装配式建筑发展制约因素及对策分析

2023-04-05常乐

智能建筑与智慧城市 2023年2期

常乐

（新疆大学）

1 引言

传统建筑行业属于劳动密集型产业，其采用施工现场浇筑的作业模式，高度集中施工人员、施工材料与施工机械设备，对水泥、砂石等原材料进行拌制、运输与现场浇筑施工，整个施工过程科技含量低、产能效率低、资源消耗大、环境污染严重，与节能减排、低碳环保等绿色建筑理念背道而驰[1]。装配式建筑是绿色建筑转型升级的重要方向，其引入组件式与模块化建设理念，利用建筑构件的加工预制与成品构件装配减少施工现场浇筑作业带来的大气污染、水污染、噪声污染与土壤污染等。

2 装配式建筑概述及其特点

2.1 装配式建筑

装配式建筑是建筑业工业化的典型代表，其采用现场组装模式对运输到施工现场的、已经加工制作成型的预制构件进行装配，完成装配式建筑的建设过程，由于此模式无须在施工现场开展大规模的施工作业，无须耗费大量的人力、物力，避免了施工现场的扬尘、交叉污染等，对于当地的自然环境保护、建设能耗降低、施工成本缩减等具有促进作用。

2.2 装配式建筑的特点

2.2.1 建筑设计标准化

装配式建筑将建筑构成模块化，所设计的建筑构件具有标准化的尺寸、规格、原材料用量以及加工预制工艺等，以便于构件生产厂家根据建筑构件设计标准开展大规模工业化构件生产加工，保证构件装配的模块化集成。

2.2.2 构配件生产工厂化

在建筑构件设计标准化的基础上，生产厂商对照设计规范、设计要求、构件三维仿真模型等标注的规格、尺寸、用材等进行统一、批量生产，确保加工预制生产出的构件在流程化生产作业下高度一致且具有较高的精度，有效规避传统建筑工程现场浇筑时人为操作等主观因素对建筑工程质量的负面影响[2]。

2.2.3 施工过程装配化

建筑构件加工预制后经由运输车辆运输到施工现场后科学存贮，并对照装配式建筑施工组织计划，利用吊装等安装方式对构件进行组装装配、测量与纠偏，并对部分关键节点填缝灌浆，完成建筑构件装配工作[3]。装配式建筑施工过程的装配化与机械化水平较高，有效管控施工进度与施工质量，减少施工过程对现场及周边的环境污染与噪声污染。

2.2.4 施工管理信息化

装配式建筑融合了节能、低碳、数字化、信息化理念与技术，如装配式建筑工程实施阶段常用的BIM技术就是一个以数据共享与信息交互为核心，充分融合计算机技术与结构设计专业知识的综合性技术，其具有良好的数据集成特性，可依托精细的结构空间数据对装配式建筑的构件进行三维仿真模拟、可视化展示与模型共享，可为建筑工程各参建方协同管理工程施工进度、施工质量提供技术支撑[4]。

3 装配式建筑发展制约因素分析

3.1 规范政策制约

一方面装配式建筑的政策性推进力度不大，建筑方式发展缺少科学、合理、全面的顶层框架设计，未能从宏观政策层面对装配式建筑市场、施工技术、应用场景等提供强有力的支持，致使装配式建筑良性健康发展这一长期任务难以循序渐进、分步实施[5]。一方面，不少建筑企业在行业惯性、传统施工作业模式、利益供应链、建筑方式变革风险不确定性等因素的多重综合影响下仍然延续施工现场浇筑的建筑工程施工模式，主观上不愿意革新内部管理机制、人员配置、技术实施方案。而地方政府对于装配式建筑的深度应用也缺乏强制性的、具有强烈吸引力的政策支持，使装配式建筑推广普及率不高。

3.2 体制机制不完善

当前装配式建筑在不少经济发达省份与城市均有一定程度与深度的探索与场景应用，地方政府也对装配式建筑的普及推广提出了中短期战略性目标[6]。但是装配式建筑领域本身缺乏健全的纲领性文件，对建设单位、施工单位如何从细部管控与推进装配式建筑的应用与发展缺乏详细且可行的机制化指导，将装配式建筑探索与发展中存在的诸多风险转嫁到企业头上，影响相关建设单位对装配式建筑场景化深度应用的信心。同时，企业自身未能针对装配式建筑形成良好的管理体制，如BIM技术培训机制、装配式人才激励机制、建筑构件信息化管理机制等，在一定程度上加剧了装配式建筑发展政策推进与企业变革之间的矛盾[7]。

3.3 建筑行业模式转型困难

长期以来的现浇模式使相关施工单位在现场施工作业方面极具经验优势，从施工材料的优选、运输、存贮，到机械设备的调度使用、现场施工人员的进出场管理与有机协调以及施工工艺与施工技术的高效高质实施，均为建设工程的施工效率、施工质量与施工安全性带来多重保障。相对陌生的装配式建筑则给施工企业转型升级带来诸多风险，如在施工材料供应方面，现浇模式下施工单位只需向信誉优良且长期合作的供应商采购水泥、黄沙、钢筋、砂石等原材料，并由经验丰富的施工人员现场制作模板、浇筑混凝土。而装配式建筑则采用现场组装模式对运输到施工现场的、已经加工制作成型的预制构件进行装配，完成装配式建筑的建设过程，其原材料大多由构件生产厂商采购，施工单位仅需将建筑构件设计方案、图纸等提交给生产厂商，由其根据构件的规格、尺寸、用量、属性等对构件进行加工预制[8]。

3.4 现行科技水平不高

装配式建筑的构件设计、加工预制、现场吊装、测量与纠偏等环节均需要信息化技术与数字化技术的支持。以装配式建筑构件的设计与加工预制为例，装配式建筑的基本材料为建筑构件，为保证建筑构件加工预制的精准性以及吊装的契合性，通常需将BIM技术应用到装配式建筑设计阶段，对建筑中的各个构件进行三维仿真模型构建，对装配式建筑中的预埋件预埋、孔洞预留、钢筋下料长度等参数进行精细化设计，并在构件组装拼接中对构件模型进行碰撞测试与错误检查，调整优化构件设计不合理之处。接着，将装配式建筑构件的三维实体仿真模型作为设计单位向生产单位交底的共享数据，利用三维可视化模型直观展示构件的规格、尺寸、结构、材料、属性参数等，便于构件生产人员精确掌握构件的空间结构、属性数据、预制参数，提高构件生产的精准性与效率[9]。最后将已经加工制作成型的预制构件运输到施工现场，配合现场现浇结构进行嵌合与组装。上述流程中涉及的信息化技术众多，相较于现浇模式下的框架结构、砖木结构、钢筋混凝土结构等技术含量更高，而无论是设计人员还是生产厂商的构件规模化生产设备，其信息化、数字化与自动化水平均较低，影响装配式建筑的进一步发展。

4 装配式建筑发展对策分析

4.1 完善装配式建筑政策制度

装配式建筑的发展与行业深度应用有赖于顶层设计，即立足于城市整体规划与绿色低碳的节能环保理念，明确与规划装配式建筑的行业发展目标、发展步骤与整体方案，从战略层面给予装配式建筑推进这一长期任务具体且明晰的政策指导。

4.2 制定相关发展规则与激励措施

为进一步激励建设单位跳出原有现浇模式的经验圈与舒适圈，响应节能减排、绿色建筑的发展号召，相关部门应制定装配式建筑发展规则与激励措施，促进装配式建筑进一步健康有序发展。通过奖补与表彰机制的建立，激发企业不断创新业务服务方式与服务内容，为装配式建筑的发展提供更加优质的产品。在土地激励方面，对辖区内的土地实行差别化政策，优先保障装配式建筑用地，在土地出让条件中明确装配式建筑面积比例以及装配率等指标。同时，可面向建筑企业提供财政奖励、税收减免、贷款扶持等政策优惠，在建筑行业相关评优评奖中优先考虑装配式建筑，激励装配式建筑的发展。

4.3 加强新兴技术支撑

将新兴技术灵活应用到装配式建筑中，可以为装配式建筑发展提质增效。例如，基于BIM技术将设计阶段构造的建筑三维实体仿真模型贯穿建筑建设始终，为装配式建筑工程施工协同管理、竣工后运维管理等提供模型与技术支撑。BIM技术的引入可以提高装配式建筑构件预制精细度与合理性，提高预制结构与现浇结构的契合度与协调性，以直观可视的三维实体仿真模型为装配式建筑的构件组装过程提供参考，减少装配式建筑施工的返工概率，提高装配式建筑的建设质量与组装效率。同时，各类高强、耐用、节能的新材料也可用于构件生产加工预制环节，依托生产厂商自动化流水线生产作业实现建筑构件的高效、高质生产。

4.4 健全科技运用体系

工业技术水平低下是当前装配式建筑发展受限的重要原因，健全的科技运用体系可以提高装配式建筑的信息化、数字化、工业化水平，为构件设计、生产、运输、装配提供技术动能。应结合装配式建筑发展的不同地理要素、不同气候条件选择造价适中、工艺成熟的通用体系，提高生产厂商对不同强度、抗震性能的构件规模化生产能力；在构件节点连接、高层框架结构等关键性问题方面深化科研探索，以完善的科技运用体系推动装配式建筑高质量发展。