簡述裝配式建筑的發(fā)展

張興海

（韶關(guān)市金財(cái)投資集團(tuán)有限公司，廣東 韶關(guān) 512000）

裝配式建筑合理應(yīng)用預(yù)制構(gòu)件，該項(xiàng)施工技術(shù)在具體應(yīng)用過程中相比于傳統(tǒng)澆筑技術(shù)，其建筑工程的速度更快，并且由于工程施工中采用的各項(xiàng)構(gòu)件都由工廠制造，因此，在精度和質(zhì)量上控制起來都比較容易。裝配式建筑是現(xiàn)代建筑行業(yè)未來的主要發(fā)展趨勢，加強(qiáng)對裝配建筑的分析，對于整個(gè)建筑行業(yè)的發(fā)展都有著重要意義。

1 裝配式建筑的特點(diǎn)

1.1 質(zhì)量可控

通過建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化及部品生產(chǎn)工廠化解決了防水抗?jié)B、 隔熱保溫、提升精度三大質(zhì)量難題。

1.2 成本可控

從設(shè)計(jì)階段入手，提供技術(shù)支持，確保建筑工程建設(shè)的順利進(jìn)行，縮短建筑工程的建設(shè)周期，建筑綜合成本明顯可控。

1.3 進(jìn)度可控

PC吊裝加現(xiàn)澆部分，高層建筑約6 d一層 （包括隔墻），多層建筑約2 d一層，受天氣的影響更小。

1.4 實(shí)現(xiàn)人力、管理、工期的變革

（1） 人力成本的增加讓中國已經(jīng)不再是一個(gè)廉價(jià)勞動(dòng)力的輸出國家，建筑業(yè)的人才匱乏和人力成本不斷增加成為不可控的建筑成本中重要的部分。速度讓人力成本控制成為可能，由技術(shù)工人、農(nóng)民工向操作工、產(chǎn)業(yè)工人轉(zhuǎn)變[1]。

（2） 工程管理過程中過度材料浪費(fèi)成為困擾建筑業(yè)發(fā)展過程中成本控制的一個(gè)巨大難題，增強(qiáng)管理能力和工地制度的治標(biāo)方式，遠(yuǎn)不及縮短時(shí)間消耗所帶來的材料節(jié)約成本的質(zhì)變方式效果顯著，現(xiàn)場由手工施工向機(jī)械總裝轉(zhuǎn)變。

（3） 速度讓利潤空間更加廣闊。

（4） 三分之一的時(shí)間內(nèi)同一筆資金所產(chǎn)生的利潤相同，利潤率是過去的3倍，只需要三分之一的時(shí)間現(xiàn)有利潤就能達(dá)傳統(tǒng)速度同等的利潤水平。利潤空間成倍增加。

（5） 標(biāo)準(zhǔn)體系。

標(biāo)準(zhǔn)體系包括三個(gè)部分：

主體部分包括鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等。

內(nèi)裝部分包括管線集成、吊頂系統(tǒng)等。

外裝部分包括，幕墻系統(tǒng)、輕型外掛式維護(hù)系統(tǒng)等[5]。

2 裝配式建筑的應(yīng)用

建筑工程具體施工期間，通過對工業(yè)化裝配式手段的合理應(yīng)用，可以使建筑工程的成本、質(zhì)量、效果等進(jìn)行合理控制，更容易完成對建筑工程施工的合理控制。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的合理化應(yīng)用以及工程加工特點(diǎn)使人們對建筑工程的工期和成本能夠有一個(gè)合理預(yù)期，保證裝置式建筑工程的順利進(jìn)行。BIM是裝配式建筑施工中最常用的一項(xiàng)技術(shù)，具體應(yīng)用如下：

（1） 通過對BIM 設(shè)計(jì)軟件的合理應(yīng)用，將建筑工程中涉及的各項(xiàng)內(nèi)容都合理地設(shè)計(jì)成直觀的3D數(shù)字化模型，通過對BIM設(shè)計(jì)名的應(yīng)用，提升施工圖紙質(zhì)量，為后續(xù)建筑工程施工、監(jiān)理和運(yùn)行維護(hù)奠定基礎(chǔ)。

（2） 施工圖：平立剖節(jié)點(diǎn)詳圖 + 三維透視或剖切視圖。

（3） 在施工前對每個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行充分的彩排與協(xié)調(diào)，詮釋BIM精髓——優(yōu)化、模擬、協(xié)同。

將項(xiàng)目演變成由2D圖紙變?yōu)?D實(shí)物、4D施工安排、5D現(xiàn)金流的一個(gè)過程。

利用4D模擬技術(shù)及施工模擬技術(shù)，在施工前為施工計(jì)劃做“彩排”，找出問題并及時(shí)協(xié)調(diào)解決[3]。

利用互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、攝影攝像技術(shù)，把預(yù)制、預(yù)加工等工廠制造的部件、構(gòu)件的加工、運(yùn)輸、安裝全過程，把隱蔽工程、特殊構(gòu)造的施工記錄，把現(xiàn)場施工進(jìn)度等情況與 BIM 模型進(jìn)行整合并全方位管理。

鋼結(jié)構(gòu)體系形式種類有很多，建筑工程建設(shè)中，不同體系的應(yīng)用范圍也會(huì)有所不同，雖然，一些結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際應(yīng)用過程中的范圍比較廣泛，但是，在具體應(yīng)用期間會(huì)受到經(jīng)濟(jì)因素限制，經(jīng)濟(jì)因素也是建筑工程施工中需要重點(diǎn)考慮的一項(xiàng)內(nèi)容。常見的結(jié)構(gòu)體系如下。

2.1 輕鋼龍骨體系

我國在20世紀(jì)80年代末引進(jìn)了日本、歐美輕型裝配式小住宅。該住宅主要將鍍鋅輕鋼龍骨作為承重體系，板材在結(jié)構(gòu)中主要起到分隔和控制空間作用[4]。

形成結(jié)構(gòu)骨架的基本構(gòu)件主要為鍍鋅或鍍鋁鋅冷彎薄壁C型鋼和U型鋼兩類，再輔助以定向刨花板（ OSB板） 、紙面石膏板等結(jié)構(gòu)板材。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國近年已建成的這類房屋體系約有數(shù)萬。已有《低層輕型鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅技術(shù)要求JG/T 182—2005 》；《低層冷彎薄壁型鋼房屋建筑技術(shù)規(guī)程》（ JGJ 227—2011）。總之，我國薄板輕鋼房屋體系已進(jìn)入快速發(fā)展階段。

2.2 純鋼框架住宅體系

該體系中豎向與水平承載體系采用的都為鋼框架。目前，鋼柱截面采用的多位H型，并且與混凝土界面相比，其尺寸更小，因此，純鋼框架體系在實(shí)際應(yīng)用過程中，抗側(cè)移剛度更小。如果工程建設(shè)在強(qiáng)震區(qū)域，要想使結(jié)構(gòu)體系在應(yīng)用過程中的水平位于與總側(cè)移剛度的實(shí)際性能滿足要求，其難度較大，這也是在對該結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用時(shí)，需要施工人員注意的一項(xiàng)內(nèi)容。

2.3 鋼框架支撐住宅體系

該體系豎向承載體系為鋼框架，水平承載體系為鋼框架和鋼支撐共同形成的抗側(cè)力體系[5]。如果在建筑工程中對該體系進(jìn)行應(yīng)用，假設(shè)建筑工程位于強(qiáng)震區(qū)，若柱子細(xì)長，通常都利用偏心支撐框架體系，這主要因?yàn)椋擉w系在是應(yīng)用前，具有不多的耗能和延性[5]。

建筑工程具體建設(shè)過程中采用鋼結(jié)構(gòu)具良好的抗震、環(huán)保、技能效果，并且建筑工程中應(yīng)用的鋼材可以實(shí)現(xiàn)回收利用，作為鋼結(jié)構(gòu)建筑形式之一的鋼結(jié)構(gòu)住宅最符合低碳城市的建設(shè)規(guī)劃。早在2011年林樹枝就表示過：“廈門市是全國低碳城市建設(shè)試點(diǎn)城市，我們將率先探索低碳綠色發(fā)展模式?！?此次廈門市能夠提出在保障房建設(shè)中采用鋼結(jié)構(gòu)，與林樹枝具有相當(dāng)?shù)膶I(yè)知識(shí)、有過9年設(shè)計(jì)院工作的經(jīng)歷有直接關(guān)系。

節(jié)地：同普通混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比，鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑得房率高5%～8%，這也是鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程住宅得到了廣泛應(yīng)用的主要原因。特別是全鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑，其節(jié)地性能十分明顯，例如，萬郡大都城鋼結(jié)構(gòu)住宅使用面積提高約6.9%。

節(jié)水：萬郡·大都城鋼結(jié)構(gòu)住宅為工業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配化施工，工程建設(shè)期間，節(jié)水效果顯著。

節(jié)能：建筑工程施工期間，會(huì)消耗掉大量的能量，消耗能量的環(huán)節(jié)包括生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等多個(gè)環(huán)節(jié)，裝配式家住工程與混凝土結(jié)構(gòu)建筑相比，工程建設(shè)中施工的鋼材料的資料較少，并且采用的各項(xiàng)材料都可以進(jìn)行再次提煉，可以實(shí)現(xiàn)對材料的循環(huán)利用，從而減少建筑工程在整個(gè)生命周期過程中碳的具體排放量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

節(jié)材：萬郡·大都城節(jié)約30%的材料消耗。對于建筑工程建設(shè)中的節(jié)材問題的分析，主要分析材料的具體消耗情況，在該期間可以對全生命周期評價(jià)法 （LCA） 進(jìn)行應(yīng)用，完成對可回收材料的統(tǒng)計(jì)，并且，在該過程中要對比建筑生命周期中采用的各項(xiàng)材料的消耗情況的對比[6]。

鋼結(jié)構(gòu)住宅體系建筑與常規(guī)住宅建筑相比，耗費(fèi)的材料更少。建筑工程的主體結(jié)構(gòu)體系采用鋼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中的材料的重復(fù)回收率用能夠達(dá)到70%～80%；龍骨采用冷彎薄壁型鋼，可回收冶煉，并且施工中采用的灌漿量也可以進(jìn)行粉碎處理，再次利用。

減少粉塵污染：建筑工程施工中，會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，這會(huì)對施工環(huán)境造成較為嚴(yán)重的污染。萬郡·大都城在具體建設(shè)過程中，在施工中堅(jiān)持工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化和綠色化。在工廠中完成原本需要在工地進(jìn)行的內(nèi)容，將室外工作轉(zhuǎn)為室內(nèi)工作，將高空作業(yè)轉(zhuǎn)為地面作業(yè)，降低工程施工難度，同時(shí)，對于施工中涉及的危險(xiǎn)工作都交給機(jī)械完成，降低了施工的危險(xiǎn)性。

3 開發(fā)鋼結(jié)構(gòu)住宅所面臨的問題

隨著人們對鋼結(jié)構(gòu)住宅研究的不斷深入，鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)和施工技術(shù)已經(jīng)變得更加成熟，但是，從目前的情況來看，樓板、墻板等的配套體系仍然有一些問題并未得到解決。建筑中的樓板應(yīng)當(dāng)具有良好的隔音效果，以及在平面剛度上要能夠滿足需求，同時(shí)，施工要快捷；工程的外墻應(yīng)當(dāng)具有良好的保溫、防火、隔熱等多項(xiàng)功能；內(nèi)墻應(yīng)當(dāng)方便安裝與拆卸。

鋼結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中的一項(xiàng)缺點(diǎn)就是其耐火性差，當(dāng)溫度處于200～600 ℃時(shí)，會(huì)降低鋼材屈服強(qiáng)度，而溫度超過600 ℃后，鋼材承載力將會(huì)喪失。此外，鋼材在應(yīng)用過程中的耐腐蝕性差，其在應(yīng)用期間的腐蝕情況會(huì)受所處環(huán)境的溫度、濕度、化學(xué)成分影響，這會(huì)對鋼材結(jié)構(gòu)的性能造成不良影響，因此，在采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取措施對鋼材進(jìn)行保護(hù)。

4 如何發(fā)展裝配式建筑

采用“一園多基地”的總部經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)園區(qū)的研發(fā)功能，綜合管理、集聚效應(yīng)和示范引領(lǐng)作用，在周邊原材料產(chǎn)地或部品生產(chǎn)企業(yè)較集中的區(qū)域建設(shè)分基地 （云霄十八重工基地、華安新長城基地、長泰建超基地、杏林路達(dá)基地等），對周邊產(chǎn)地資源進(jìn)行合理整合，為建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化規(guī)模推廣提供支持。

5 結(jié)語

建筑工程行業(yè)發(fā)展過程中，合理應(yīng)用裝配式建筑可以改善環(huán)境、縮短工期、提高工程的整體質(zhì)量。發(fā)展裝配式建筑期間，應(yīng)當(dāng)制定裝配式建筑設(shè)計(jì)、施工和驗(yàn)收規(guī)范；完善部品、部件標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)建筑部品、部件工廠化生產(chǎn)；鼓勵(lì)建筑企業(yè)裝配式施工，現(xiàn)場裝配。