浅析建筑工业化背景下的装配式建筑

2018-03-25崔婧

山西建筑 2018年15期

崔婧

(山西省建筑科学研究院，山西太原 030001)

0 引言

随着现代工业技术的发展，新时期建筑的发展正从耐用性、实用性向健康性、超低能耗和高端化转型，从设计的居住功能逐渐向建筑的健康、美观和更人性化的需求转型。在这样的背景下，装配式建筑逐渐改变并取代了传统建筑建造房屋的方式：用预制的构件在工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快，受气候条件制约小，节约劳动力并可提高建筑质量，在建筑的全生命周期内，最大限度地节约资源、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间。

1 装配式建筑现状

1.1 国内现状

首先，国内装配式建筑起步较晚，这与传统的建筑技术有关。由于预制混凝土构件的技术存在一定的问题，导致整个构件延展性差、承载力不够、产品类型比较单一等诸多问题，因此，整体装配式混凝土结构未得到广泛推广，在该体系结构与建筑构造柱之间的节点连接的研究甚少，鲜有能够指导施工的技术标准。

其次，在对于整体装配式建筑设计初期，并没有具体的标准进行统一的深化设计。而标准化构件生产厂商没有深化设计整体结构构件的能力，缺乏统一标准的预制整体式构件，以及构件品种单一，缺乏通用性、普遍性。

再次，整体装配式构件的市场化不足。由于构件本身的问题，使得整个整体装配式构件的发展没有形成一定的规模，市场比较混乱且产品成本较高，也无法很好的进行大范围的推广。

另一方面，整体装配式建筑缺乏政府政策的正确引导。这是因为传统的建筑观念会使得人们认为建筑的整体质量还是能够得到保障的，缺乏对于整体装配式建筑的正确认识。政府部门应当从整体装配式建筑构件的设计、施工、监理等各个环节出发，制定相应的政策保障。

1.2 国外现状

国外的装配式建筑早在20世纪60年代就已经开始发展。无论是从整体构件的生产加工到建筑的组装，已经有了很好的案例支撑。盒子结构的建筑早在70年代就已经在美国，日本等国家开始发展，到目前为止，世界上已有30多个国家建造了盒子构件房屋。现在9层～12层没有承重骨架的盒子结构已相当普遍[1]。

2 装配式建筑分类

2.1 砌块建筑

使用块状材料制作整体砌块构件，再用砌块构件砌成墙体。这种预制构件一般情况下适应性比较强，生产工艺较为简单，成本较低，适用于建造低层建筑。由于砌块本身比较灵活，可加工成大型、中型和小型。若要提高整体强度，还可在砌块生产加工过程中增加钢筋的配置。这种整体构件材料运输方便，安装简便，在砌块构件之间用水泥砂浆进行接缝的砌筑。

2.2 板材建筑

包含了事先预制的室内外墙体、楼板板材和屋面板材进行整体组装的建筑。这类建筑的特点是整个建筑工业化背景下的主要装配式建筑，优点是可以减轻整个建筑的整体结构重量，并且由于构件板材都是事先预制的，因此，也能提高整个建筑的使用面积，并且在整体抗震上有一定的抗震能力，适合在地震带建造建筑。

2.3 盒子建筑

这种整体式建筑的整个施工过程实际上有2/3是在工厂的车间内完成的，只留下现场的吊装以及少量的装饰装修以及安装管线等操作是需要在现场施工操作完成。特点是施工工期短，安装过程简便，主要建筑耗材较少等。

2.4 骨架板材建筑

由预制部品部件在工地装配而成的建筑，称为装配式建筑。按预制构件的形式和施工方法分为砌块建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑及升板升层建筑等五种类型[2]。

一般分为两种结构形式：一种由梁柱组合形成整体结构框架，框架上架置楼板。另一种直接由柱网和楼板组合形成整体结构框架，内外墙体为非承重。

2.5 升板升层建筑

板柱结构体系的一种，但施工方法则有所不同。这种建筑是在底层混凝土地面上重复浇筑各层楼板和屋面板，竖立预制钢筋混凝土柱子，以柱为导杆，用放在柱子上的油压千斤顶把楼板和屋面板提升到设计高度，加以固定。外墙可用砖墙、砌块墙、预制外墙板、轻质组合墙板或幕墙等；也可以在提升楼板时提升滑动模板、浇筑外墙[1]。

3 装配式建筑优缺点

3.1 优点

1)构件分类建筑部品由工厂车间生产完成，包含了：内外墙体板材、楼板板材、阳台、整体式楼梯、预制柱、梁。

2)相比于传统建筑施工过程，大量的施工作业强度降低，取而代之的是施工现场的组装装配作业，减少了施工现场的施工难度及强度。

3)设计、施工、装修一体化，降低劳动力成本的同时又缩短了工期，并且建筑质量容易得到保证。

4)保护周围环境。在施工过程当中，除了减少建筑工业废料的产生之外，同时在装配过程中也在一定程度上减少了噪声污染，对于环境的保护起到了一定作用，并且符合绿色建筑的发展要求。

3.2 缺点

1)目前国内装配式建筑在前期深化设计、后期验收阶段等相关规范明显滞后于整体装配式建筑施工技术的发展，因此，对于整个装配式建筑的应用范围比较狭窄，在建筑建造的层高上还有一定的限制。

2)构件的标准化、规范化由于生产设备的限制，对于整体构件尺寸的精度要求还达不到，具有一定的局限性，不能满足普遍的整体构件加工需求。若构件的尺寸精细程度达不到要求，必然会增加施工的难度，甚至造成无法施工的现象产生。

3)一些大型的整体式构件由于距离施工现场较远，因此，运输成本居高不下。

4)对于一些造型较为复杂的建筑来说，整体式构件的设计存在一定的难度，并且在装配上有一定的制约因素。

4 建筑工业化背景下装配式建筑的发展

在山西省装配式建筑占新建建筑比例15%,山西省住房和城乡建设厅发布《山西省住房和城乡建设事业“十三五”规划》，指出要健全符合省情的城镇住房保障体系，发展建筑业，提升建筑节能水平，使绿色建筑推广比例达到50%，绿色建材推广比例的40%与全国规划水平保持一致[3]。

在我们当今建筑工业化的背景下，大力发展新技术、新材料的同时，更加注重绿色、节能、环保的新型全生命周期的建筑设计。

4.1 建筑工业化的BIM

随着建筑市场的快速发展以及行业的需求建筑BIM信息化技术已经广泛的应用于建筑的设计、施工领域。BIM，就是指建筑信息模型(Building Information Modeling)，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现建筑设计、工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能[4]。

4.2 装配式建筑的BIM应用

1)前期构件的深化设计中利用建筑BIM信息化软件进行建模，利用BIM图纸，可直接输出平面图纸，提高了构件设计的准确性。并且在整个模拟过程当中能够及时发现存在问题并及时解决，大大提高了工作效率。

2)在施工安装过程中，通过对施工过程的施工仿真进行计算机的预先施工，也就是将建筑信息与整个传统的施工进度计划相互匹配，在实际施工之前，就在计算机当中真实的模拟一遍施工过程，这个过程可以真实有效的指导施工，并且能够预先发现施工过程中存在的问题，及时纠正，避免产生不必要的损失，并且能够缩短工期，提高施工效率。

3)以指导现场的施工为例，将来的整体装配式建筑的现场施工，施工人员可以在平板电脑或者手机上纵览整个建筑的模型信息，将计算机生成的BIM模型与现场情况进行比对，将存在的问题及时进行反馈和改正。

建筑BIM技术的这种理念与整体装配式建筑非常契合，二者共有的特点是精细化、工业化，装配式建筑的构件加工以及施工难点得以解决，建筑BIM技术同时又得到了发展与创新。