基于EPC模式下高层住宅装配式优化方案探讨

付继宇， 顾正洋， 宋恒钊

(上海宝冶集团有限公司，上海 200941)

0 引 言

随着我国人口红利优势的逐渐消失，人工成本的增加，传统人工浇筑式建筑的方式逐渐失去核心竞争力，早在20世纪20年代的欧洲，德国就提出建筑工业化理念，并在住宅进行大规模的推广应用。刘畅[1]指出装配式建筑不仅仅是建造方式的变化，更带来整个设计建造模式的全面改革。张广萍[2]从政策支持方面、技术方面和管理体系方面分析装配式瓶颈和相关对策。赵冬等[3]指出应该明确装配式优势，进一步有效推动装配式建筑的进步和发展。徐友全等[4]指出项目管理单位想要得到业主的认可，必须提高自己服务价值满足于业主最关心的投资控制措施和控制效果。为了促进建筑装配式的发展，贾宏俊等[5]通过证分析国家政策结合EPC总承包模式的探讨，证明了EPC总承包在装配式建筑中合理性的应用，并基于此提出了EPPA模式，赋予EPC总承包模式更大的意义。崔金虎等[6]分析设计企业如何发挥设计人才与技术资源优势，通过制度建设、设计前期介入等现建设管理增值目标服务。

另一方，高层剪力墙结构是高层建筑中常用的结构体系。郭海滨[7]从施工的角度分析了要想保证建立墙的施工质量，便要加强各个部门专业的配合。张立等[8]指出剪力墙在装配式建筑应用必要性，拥有着广阔的前景，并着重分析竖向接缝和水平接缝对剪力墙受力的影响。郭海山等[9]系统地介绍了中建 MCB(multiple coupling beams) 剪力墙结构体系的抗震体系、连接节点和 BIM 新技术研发与应用。

以上研究分析发现，成本控制是制约高层装配式发展的主要因素。虽然装配式建筑在相关政策下大力发展，但是考虑的成本过高，依然在建筑中受到限制。因此，本文考虑到上述原因，基于EPC总承包管理模式优势与高层装配式剪力墙结构相融合，从项目管理和设计相结合的方式着手，研究尽可能地实现工程效益最大化。

1 EPC总承包在装配式建筑中的应用

1.1 EPC总承包装配式优势

装配式与传统建筑安全、减排、节能等方面可持续上存在明显差异；其中装配建筑在作用工期、环境质量、噪音等指标与传统建筑相比更具有较突出的优势；其中高层建筑对抗震性能以及风压要求较高，因此剪力墙在能承受竖向荷载的同时，也能承受水平荷载。在当下结构中，纯剪力墙结构造价高，耗钢量极大，严重制约建筑单位的使用。

装配式建筑从项目立项到最后的竣工验收，流程众多，且各方配合度极高，并且这些流程需要一个高效且有序的管理模式统筹兼顾进而实现与传统设计方案不同的是在保证结构安全性、合理性的前提下，进而实现经济性和品质性相关指标，增加设计的难度，并且，我国装配式建筑施工行业设计能力较差，深化设计图纸不能与施工图完美契合，标准化程度较低，构件种类繁多，造成大量的资源浪费，且生产成本加大。EPC总承包和装配式二者相同之处众多，首先，装配式建筑和EPC总承包，均需要一个高度默契的管理团队，具有集成化管理的特点。EPC总承包是将设计-施工-采购集成一体，其中设计又占据首要位置。因此，装配式建筑完全可以纳入到EPC管理总模式，充分发挥专业人员管理占有优势。根据EPC总承包实施过程中，发包方通过将合同项目全部打包给承包商，对承包商而言通过整合资源优势，积极调动各方资源优势，造成势必会产生效益最大化。

1.2 以设计院为EPC总承包管理探讨

EPC工程总承包是设计(engineering)-采购(purchasing)-施工(construction)模式的简称，又称为交钥匙模式。由于业主没有完全掌握和发挥EPC的模式，并且传统管理模式难以满足现在项目管理专业的需求，业主主要关注质量和投资，使得承包商的优势未能完全发挥出来。

以设计为主、施工为辅的组织架构，建立这种组织模式，首先要提高整体思想认识，深刻理解该模式下建筑行业的共赢的优势。在EPC总承包开始阶段就参与设计之中，便能将施工方面的经验和建筑材料融入设计过程中，对设计起到优化作用。同时，设计充分发挥专业优势，从结构方案以及受力特点分析，优化设计方案和组织架构，降低可控的生产成本。

2 设计优化方案

装配整体式混凝土剪力墙结构虽然按等同现浇结构进行设计，但其实际抗震性能要略弱于现浇钢筋混凝土剪力墙结构，通过建筑方案比较，选择既能满足业主的造型要求，又能平面布置相对规整(没有过大凹凸、简单对称等)，满足预制构件规格统一，且不会因形体过复杂导抗震计算的构件截面加大等，为后续装配式项目做好经验的积累。

传统住宅剪力墙长短大小不一，常常会做长能够保证结构整体抗侧刚度的一片或两片剪力墙(最好通长，中间采用连梁相连)，削弱对抗侧刚度贡献很小的剪力墙长度；而对于装配式剪力墙住宅，上海预制率要求40%，而剪切墙是预制率占比最高的一项，直接决定预制率高低，常常因预制率不够，把不适合做预制部位的剪力墙以及长度特别短(不超过1 m)性价比很低的剪力墙强行做预制，这样使用规格不统一，预制模板周转率很低，显得很不合适；综合上述原因，现考虑尽量统一剪力墙墙长，有些传统情况不会做长的剪力墙部位，现统一墙长；很短的剪力墙以及不好做预制率的墙尽量不做；减少边缘数量(如有些部位可采用一字墙，不采用L形墙)，因边缘构件做预制构件，纵筋需逐根连接套筒，增大成本，且操作难度大，实际现场该位置连接节点强度不一定能满足设计要求；通过这些方法会明显改善剪力墙的预制率、合理和安全性，但与此同时剪力墙用量会有所增加。

根据选择的装配整体式剪力墙结构体系，针对上海市抗震烈度7度、高层住宅等特点，进行结构性能分析时，应对其结构设计方法以及构造措施进行单独分析。装配整体式剪力墙结构通过预制混凝土墙板(简称预制墙板)和现浇剪力墙通过现浇节点组合而成，预制墙板作为结构竖向承重和水平抗侧力体系的组成部分，通过在楼层处贯通布置的水平现浇带，将上下层相邻预制墙板连接成为整体，通过在预制墙板两侧的竖向现浇节点，将同层的预制墙板连接在一起，即与现浇剪力墙连为整体。

经分析，设计的装配式剪力墙结构布置方案满足如下性能要求：

(1) 在正常使用状态下(包括风、雪、自重等作用)，结构构件处于弹性工作状态；在预制墙板及其与现浇结构的连接处，不得产生超过混凝土结构设计规范规定的宽度的裂缝，预制墙板及其连接缝应具有不低于设计使用年限要求的抗渗能力；

(2) 在遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震作用时，主体结构构件处于弹性工作状态；在预制墙板与现浇结构的连接处不出现开裂，预制墙板没有损伤；

(3) 在遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震作用时，允许现浇结构的预制墙板与现浇结构的连接处(竖向和水平缝)出现开裂等损坏，所有构件的损伤均应可修，预制墙板一般不屈服。

(4) 在遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震(包括主震及其后的余震)的作用时，结构不倒塌或发生危及生命的严重破坏；预制墙板虽局部出现屈服，但与现浇结构的连接(特别是竖向连接)整体不得失效，确保必要的竖向承载力。

3 EPC总承包管理优化方案

由于装配式建筑是由多个主体共同参与设计而成的，由于项目施工人员对设计管理甚少，因此，建立行之有效的管理团队是必不可少的。该团队可以优化相关流程，提高工作效率，推动推荐设计进度，规避超概风险，降低装配式工程成本，提高运行效率，在此基础上确定优化目标，分析装配式流程以及非标准性可优化指标，组建具有执行力的EPC管理小组，该小组下属组建专项设计小组，从幕墙、室内、景观、智能化、剪力墙结构等，建立将设计分为三部分，主体设计、专项设计、深化设计等多家主体共同协助。编制设计管理策划书，要制定严密的工作标准，这是执行工作的前提。

EPC项目管理首要明确主要的工作从组织、制度、合同、概算、会议、图纸、技术、标准等八方面进行系统的管理；由于是多家合作，建立行之有效的沟通方式是必不可少的，装配式对各方的协作程度非常高，一旦有一方工作暂停，那么将导致后续工作无法进行，这时候产生的成本将会非常高。为了保证工作各方相互配合，必须建立有效沟通方式，这主要是在沟通过程中，我们要带着多个答案去沟通，让对方选择，就避免相互推诿不能前行的问题。

4 结束语

本人借助装配式建筑以及高层住宅大力发展的契机，结合EPC总承包的建筑特点，以设计院为出发点，通过研究装配式的建造流程、EPC总承包模式、高层剪力墙，证明建筑设计院在EPC总承包模式下发展高层装配式剪力墙的优越性。由于高层建筑成本较高，结构设计经验严重不足，所以始终制约着我国高层装配式发展。通过相关经济性指标分析，结合EPC总承包模式的发展方向，并以此为契机发挥设计院专业优势，提出优化方案，克服不足，实现施工与设计更好地融合。