整的准确度。