浅谈建筑工业化生产在非装配式住宅中的应用

李 鑫, 曾禹铭

(四川省第十五建筑有限公司, 四川南充 637000)

建筑工业化是随西方工业革命出现的概念，从在工厂里面预制到现场用机械进行装配，这个过程逐步形成了建筑工业化最初的理论雏形。建筑工业化的基本途径是建筑标准化，构配件生产工厂化，施工机械化和组织管理科学化，并逐步采用现代科学技术的新成果。2020年8月28日，我国住房和城乡建设部、教育部、科技部、工业和信息化部等13个部门联合印发的《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》明确了我国关于建筑工业化发展的需求和方向。

以目前建筑工业化中装配式建筑设计这点来讲，更多的是将传统结构体系更改为装配式建筑设计，以达到工业化生产的目的。

自2008年汶川出现大地震以后，砖混预制板结构未经受住地震的考验，我国在2009年正式宣布禁止使用预制板建造商品房。对于新兴的装配式建筑设计，到目前为止，仍有较大部分群众认为装配式建筑是在走预制板建房的老路，对于采用装配式建筑的商品房避而远之，而更多的选择全现浇结构住宅。再加上装配式建筑有装配率的限制，对于一般小高层及多层住宅建筑，在设计上仍具有一定的约束性。所以目前市场上对于装配式建筑的普及仍然未处于主要地位，那么对于全现浇结构体系，如何能够在现有的结构技术上向建筑工业化靠近，实现部分工业化生产，是本文研究探讨的主要内容。

本文研究方向主要为在非装配式设计住宅建筑施工中，充分使用预制构件来达到向建筑工业化靠近的形式，以体现工业化建筑在我国建筑形势下的优势，同时为企业在未来完全迈入建筑工业化的道路上进行一个过渡先行。

1 建筑工业化在住宅建筑设计中的应用背景

1.1 建筑工业化的基本内容

本文主要论述的建筑工业化主要内容方向是：采用适用先进的技术工艺，发展通用建筑构配件及其制品在施工过程中形成一定的规模，制定统一的建筑模数和重要基础标准参数，合理解决设计多样化和施工标准的协调问题，建立相应的工艺标准和工法等。

1.2 建筑工业化的特征及其方式

1.2.1 设计和施工的系统性

包括设计的多样性和施工标准的统一性之间的，矛盾和协调关系。一是可以采取设计和施工的每一个阶段均采用标准化模数计划；二是保留设计的多样性，在施工过程中针对某一个项目内部存在的系统性，在施工标准的基础上，实行工业化施工阶段的设计。前者所有步骤都须按计划进行，才能达到预期的目标，但系统性更强，标准更严格，目标更明确。后者相比之下更加灵活，但是对于施工阶段的参建单位和人员要求素质更高，需在施工现场完成设计和施工2个步骤。

1.2.2 施工过程和施工生产的重复性

施工过程的重复性主要体现在施工阶段中，对于构配件及其制品有统一的使用模数和工艺，针对同一项施工内容，具有可复制性。施工生产的重复性体现在构配件生产的重复性，只有当构配件能够适用于不同环境和不同规模的建筑中才有可操作性。构配件生产的重复性的表现形式就是定型化。

1.3 现状及前景

建筑工业化是我国建筑业的发展方向。随着建筑业不断改革和扩大，目前住宅建筑在施工工艺和生产方式上已逐渐趋近于瓶颈状态，各种住宅及商业楼在设计和施工阶段都有比较成熟的工艺和步骤，物质技术基础相比于以往有显著增强。但随着商品经济的发展和资本的入市，从整体来看，更加注重高周转下产生的效益，资本市场对于技术生产上的侵蚀较深，在资本的推动下，相比于过去质量第一的技术工艺，现在摈弃了较多的优良施工传统，所造成的质量问题较多，整体技术在近年来进步缓慢，且劳动生产率也因劳动力的关系提供幅度不大。再者国家对于县级区域住宅规模的控制，对建筑市场发展有较大的影响。

在这个情况下，要确保各类建筑最终产品的质量和功能，在各个阶段都要优化产业结构，考虑到我国建筑发展的历史，借鉴国外有益的经验和做法，适应性的发展建筑工业化成为当下一个重要的突破口，重点是在房屋建筑方面，特别是住宅建筑。无论是在设计阶段和施工阶段，建筑工业化也都是扩大效益，减少工期成本，提高质量的一项重要手段。

2 建筑工业化在实际应用上的优缺点分析

2.1 优点

2.1.1 工期短

工业化生产建筑可以改变“一砖一瓦皆根基”的建造模式，在生产上不再是先基础后结构，而是可以达到在基础施工阶段的时候，主体结构就已经在工厂生产好。工期最优的建造模式是要求材料等人，而非人等材料。预制混凝土建筑工地现场，取消了仅仅在施工现场场地的工作环境和使用部位的环境的限制，施工更快更加安全。

2.1.2 多样性

工业化生产的预制构件在工厂生产制造，可根据需求，调整构件外表装饰和整体形态。预制构件生产需开模，可以设计不同的模型，复制建筑细节，打造多样性的建筑构配件。预制构件行业整合相关产业能力强，可以为消费者提供多样化的产品选择。

2.1.3 成本低

工业化建筑通过工业化生产，以一定的生产条件和环境，保证产品质量，规模化又降低了生产成本。结合现代管理方法，优化资源配置，在设计中就可实现施工和维修成本可控，建筑行业无需为进一步降低成本，而牺牲建筑质量。

2.1.4 质量好

相比现场人工支模浇筑出来的混凝土建筑，工业化建筑误差极大减小，统一生产条件和环境带来高质量。同时，预制构件在工地现场使用之前，就可以在工厂生产时检测质量，剔除不合格的构件，减小了施工现场浇筑完成后对部分质量通病的容忍度。

2.1.5 人才培养

随着建筑工业化的推广，需要一大批建筑工业化设计相关的专业人才，为建筑业的就业发展方向提供了新的道路。例如BIM建模、PC构件深化设计等，对完善建筑业从业人员技能水平评价体系起到了重要的推进作用。

2.2 缺点

(1)劳务工作人员要求提高。建筑工业化生产对建筑从业人员有了更高的要求，尤其是一线施工操作人员，在沿用了几十年的传统结构下，从支模体系、外架体系等多方面上，缺乏培训和提高的劳务工人在快速发展的工业化建筑中将会逐渐被淘汰。建筑劳务工人也将从体力工种逐渐过渡为技术工种。

(2)灵活性小。工业化生产的建筑需以各种材料、构件生产基地为基础，一次投资很大；构件定型后灵活性小，处理不当易使住宅建筑单调、呆板。

(3)如果采用构配件定型生产的装配施工方式，结构整体性和稳定性较差，抗震性不佳。

3 非装配式建筑如何进行建筑工业化施工

就目前来讲，建筑工业化生产的集中体现主要还是以装配式建筑为主，现有的装配式建筑以PC+ALC构件占据主要内容。在这种装配式建筑设计中，其主体及围护结构尽可能的在装配率上靠近而非超越，出于结构安全和抗震性能的考虑，更多的装配式结构设计原则还是从PC楼板→ALC轻质隔墙→剪力墙柱→楼梯的过渡，在满足装配率的前提下，尽可能的减少主体结构装配量，尤其是剪力墙柱和楼梯的装配量。

住宅建筑最终受众还是购买商品房的业主，根据网络调查数据，在相当一部分业主的心中，装配式建筑虽然体现了建造速度的提升，但是对于非本专业的人来讲，也仅仅是感叹国家科技发展的迅速，如果从自身考虑入手，仍存在对装配式建筑的安全性能担忧。尤其是在2008年汶川地震后，发现倒塌的建筑中相当一部分都是原来使用的预制板结构，所以我国在2009年全面禁止使用预制板结构建造商品房。以至于现在，仍然有部分群众认为现在的装配式建筑和原来的预制板结构大致相当，认为这是在走预制板结构的老路。

在这样的环境下，就目前来讲更多的住宅建筑还是以全现浇结构+砌体围护在进行设计和施工。但是随着建筑工业化的逐渐普及和推广，企业要发展，必然不能将建筑工业化排开在外。那么，在非装配式建筑中如何向建筑工业化靠近进行建筑工业化施工，又有哪些结构和构件可以进行建筑工业化施工，成为我们广大处于过渡阶段的施工企业需要解决的问题。

4 实例应用情况

4.1 项目概况

邳州翡翠湾高层住宅项目，位于江苏省徐州市邳州市，总建筑面积约40万m2，现浇框架剪力墙结构，由20栋高层住宅组成。在开工前期阶段发现，此项目内存在大部分户型一致的楼栋，虽然楼栋数量较多，但是楼栋户型及结构基本相同。所以对于二次结构的施工内容，为保证项目内尺寸统一和质量稳定，项目将部分二次结构内容采取为预制构件的形式施工，能优化设计的尽可能全部优化设计。

4.2 预制门框

本项目内存在大量只有5 cm的门框垛子，在主体结构施工时，对于这样的小尺寸异形结构无法一次性施工完成，只能进行二次施工。如果采用传统抱框做法，墙体上植筋支模+细石混凝土浇筑，由于尺寸过小，施工难度较大，且浇筑后成型质量不好。项目上将此部位门框采用预制门框贴条的形式施工。根据门框尺寸，现场加工定制统一的刚性模板，将门框分成60 cm长的一个门框条，在现场提前浇筑成型，门框部位施工时进行粘接+锚固的形式将门框条安装到位。经现场施工后检查，安装的预制门框条结实稳固，抹灰后无开裂情况。

对于门框两侧构造柱，也可以采用预制形式，目前可供采用的新型预制构造柱做法日益增多，经一定时间实践检验后，最终简单经济安全可靠的预制构造柱做法将会逐渐成熟，值得采纳和推广。

4.3 预制强弱电箱

本高层住宅项目所有户内强弱电箱均在砌体填充墙中设置，在主体结构施工时无法一次性预埋木盒留出强弱电箱洞口，为保证砌体施工进度和电箱安装质量，项目根据统一的电箱安装尺寸采用了预制水泥框，在砌体施工时，不需要特别增加洞口过梁，预制框随砌体施工一起砌筑成型，砌筑位置更加容易掌控，电箱预埋尺寸精度得到提升，减少了施工人员操作带来的误差。

4.4 预制消防箱过梁

本项目27层及以上楼栋公共电梯前室和楼梯间采用的暗装式消防箱，消防箱暗装部位在砌体结构中，占据砌体结构的大部分墙体厚度，由于消防箱尺寸过大，砌体预留洞口需要增设过梁，此部位过梁只作用于洞口两侧深入墙体20 cm，并非是通常过梁，所以在施工前，经过尺寸设计和数量统计，在主体结构浇筑混凝土多出来的方量中，用来制成消防箱过梁预制件，减少了混凝土损失，并且在砌筑消防箱所在墙体时，可直接安装过梁而大大减少了因现场浇筑带来的工期影响。

5 结论

通过这些简单的实例应用情况，可以初步了解在非装配式建筑中，也可以实现建筑工业化的运用，工业化建筑不仅有在工厂里生产加工的建筑构件制品，在施工现场集中加工，统一分配的模式也是建筑工业化的一个缩影，它的核心意义是取消了时间和空间的限制，将原本的施工步骤可以单独提取出来，提前完成。但这种工业化施工的前提是前文讲述的建筑工业化的特征中的施工过程和施工生产的重复性。只有能够达到统一、重复使用，且能够满足不同的使用目的和环境，才能称之为工业化建筑。像案例中提到的，之所以能够采用这种提前集中加工的预制品构件，得益于项目整体的统一性。如果是一个比较多变的项目类型，也并非不能采用这种做法，只是对于现场加工的预制构件，重复性越多，带来的经济效益越大，这两者之间的取舍每个项目根据自身情况而定。总体来说，建筑工业化既是机遇也是挑战，对于大部分施工企业来说，是发展的一个新阶段。在此之前，建筑工业化在社会中的过渡阶段的时候，有必要逐步去适应和接受这种做法，即使是在非工业化设计的建筑中，也可以有工业化施工的体现。