從不同角度淺析建筑工業化中的幾個重要問題

夏雪嬌

摘 要：在我國，上個世紀70年代“建筑工業化”就已經被提出，迄今已有40多年的歷史。隨著我國“生態文明建設”的不斷發展，建筑工業化的熱度不斷增加，各方對其定義提出了不同說法，甚至在名稱上都不斷創新，出現了建筑產業化、建筑現代化等對建筑工業化升級的新名詞。本文在參考眾多定義的基礎上，選擇其中最形象的定義予以敘述：建筑工業化指通過現代化的制造、運輸、安裝和科學管理的大工業生產方式，來代替傳統建筑業中分散的、低水平的、低效率的手工業生產方式，實現居住建筑、公共建筑、工業建筑、城市基礎設施等建筑物的建造[1]。其主要標志是建筑設計標準化、構件部品化，施工機械化和管理信息化。據測算，與傳統方式相比，建筑工業化可以減少施工過程中的用水量60%以上、材料浪費20%以上、建筑垃圾約80%、建造綜合能耗70%；據香港房屋署在15年內對473棟住宅的統計數據表明，建筑工業化所建造的房屋可降低建筑后續維護費用95%左右[2]。可見，建筑工業化對建筑全生命周期中的節材、節水、節能和環保等方面都有著十分重要的意義。

關鍵詞：總承包模式；設計標準；施工應用

引言

當前，我國建筑工業化進程發展較快，但在發展過程中還存在著一定的問題，如設計與施工不協調、建筑標準化工作滯后、設計呆板、部件標準化和通用化程度低、施工機械化和合理化程度不高、施工過程中管理不到位等。下面就分別從工程承包模式、設計及施工角度簡要分析建筑工業化過程中幾個需要重點注意的問題。

一、建設項目工程總承包模式對于建筑工業化的重要意義

建筑業的傳統生產方式是設計單位根據工程勘察報告和設計任務書，依照相關標準規范進行建筑、結構和機電的設計并出具施工圖紙，施工單位根據施工圖紙組織人員、材料、設備進行露天施工、手工作業完成建筑產品的生產，設計階段和施工階段是相互分離的。建筑工業化則將設計和施工作為一個整體考慮，進行標準化設計，在工廠內進行構件和部品生產，現場裝配完成建筑產品生產[3]。

建設項目總承包模式的基本出發點就是借鑒工業生產組織的經驗，實現建設生產過程的組織集成化，以克服由于設計與施工分離致使投資增加、設計與施工的不協調而影響建設進程等弊病。其核心是通過設計與施工過程的組織集成，促進設計與施工的緊密結合，達到為建設項目增值的目的。這和建筑工業化的思路切實對應，在建筑工業化的過程中采用建設項目工程總承包模式可以達到事半功倍的效果。

國際上項目總承包的組織有如下幾種可能的模式[4]：

1、一個組織（企業）既具有設計力量，又具有施工力量，由它獨立地承擔建設項目工程總承包的任務（在美國這種模式較為常用）；

2、由設計單位和施工單位為一個特定的項目組成聯合體和合作體，以承擔項目總承包的任務（在德國和一些其他歐洲國家這種模式較為常用，特別是民用建筑項目的工程總承包往往由設計單位和施工單位組成的項目聯合體或合作體承擔，待項目結束后項目聯合體或合作體就解散）；

3、由施工單位承接項目總承包的任務，而設計單位受施工單位的委托承擔其中的設計任務；

4、由設計單位承接項目的總承包任務，而施工單位作為其分包承擔其中的施工任務。

在國內，第一種模式比較常見；后三種模式可以作為設計與施工單位轉型的發展方向，也是建筑工業化發展的重要方向。

二、建筑工業化設計的要點問題

優秀的設計是建筑工業化施工的重要保障。在設計施工一體化的生產方式下，設計方案不僅要滿足結構質量要求，還須將構配件標準、現場條件、施工技術等因素納入其中，形成傳統生產方式所不具備的優點。下面就簡要說明一下建筑工業化設計中需要注意的幾個問題。

1、設計標準化與多樣化

設計標準化是“構件部品化、公共機械化、管理信息化”實現的重要前提，對建筑工業化進程起著引領作用。其彌補了因為設計周期不足帶來的設計深度問題，同時還解決了很多施工工藝與施工工序的問題，減少了二次返工與維修的工作量；在節約建造成本的同時，提升了效率，節約了時間成本。在具體的設計過程中，應充分重視設計標準化為生產、施工帶來的便利，同時兼顧建筑的多樣化。建筑的標準化可以理解為把建筑中那些不需要改變的或者變化不大的因素加以固定，在建筑產業化過程中發揮積極作用；多樣化則是把其余可變的部分作為實現多樣化最活躍的因素加以靈活運用，提高建筑的美觀程度[5]。設計的標準化與多樣化可從平面設計和立面設計上分別說明。

◇平面設計

建筑模數是指在建筑設計中，統一選定的協調建筑尺度的增值單位。它是建筑物、建筑構配件、建筑制品以及相關設備尺寸相互協調的基礎，所以每項工業化建筑工程的啟動，都必須進行相應模數的分析。基本定型單位越小，構成的對象越豐富多樣，建筑空間的組合也越來越靈活多樣。目前世界上統一采用的基本模數數值用M表示，也就是1M=1000mm，我國一般采用3M為標準建筑模數[6]。以模數規定基本定型單位，對建筑部件的構造進行設計有利于生產企業生產出工程所需規格的生產預制構建。確定基本定型單位后，工業化建筑的標準化就得到了基本程度的保證，設計任務的工作目標就該轉向平面空間組合上。工業化建筑的平面設計不僅僅是將簡單的長方體改動拼接出幾何體，與此同時還需考慮房間的功能、尺寸形狀以及安全、衛生、采光、通風等要求。在進行平面組合時應抓住主要矛盾，靈活布置公共走廊、樓梯間等交通聯系空間，在平面上做到標準化與多樣化的有機結合。

◇立面設計

由于標準化的要求，工業化建筑的構件規格和模板在項目中是基本一致的，這樣就導致立面變化較少，容易使建筑過于呆板或千篇一律。因此，應在不影響標準化的前提下，注意建筑立面的藝術加工和細部處理，使建筑呈現出多樣化的形態。如：建筑物的屋頂和檐口形式是立面多樣化設計的重點部位；利用外廊、陽臺或凸出樓梯間等陰影效果，改善立面的單調感；入口、門廊和花臺等建筑小品可以利用幾種小構件組合，作成多種形式；利用不同的垂直綠化增加立面的變化。其中有些方案的施工可在主體建筑完工后再做，不影響房屋基本構件的規格和快速施工。最后，在建筑立面設計中，可借助色彩與質感的互相交織穿插形成韻律美的圖案，運用色彩和質感的對比，使建筑立面富有變化、更加生動。

2、墻體結構的選擇

墻體結構的選擇是工業化建筑的設計重點之一。目前，國內建筑工業化中使用的建筑墻體結構主要有PC墻、輕鋼結構及保溫與結構一體化等，現分別介紹其特點及使用范圍。

◇PC墻

預制混凝土構件是在工廠或現場預先生產成型的混凝土構件，Precast component member，簡稱PC。早在1990年國家就出臺了針對混凝土預制構件的檢驗標準（預制混凝土構件質量檢驗評定標準GBJ321-90），隨著PC行業的迅猛發展，北京地區又出臺了針對預制混凝土構件的質量檢驗的新標準（DB11/T968-2013）[7]。PC墻體主要采用鋼模，鋼筋加工后整體綁扎，然后調到模板內安裝，混凝土澆筑后進行整體養護。生產過程中的模具清潔、鋼筋加工成型、面磚粘貼、窗框安裝、預埋件固定、混凝土施工即蒸汽養護、拆模搬運等工序均采用工廠式流水施工，每個工種都由相對少數固定的嫻熟工人實施操作[8]。PC構件有以下優點：預先在工廠進行制作，減少了對施工場所造成的環境污染、建筑垃圾排放；現場拼裝相對于現澆體系節省了大量的勞動力，提高了施工功效；外墻裝飾面和外窗能在預制外墻成型后即完成，現場拼裝后外立面裝飾和外窗即已成型，施工期間無需搭設外墻腳手架，節約了成本，減少了安全隱患；預制構件通過產業化生產，用于建設施工，能夠有效的降低建筑工程的生產成本；預制構件統一在工廠完成標準化的制作和養護，質量相對于不確定因素影響較多的現場要穩定得多，對于提高整體工程質量，提升建筑品質有很顯著的效果。目前，新型的混凝土預制構件還有夾心保溫墻板、清水混凝土構件等，拓寬了PC墻體的選擇范圍。對于與工廠距離較近、交通運輸便利、人力資源費用較高的項目，較為適合使用PC作為墻體結構材料。

◇輕鋼結構

輕鋼結構一般指承受相對較小的外加荷載、采用較小的構件截面尺寸、結構自重較輕的鋼結構。輕鋼房屋結構是以經濟型材構件，包括冷彎型鋼、熱軋或焊接H型鋼、T型鋼、焊接或無縫鋼管及其組合構件作為承重骨架，以輕型墻體材料作為圍護結構所構成[9]。我國輕鋼結構已有20多年的發展歷史，其中發展最快應用最多的是單層大跨度輕型房屋，這種房屋一般作為倉庫和廠房使用；從20世紀90年代后期開始系統研制與開發鋼結構住宅，主要運用于低多層房屋。針對輕型鋼結構的發展，我國也出臺了一些規范，如《輕型鋼結構住宅技術規程》、《底層冷彎薄壁型剛房屋建筑技術規程》等。輕鋼結構房屋有以下優點：輕鋼結構配件制作工廠化和機械化程度高，有利于建筑工業化的實現；運輸成本低，現場施工速度快，主要為干作業，有利于文明施工；90%的材料都可回收，有利于環保；自重輕，抗震性能好[10]。在具備諸多優點的同時，輕鋼結構在我國的發展也存在著一些問題，如設計施工人才匱乏、配套部件可選性少、價格高等。因此輕鋼結構適用于施工周期緊迫，資金較為充沛的低多層民用、工業建筑及屋頂改造項目。

◇保溫與結構一體化

保溫與結構一體化又稱EPS模塊外保溫現澆混凝土系統。在墻體受力鋼筋外側將模塊經積木式錯縫插接拼裝成現澆混凝土墻體的免拆保溫模板，用連接橋將其固定。通過組合配件將內側模板和模塊外側防護板連接和緊固，構成符合結構墻體厚度的空腔模板組合，經垂直度校正，向空腔內澆筑混凝土，待達到一定強度，拆除內側模板和模塊外側防護板，即構成保溫與承重一體化復合墻體。此技術提高了外保溫系統施工精度、杜絕了質量缺陷，實現了保溫與結構一體化施工。目前，黑龍江、吉林、遼寧、寧夏自治區、內蒙古自治區、山東、中國標準化協會等已將EPS模塊外保溫現澆混凝土系統納入工程建設標準。此系統特別適合于有保溫需求的嚴寒與寒冷地區，對于冬季較為寒冷的夏熱冬冷地區（如湖北）此項技術也在推廣中。與傳統的磚混、剪力墻結構相比，此結構自重輕、抗震能力好，工期短，產生的建筑垃圾少，且造價基本持平，是建筑工業化進程中值得推廣的結構體系。

3、與綠色建筑設計相結合

綠色建筑中四節一環保（節地、節材、節水、節能及環境保護）的要求與建筑工業化的目的完全契合，在建筑工業化設計中應多參考綠色建筑的設計要求。如在設計中選擇節水型器具、選擇更節能環保的建材、合理使用可再生能源等，可使建筑緊跟時代的潮流，達到建筑、人、自然的和諧。

三、建筑工業化施工中應用的注意事項

建筑施工階段也是建筑工業化的有效實施階段。“施工機械化”與綠色施工的有機結合，可使建筑工業化更好的達到節約資源的目的。下面分別從組織管理措施、信息管理措施的角度簡要分析其間的注意事項。

1、施工組織管理措施

首先要合理編寫項目組織結構圖、任務分工、職能分工及項目管理班子人員，任務責任到人。如建筑揚塵的控制由誰負責，節約用水由誰負責等具體任務責任到具體人的責任制，保證綠色施工的有效實施。同時，對施工人員進行綠色施工的培訓，增強工作人員的環保意識，從思想上保證綠色施工的實現。

2、施工信息管理措施

據有關國際文獻的資料統計顯示，建設工程項目實施過程中存在的諸多問題，三分之二與信息交流的問題有關，且在大型建筑色工程中，信息交流的問題導致工程變更和工程實施的錯誤約占工程總成本的3%～5%[11]。可見信息管理對于施工過程而言的重要性。BIM的全拼是Building Information Modeling，即建筑信息模型。與建筑工程相關的工作都可以從這個信息模型中提取各自需要的信息，即可指導相應工作又能將相應工作的信息反饋到模型中。BIM中的4D技術和過程模擬的建筑施工計劃管理及優化方法為建筑施工管理提供了一種更加有效的管理方法。在建筑工業化中應用BIM技術進行施工信息管理可起到事半功倍的作用。

結束語

隨著我國房地產從黃金時代到白銀時代的轉換，建筑的行業轉型也在悄然進行。建筑品質受到越來越多的重視，建筑工業化的趨勢日漸明顯。本文從承包模式、設計及施工三個角度淺析了建筑工業化進程中所需注意的幾個問題，以期在建筑工業化進程中起到一定的借鑒作用。

參考文獻

[1]修龍.建筑工業化的思考與實踐.中國城市科學研究系列報告—中國綠色建筑2014[R].中國建筑工業出版社：46-52.

[2]賴明.以建筑產業化促進綠色建筑健康發展.中國城市科學研究系列報告—中國綠色建筑2014[R].中國建筑工業出版社：25-28.

[3]徐友全，徐磊.對建筑工業化管理模式的思考[J].建筑經濟2014年第3期（總第377期）：13-15.

[4]全國一級建造師資格考試用書編寫委員會.建設工程項目管理[M].中國建筑工業出版社：40-47.

[5]徐琳.淺談工業化建筑的標準化與多樣化的矛盾[J].《中國城市經濟》2011年第29期：332.

[6]吳利松.建筑工業化設計要點研究和分析[J].科技與企業，2015，（1）：110.

[7]DB11/T968-2013.預制混凝土構件質量檢驗標準[S].北京：2013.

[8]浦艷.建筑工業化設計的研究[J].中國高新技術企業，2011年34期：29-31.

[9]舒贛平 孟憲德 王培.輕鋼住宅結構體系及其應用[J].工業建筑2001年第31卷第8期：1-4.

[10]劉云輝.輕鋼結構房屋設計相關問題探討[J].建材與裝飾2007年8月中旬刊：14-15.

[11]全國二級建造師執業資格考試用書編寫委員會.建設工程施工管理[M].北京：中國建筑工業出版社：235.

（作者單位：天津必沐賽思工程設計有限公司）