全预制装配式技术研究现状及前景展望

2021-03-31彭娇李超

砖瓦 2021年7期

彭娇李超

（西南科技大学城市学院，四川绵阳 621000）

在社会经济持续发展、建筑行业全面进步下，装配式建筑技术兴起，政府政策的大力推广，促进着装配式建筑在我国迅速的发展，运用也较为广泛。依照预制构件预制部位的差异，装配式建筑可以分为全预制装配式结构和预制装配整体式结构两类。

1 全预制装配式建筑的概述

装配式建筑不像传统建筑一样，需要在施工现场进行柱、梁、板等混凝土的浇筑，而是通过可靠的连接在施工现场进行装配的，由于部分或全部组件是在工厂预先制作而成，然后再运往建筑工地,因此相对于传统建筑方式而言，有着在施工现场取消了脚手架、抹灰、模板等工序的优点，对于环境的保护、工期的缩短以及工作效率的提高等多方面都有着促进作用。全装配式建筑相对于装配整体式而言便突出于全字，概括了建筑的框架结构体系的组成特点：所有构架、构件、包括梁、柱、墙、板等完全都是在工厂里统一进行预制，然后在现场组装而成的建筑。

2 全预制装配式建筑运用不广的原因分析

全预制装配式相对于装配整体式对于环境的保护，工期的缩短有着明显的优势，但就目前而言我国对全装配式建筑技术的使用较为少，绝大部分建筑而是采用装配整体式。对于这些影响因素有很多，本文就技术要求高、建筑造价高、结构体系运用单一这三个方面进行分析。

2.1 技术要求高

装配式建筑的构件是预先在工厂制作而成的，构件尺寸以及预埋件的精度对于生产厂家的要求极高，尺寸，形状的多样无疑增加了生产难度。构件之间的连接细度要精确到钢筋级别，这无疑增大了设计人员设计的难度，同时提前计算好各构件尺寸以及数量，为方便制作以及运输还需尽可能统一尺寸，对设计人员的设计起着限制作用。预制板在制作过程中就得进行管线的预埋，业主若后开槽装修难度较大，因此适合精装或者减少装配率。装配式建筑在安装精度上要求极高，不仅考验施工人员的手艺，同时也是对施工人员与机械之间的相互配合的考验。如果想要快速、准确、高质量的安装完成那必然也离不开新技术的支持。装配式建筑由于是由构件拼接而成，导致成型的建筑缝隙较多，在外墙以及楼盖防水上则处于相对劣势。预制率以及装配率越高，这些难度也就越大。装配式建筑的整体性以及抗震性较差，从建筑经济成本的角度出发，目前国内建筑仍以抗震设计为主，但是由于装配整体式建筑的整体性以及抗震性是介于现浇整体式与预制装配式之间的，因此，我国目前而言采用不多。

2.2 建筑造价高

装配式建筑成本普遍高于现浇式建筑工程5%~30%，其高出金额主要来源于土建工程中pc构件及安装，对于装饰工程、给排水工程等采暖工程单方造价都有所减少。现浇式建筑与装配式建筑相对比，则无pc构件及其安装这一过程，然而pc构件对于装配式建筑而言是主要部分之一。现目前我国对于pc构件的制作还未达到工业流水化生产，生产规模，生产机器的效率以及通用性，成产品的合格率，造成pc构件制作成本高昂。pc构件由于形状的不统一，规格各样造成运输困难，在施工现场造成二次搬运，从而导致运输费用高。装配式建筑的核心技术问题之一便是其pc构件的安装，它的费用主要以人工费以及重型吊车机具的使用费，安装工程的成本受着安装速度的影响[1]。

2.3 结构体系单一

在装配式结构体系上，我国普遍采用装配整体式框架结构和装配整体式剪力墙结构，但是该结构不适用于多层建筑以及高层建筑；对于叠合剪力墙结构运用较多，但该结构不适用于高烈度区建筑，对于全装配式框架结构、现浇剪力墙-装配式框架结构以及多层装配式剪力墙结构的应用较少，对于装配式+减震体系与装配式剪力墙-装配式框架结构体系甚至没有。结构作为一个建筑的骨架，我们在考虑它的可靠性的同时也考虑它的形态，建筑形式与结构体系存在着一种相互作用的关系[2]，结构体系影响着建筑形式，单一的结构体系制约着建筑形式的表现以及设计人员的设计理念，从而影响全预制装配式建筑的运用。

3 全预制装配式技术国外研究现状

我国对于预制装配式建筑在技术，体系上还略有欠缺，国外装配式建筑企业由于发展相对于国内较早，因此建筑管理体系趋近于完善，相关问题的研究相对于国内也较为成熟。

日本处于多个板块交汇地带，地震频发，日本建筑的设计绝大多数均按减、隔震方法设计。目前R-PC（预制混凝土框架结构）运用较为广泛。竖向构件连接主要采用套筒灌浆技术为主，全灌浆套筒数量少，直径大。日本外围结构大量使用ALC条板和预制混凝土外挂墙板，采用内保温技术可大幅降低预制构件生产难度。KSI系统与日本的框架结构体系、内保温技术等形成一套封闭系统，KSI技术虽在一定程度上增加了建造成本，但延长了建筑使用寿命，提高了居住品质[3]。日本可以使用预制梁和柱子等结构部件建造高度超过200m的超高层集合住宅项目，在标准层以上，一般可以达到4天一层的工程项目进度[4]。

在美国，预制混凝土装配式和钢结构装配式主要应用于大型城市的住宅。美国装配式结构主要强调结构的整体性及稳定性，其预制构件的受力钢筋仅在柱底与基础部位进行连接，其连接方式主要通过波纹管进行间接搭接[5]。美国预制建筑行业建立了专业化、标准化、模块化、通用化的完善技术体系。近年来，探索和推广了可持续环保、低碳节能的绿色组装技术。法国作为世界上最早开始使用预制建筑的国家，以预制混凝土结构为主，钢结构与木结构为辅[6]。

4 全预制装配式建筑发展的措施与建议

4.1 提高从业资格，加强从业人员培训

从业人员的技术以及施工机具对预制装配式建筑的质量起着关键影响，因此，提高从业人员的技术有着必要性。一方面，要求从业人员应持证上岗，无证不得上岗，使从业人员专业化；另一方面加强从业人员培训工作，使工作、培训交叉进行，培训过程中注重细节的把握，在提高从业人员技术水平的同时亦应加强其安全防范意识，减少不必要的事故发生。

4.2 加强新技术研发

借鉴日本实施技术方案竞赛制度，利用竞赛的模式，促进我国建筑企业对预制装配式技术的研发，在鼓励企业对新技术的研发的同时激发企业的积极性，在参加竞赛的同时能让企业了解自我的不足，以及出现的问题，在此之后，继续努力，加以改正。竞赛制方式也可以起到一定宣传作用，让更多不了解预制装配式建筑的得以了解，同时也为以后的预制装配式行业的发掘以及提供人才的另一渠道。

4.3 推广工程总承包管理模式

把设计、施工和采购等多方链接在一起，实行一体化，减少中间不必要的环节和衔接问题，不仅达到时间上的节约，同时避免了沟通有误的情况发生。把各类构件生产企业和工程施工企业进行“打包”的方式，亦可以有效避免设计和施工脱节，通过整合各方资源，大幅度减少协调和管理成本。工程总承包管理模式对BIM技术的应用也有着促进作用。

4.4 政府发挥主导作用，加强政策推出

在我国的领域，对于预制装配式建筑的应用依旧属于发展阶段中，预制装配式建筑技术目前在政策上还有所欠缺，缺乏统一的标准，这个统一包括模型的统一，质量检测标准的统一以及政策的统一。建筑管理体系也并不完善，应加强相应的法律、标准、规范以及所对应的制度[7]。政策是有效保障各个行业有序发展的重要基础，若想推进我国预制装配式建筑的产业化发展，则必然离不开有效地政策扶持。因此，政府政策的积极落实对预制装配式建筑的发展起着重要因素。

5 全预制装配式建筑发展前景

我国现阶段以及未来的目标是走好以生态优先、绿色发展为导向的高质量发展。装配式建筑因为在工厂预先制作，减少了许多构件在现场现浇的情况，同时也减少了施工噪音，墙体由于可以拆卸，重复使用，不会造成因拆墙而产生很多建筑垃圾的现象，使工地现场更加绿色环保。因此装配式建筑得到行业认可。目前我国运用较为广泛的是装配整体式，相对之下全预制装配式建筑对环境保护的效果也更为显著但存在抗震性和整体性较差的缺点。预制装配式建筑近几年来在我国发展迅速，同时我国对装配式建筑技术的发展也积极研究、探索，对于突破全预制装配式建筑技术是被所期待的，在未来的建筑行业全预制装配式建筑是势在必行的[8]。