淺談裝配式建筑技術

馬 霖

1 裝配式建筑

裝配式建筑指的是主體結構、圍護、內裝、設備及管線系統全部或某些部分構件由預制部件組裝而成的建筑，通常來說，裝配式構件在專業工廠預制完成，然后運至施工現場，再將構件通過可靠的連接方式組裝完成工程建設。在裝配式建筑設計時，需要統籌考慮設計、生產、施工、運維的全過程， 以期實現建筑設計、施工乃至使用全過程的一體化。其重點是統籌主體結構、外部圍護、內裝、設備與管線系統設計并爭取實現一體化，同時確保裝配式建筑能夠實現設計過程的標準化、生產過程的工廠化、施工過程的裝配化、裝修過程的一體化、管理過程的信息化、運營過程的智能化目標。

2 標準化設計

通過實現建筑設計的標準化，可以為建設方提供一套能在多個項目中形成系列化應用的裝配式建筑體系，與構件生產、施工工藝形成配套設計，從而降低成本、提高效率。要做到建筑設計的標準化，一方面需要設計人員優化空間設計，為內裝及空間的靈活使用提供接口；另一方面需要設計人員具備模塊化的設計思維，將預制部件設計成符合模數數列的標準化模塊，并能進行多樣化的平面組合。通過這樣的標準化設計并結合預制構件生產和裝配式施工工藝的特點，可以滿足建筑功能的多樣性的要求。

標準化設計的基本要求是通用化、模數化和標準化，其設計原則是“少規格、多組合”，通過標準化模塊的組合，實現建筑及構件的系列化和多樣化。在設計過程中，主要需要考慮以下兩方面。

2.1 模數和模數協調

建筑師從方案設計階段開始就要有工業化建筑設計的理念，充分考慮工廠的標準化生產。為設計出可組合的構件單元，建筑專業需要考慮模數之間的協調，從最初設計時就應該采用模塊化、標準化思維，實現主體結構與外圍護系統，以及設備與管線系統，還有內裝系統的一體化集成。首先考慮同一房型的多次套用，其次對不同房型盡量將維護構件同模數、標準化；在模數協調的基礎上，可大大提高部品部件的通用性。

在裝配式住宅中，模數之間的協調非常重要，通過建筑模數不單單能在預制結構中實現不同構件之間，各個住宅部品之間以及所有預制構件與相應住宅部品尺寸之間的協調性，使部件以及組合件的種類盡可能地減少、優化，使建筑設計、構件生產、施工建造等各個環節之間配合起來更加簡單、精確，最終確保土建專業、機電專業和裝修專業的各部件實現生產工廠化和施工一體化。另一方面還可以在預制構件的各種構成要素 （包括鋼筋設置、管線預埋、點位布設等） 之間形成一種合理的空間匹配關系，以防出現交叉和相互碰撞。

2.2 系統集成

按照集成設計原則，各不同專業之間需要進行協同設計。因此，結構系統、圍護系統、設備與管線系統和內裝系統作為建筑整體的一部分進行集成設計，并統籌考慮材料性能、加工工藝、運輸限制、吊裝能力的要求。

建筑的內裝系統宜選用具有通用性和互換性的內裝部品。建筑的預制構件應采用標準化接口，部品接口設計應符合部品與管線之間、部品之間連接的通用性要求，并滿足接口位置固定、連接合理、拆裝方便及使用可靠。同時，各類接口尺寸應符合公差協調要求。

3 工廠化生產

裝配式建筑的預制構件由專業工廠生產進行工業化生產，在很多關鍵工序上實現了由機器對人工的取代，從而從根本上消除了工人在生產過程中犯錯誤的機會。工廠生產設備相較于工人的現場操作具備更高的可靠性，因此，在傳統施工方式中由工人技術能力、責任心等人的因素帶來的質量風險和部分安全風險可以得到有效規避，可以做到質量可控并減小安全風險。工廠化生產較傳統施工方式可以更精確地計算原材料的用量以及機械設備、人工的使用，可以做到生產環節的成本精確控制；在設備產能、原材料供應充足的情況下，構配件的生產計劃可以準確排產，可以做到進度可控。

對工廠化生產，應做到如下要求：

生產建筑構件的企業，生產車間要合適，生產設備必須專業且實現自動化，并具備專業能力合格的生產、技術人員與管理團隊，配備技術標準及質量、安全、環境保護管理體系。生產過程及管理宜實現信息化，生產工序宜實現流水化作業。

生產構件前，需要依照設計要求與實際生產條件制定生產工藝、生產方案，對構造比較復雜的構件和部品，還應該展開工藝性試驗；其產品設計圖以及構件的深化設計圖需要經過批準，產品設計深度至少要達到生產、運輸和安裝等各項技術要求。

構件的生產企業需要配備可靠的質檢控制體系和質量過程控制制度。建筑部品部件生產檢驗合格后，生產企業應提供產品執行標準的說明書、證明出廠檢驗合格的相關文件、產品質量保證書以及使用說明等資料。

生產單位宜配備具有可追溯性的編碼標識以及信息化質量管理系統。

所有的部品部件在最終出廠前均需要進行適當的包裝，防止部品部件在運輸、裝卸期間出現破損、變形。對超高、超寬、形狀特殊的大型構件的運輸和堆放應制定專門的方案。選用的運輸車輛應滿足部品部件的尺寸、重量等要求。

部品部件堆放場地應平整、堅實，并按部品部件的保管技術要求采用相應的防雨、防潮、防暴曬、防污染和排水等措施。

4 裝配化施工

通過標準化設計，預制構件在工廠化方式生產后運輸至施工現場，通過機械化作業安裝實現裝配化施工，變濕作業為干作業，保證建筑質量，減輕勞動強度，降低生產成本，減少環境污染，節約自然資源。

裝配施工前需要制定完善的施工組織設計、合理的施工方案，其中包括構件安裝方案與各個節點的施工方案，以及安裝質量的管理方案和安全保障措施等。充分考慮塔吊位置，塔吊裝置的選擇以安全、經濟、合理為原則，根據構件重量及塔吊懸臂半徑的條件，結合現場施工條件進行調整，構件吊裝過程中應定制施工保護措施，避免構件翻覆、掉落造成安全事故。

5 一體化裝修

《裝配式建筑評價標準》 （GB/T 51129—2017） 要求裝配式建筑必須采用全裝修。一體化裝修需要遵循標準化設計、工廠化生產、裝配化施工以及建筑主體與裝修、設備三者的一體化原則。

一體化裝修工程從設計到施工，包括監理需要由具備相關專業資質的單位分別承擔，并要求形成的設計文件、施工文件、驗收文件等各種資料必須完整。工程所用材料不但需要滿足各項設計要求，還應該符合現行國標的規定，將綠色、環保的建筑裝飾材料作為優選。

一體化裝修的部品體系全都需要采用標準化、模數化、通用化的工藝設計，以更好地滿足工廠化制造與裝配化施工的相關要求，盡可能提高其通用，使其能夠互換。部品體系應該保證具有集成化特點的成套供給，安裝部品時需要符合干法施工的具體要求。

一體化裝修工程的施工需要配備完整的管理體系，對安全方面、質量方面、環境方面進行監督管理，并配備相應的檢驗制度，采取合理措施控制施工期間對附近環境帶來的危害與污染。工程正式開工前，承包方需要制定施工組織設計并編制各專項施工方案。裝修工程施工方式主要是干法施工。

一體化裝修工程在整個裝修施工期間及驗收交付前，需要采用切實可靠的措施，譬如包裹、貼膜、覆蓋等，對容易損壞或易被污染的半成品、成品（地面、門窗等）進行保護。

6 管理的信息化和運用的智能化

信息化管理技術，是在整個裝配式建筑產品的設計、生產、施工期間，需要通過BIM技術、物聯網技術、云計算技術、工業互聯網技術、移動互聯網技術等各種信息化技術，使裝配式建筑的生產過程實現工廠化、施工過程實現裝配化、管理過程實現信息化。在裝配式建筑產品整個生產期間進行深化設計，對管理材料、制造產品等各個環節嚴格管控，并對整個施工期間的產品進場、現場堆放、預拼裝等諸多環節嚴格管控，在生產和施工期間實現信息共享，確保生產環節的產品質量和施工環節的效率，提高裝配式建筑產品生產和施工管理的水平。

信息化管理和智能化應用適用于裝配式建筑產品 （如鋼結構、預制混凝土、木結構等） 整個生產、施工期間的大部分管理環節。

信息化管理和智能化應用主要內容包括：

配備工作管理的協同機制，規定協同工作具體流程和成果交付流轉內容，并配備與之相符的生產、施工全周期信息管理平臺，實現全面、徹底的信息共享。

深化設計：按照設計圖紙根據生產制造要求配備深化設計模型，并確保模型流轉到制造環節。

材料管理：通過物聯網條碼技術統一對物料進行標識，對各材料的“收、發、存、領、用、退”進行全程監控，實現倉儲堆垛管理的可視化，對其質量進行多維度的追溯管理。

產品制造：對工作人員生產、工序、生產設備等進行統一編碼，配備產品類型相應的自動化生產線，實現設備的聯網管理，按要求參數執行工藝，并將生產狀態及時反饋，在生產狀態管理中實現可視化。

產品進場管理：通過物聯網條碼技術就可以追溯產品流轉的全過程，能夠在BIM模型里面按產品批次隨時對產品進場進度進行查看，實現產品進場管理的可視化。

現場堆放管理：通過物聯網條碼技術統一對各在裝配產品進行標識，對現場堆場進行合理的空間利用，對產品堆垛實現可視化管理。

預拼裝施工管理：通過BIM技術模擬產品的預拼裝過程，糾正并避免拼裝中可能出現的誤差，保證裝配效率。

7 結語

綜上所述，裝配式建筑是一個系統的工程，只有管控好系統中每一個環節，通過對設計、生產、施工、運營等全過程的控制，方能實現裝配式建筑綠色、節能、環保、質量高、建設速度快的優點。