从不同角度浅析建筑工业化中的几个重要问题

2018-09-04夏雪娇

世界家苑 2018年8期

夏雪娇

摘要：在我国，上个世纪70年代“建筑工业化”就已经被提出，迄今已有40多年的历史。随着我国“生态文明建设”的不断发展，建筑工业化的热度不断增加，各方对其定义提出了不同说法，甚至在名称上都不断创新，出现了建筑产业化、建筑现代化等对建筑工业化升级的新名词。本文在参考众多定义的基础上，选择其中最形象的定义予以叙述：建筑工业化指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的大工业生产方式，来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式，实现居住建筑、公共建筑、工业建筑、城市基础设施等建筑物的建造[1]。其主要标志是建筑设计标准化、构件部品化，施工机械化和管理信息化。据测算，与传统方式相比，建筑工业化可以减少施工过程中的用水量60%以上、材料浪费20%以上、建筑垃圾约80%、建造综合能耗70%；据香港房屋署在15年内对473栋住宅的统计数据表明，建筑工业化所建造的房屋可降低建筑后续维护费用95%左右[2]。可见，建筑工业化对建筑全生命周期中的节材、节水、节能和环保等方面都有着十分重要的意义。

关键词：总承包模式；设计标准；施工应用

引言

当前，我国建筑工业化进程发展较快，但在发展过程中还存在着一定的问题，如设计与施工不协调、建筑标准化工作滞后、设计呆板、部件标准化和通用化程度低、施工机械化和合理化程度不高、施工过程中管理不到位等。下面就分别从工程承包模式、设计及施工角度简要分析建筑工业化过程中几个需要重点注意的问题。

一、建设项目工程总承包模式对于建筑工业化的重要意义

建筑业的传统生产方式是设计单位根据工程勘察报告和设计任务书，依照相关標准规范进行建筑、结构和机电的设计并出具施工图纸，施工单位根据施工图纸组织人员、材料、设备进行露天施工、手工作业完成建筑产品的生产，设计阶段和施工阶段是相互分离的。建筑工业化则将设计和施工作为一个整体考虑，进行标准化设计，在工厂内进行构件和部品生产，现场装配完成建筑产品生产[3]。

建设项目总承包模式的基本出发点就是借鉴工业生产组织的经验，实现建设生产过程的组织集成化，以克服由于设计与施工分离致使投资增加、设计与施工的不协调而影响建设进程等弊病。其核心是通过设计与施工过程的组织集成，促进设计与施工的紧密结合，达到为建设项目增值的目的。这和建筑工业化的思路切实对应，在建筑工业化的过程中采用建设项目工程总承包模式可以达到事半功倍的效果。

国际上项目总承包的组织有如下几种可能的模式[4]：

1、一个组织（企业）既具有设计力量，又具有施工力量，由它独立地承担建设项目工程总承包的任务（在美国这种模式较为常用）；

2、由设计单位和施工单位为一个特定的项目组成联合体和合作体，以承担项目总承包的任务（在德国和一些其他欧洲国家这种模式较为常用，特别是民用建筑项目的工程总承包往往由设计单位和施工单位组成的项目联合体或合作体承担，待项目结束后项目联合体或合作体就解散）；

3、由施工单位承接项目总承包的任务，而设计单位受施工单位的委托承担其中的设计任务；

4、由设计单位承接项目的总承包任务，而施工单位作为其分包承担其中的施工任务。

在国内，第一种模式比较常见；后三种模式可以作为设计与施工单位转型的发展方向，也是建筑工业化发展的重要方向。

二、建筑工业化设计的要点问题

优秀的设计是建筑工业化施工的重要保障。在设计施工一体化的生产方式下，设计方案不仅要满足结构质量要求，还须将构配件标准、现场条件、施工技术等因素纳入其中，形成传统生产方式所不具备的优点。下面就简要说明一下建筑工业化设计中需要注意的几个问题。

1、设计标准化与多样化

设计标准化是“构件部品化、公共机械化、管理信息化”实现的重要前提，对建筑工业化进程起着引领作用。其弥补了因为设计周期不足带来的设计深度问题，同时还解决了很多施工工艺与施工工序的问题，减少了二次返工与维修的工作量；在节约建造成本的同时，提升了效率，节约了时间成本。在具体的设计过程中，应充分重视设计标准化为生产、施工带来的便利，同时兼顾建筑的多样化。建筑的标准化可以理解为把建筑中那些不需要改变的或者变化不大的因素加以固定，在建筑产业化过程中发挥积极作用；多样化则是把其余可变的部分作为实现多样化最活跃的因素加以灵活运用，提高建筑的美观程度[5]。设计的标准化与多样化可从平面设计和立面设计上分别说明。

◇平面设计

建筑模数是指在建筑设计中，统一选定的协调建筑尺度的增值单位。它是建筑物、建筑构配件、建筑制品以及相关设备尺寸相互协调的基础，所以每项工业化建筑工程的启动，都必须进行相应模数的分析。基本定型单位越小，构成的对象越丰富多样，建筑空间的组合也越来越灵活多样。目前世界上统一采用的基本模数数值用M表示，也就是1M=1000mm，我国一般采用3M为标准建筑模数[6]。以模数规定基本定型单位，对建筑部件的构造进行设计有利于生产企业生产出工程所需规格的生产预制构建。确定基本定型单位后，工业化建筑的标准化就得到了基本程度的保证，设计任务的工作目标就该转向平面空间组合上。工业化建筑的平面设计不仅仅是将简单的长方体改动拼接出几何体，与此同时还需考虑房间的功能、尺寸形状以及安全、卫生、采光、通风等要求。在进行平面组合时应抓住主要矛盾，灵活布置公共走廊、楼梯间等交通联系空间，在平面上做到标准化与多样化的有机结合。

◇立面设计

由于标准化的要求，工业化建筑的构件规格和模板在项目中是基本一致的，这样就导致立面变化较少，容易使建筑过于呆板或千篇一律。因此，应在不影响标准化的前提下，注意建筑立面的艺术加工和细部处理，使建筑呈现出多样化的形态。如：建筑物的屋顶和檐口形式是立面多样化设计的重点部位；利用外廊、阳台或凸出楼梯间等阴影效果，改善立面的单调感；入口、门廊和花台等建筑小品可以利用几种小构件组合，作成多种形式；利用不同的垂直绿化增加立面的变化。其中有些方案的施工可在主体建筑完工后再做，不影响房屋基本构件的规格和快速施工。最后，在建筑立面设计中，可借助色彩与质感的互相交织穿插形成韵律美的图案，运用色彩和质感的对比，使建筑立面富有变化、更加生动。

2、墙体结构的选择

墙体结构的选择是工业化建筑的设计重点之一。目前，国内建筑工业化中使用的建筑墙体结构主要有PC墙、轻钢结构及保温与结构一体化等，现分别介绍其特点及使用范围。

◇PC墙

预制混凝土构件是在工厂或现场预先生产成型的混凝土构件，Precast component member，简称PC。早在1990年国家就出台了针对混凝土预制构件的检验标准（预制混凝土构件质量检验评定标准GBJ321-90），随着PC行业的迅猛发展，北京地区又出台了针对预制混凝土构件的质量检验的新标准（DB11/T968-2013）[7]。PC墙体主要采用钢模，钢筋加工后整体绑扎，然后调到模板内安装，混凝土浇筑后进行整体养护。生产过程中的模具清洁、钢筋加工成型、面砖粘贴、窗框安装、预埋件固定、混凝土施工即蒸汽养护、拆模搬运等工序均采用工厂式流水施工，每个工种都由相对少数固定的娴熟工人实施操作[8]。PC构件有以下优点：预先在工厂进行制作，减少了对施工场所造成的环境污染、建筑垃圾排放；现场拼装相对于现浇体系节省了大量的劳动力，提高了施工功效；外墙装饰面和外窗能在预制外墙成型后即完成，现场拼装后外立面装饰和外窗即已成型，施工期间无需搭设外墙脚手架，节约了成本，减少了安全隐患；预制构件通过产业化生产，用于建设施工，能够有效的降低建筑工程的生产成本；预制构件统一在工厂完成标准化的制作和养护，质量相对于不确定因素影响较多的现场要稳定得多，对于提高整体工程质量，提升建筑品质有很显著的效果。目前，新型的混凝土预制构件还有夹心保温墙板、清水混凝土构件等，拓宽了PC墙体的选择范围。对于与工厂距离较近、交通运输便利、人力资源费用较高的项目，较为适合使用PC作为墙体结构材料。

◇轻钢结构

轻钢结构一般指承受相对较小的外加荷载、采用较小的构件截面尺寸、结构自重较轻的钢结构。轻钢房屋结构是以经济型材构件，包括冷弯型钢、热轧或焊接H型钢、T型钢、焊接或无缝钢管及其组合构件作为承重骨架，以轻型墙体材料作为围护结构所构成[9]。我国轻钢结构已有20多年的发展历史，其中发展最快应用最多的是单层大跨度轻型房屋，这种房屋一般作为仓库和厂房使用；从20世纪90年代后期开始系统研制与开发钢结构住宅，主要运用于低多层房屋。针对轻型钢结构的发展，我国也出台了一些规范，如《轻型钢结构住宅技术规程》、《底层冷弯薄壁型刚房屋建筑技术规程》等。轻钢结构房屋有以下优点：轻钢结构配件制作工厂化和机械化程度高，有利于建筑工业化的实现；运输成本低，现场施工速度快，主要为干作业，有利于文明施工；90%的材料都可回收，有利于环保；自重轻，抗震性能好[10]。在具备诸多优点的同时，轻钢结构在我国的发展也存在着一些问题，如设计施工人才匮乏、配套部件可选性少、价格高等。因此轻钢结构适用于施工周期紧迫，资金较为充沛的低多层民用、工业建筑及屋顶改造项目。

◇保温与结构一体化

保温与结构一体化又称EPS模块外保温现浇混凝土系统。在墙体受力钢筋外侧将模块经积木式错缝插接拼装成现浇混凝土墙体的免拆保温模板，用连接桥将其固定。通过组合配件将内侧模板和模块外侧防护板连接和紧固，构成符合结构墙体厚度的空腔模板组合，经垂直度校正，向空腔内浇筑混凝土，待达到一定强度，拆除内侧模板和模块外侧防护板，即构成保温与承重一体化复合墙体。此技术提高了外保温系统施工精度、杜绝了质量缺陷，实现了保温与结构一体化施工。目前，黑龙江、吉林、辽宁、宁夏自治区、内蒙古自治区、山东、中国标准化协会等已将EPS模块外保温现浇混凝土系统纳入工程建设标准。此系统特别适合于有保温需求的严寒与寒冷地区，对于冬季较为寒冷的夏热冬冷地区（如湖北）此项技术也在推广中。与传统的砖混、剪力墙结构相比，此结构自重轻、抗震能力好，工期短，产生的建筑垃圾少，且造价基本持平，是建筑工业化进程中值得推广的结构体系。

3、与绿色建筑设计相结合

绿色建筑中四节一环保（节地、节材、节水、节能及环境保护）的要求与建筑工业化的目的完全契合，在建筑工业化设计中应多参考绿色建筑的设计要求。如在设计中选择节水型器具、选择更节能环保的建材、合理使用可再生能源等，可使建筑紧跟时代的潮流，达到建筑、人、自然的和谐。

三、建筑工业化施工中应用的注意事项

建筑施工阶段也是建筑工业化的有效实施阶段。“施工机械化”与绿色施工的有机结合，可使建筑工业化更好的达到节约资源的目的。下面分别从组织管理措施、信息管理措施的角度简要分析其间的注意事项。

1、施工组织管理措施

首先要合理编写项目组织结构图、任务分工、职能分工及项目管理班子人员，任务责任到人。如建筑扬尘的控制由谁负责，节约用水由谁负责等具体任务责任到具体人的责任制，保证绿色施工的有效实施。同時，对施工人员进行绿色施工的培训，增强工作人员的环保意识，从思想上保证绿色施工的实现。

2、施工信息管理措施

据有关国际文献的资料统计显示，建设工程项目实施过程中存在的诸多问题，三分之二与信息交流的问题有关，且在大型建筑色工程中，信息交流的问题导致工程变更和工程实施的错误约占工程总成本的3%～5%[11]。可见信息管理对于施工过程而言的重要性。BIM的全拼是Building Information Modeling，即建筑信息模型。与建筑工程相关的工作都可以从这个信息模型中提取各自需要的信息，即可指导相应工作又能将相应工作的信息反馈到模型中。BIM中的4D技术和过程模拟的建筑施工计划管理及优化方法为建筑施工管理提供了一种更加有效的管理方法。在建筑工业化中应用BIM技术进行施工信息管理可起到事半功倍的作用。

结束语

随着我国房地产从黄金时代到白银时代的转换，建筑的行业转型也在悄然进行。建筑品质受到越来越多的重视，建筑工业化的趋势日渐明显。本文从承包模式、设计及施工三个角度浅析了建筑工业化进程中所需注意的几个问题，以期在建筑工业化进程中起到一定的借鉴作用。

参考文献

[1]修龙.建筑工业化的思考与实践.中国城市科学研究系列报告—中国绿色建筑2014[R].中国建筑工业出版社：46-52.

[2]赖明.以建筑产业化促进绿色建筑健康发展.中国城市科学研究系列报告—中国绿色建筑2014[R].中国建筑工业出版社：25-28.

[3]徐友全，徐磊.对建筑工业化管理模式的思考[J].建筑经济2014年第3期（总第377期）：13-15.

[4]全国一级建造师资格考试用书编写委员会.建设工程项目管理[M].中国建筑工业出版社：40-47.

[5]徐琳.浅谈工业化建筑的标准化与多样化的矛盾[J].《中国城市经济》2011年第29期：332.

[6]吴利松.建筑工业化设计要点研究和分析[J].科技与企业，2015，（1）：110.

[7]DB11/T968-2013.预制混凝土构件质量检验标准[S].北京：2013.

[8]浦艳.建筑工业化设计的研究[J].中国高新技术企业，2011年34期：29-31.

[9]舒赣平孟宪德王培.轻钢住宅结构体系及其应用[J].工业建筑2001年第31卷第8期：1-4.