基于EPC模式下高層住宅裝配式優化方案探討

付繼宇， 顧正洋， 宋恒釗

(上海寶冶集團有限公司，上海 200941)

0 引 言

隨著我國人口紅利優勢的逐漸消失，人工成本的增加，傳統人工澆筑式建筑的方式逐漸失去核心競爭力，早在20世紀20年代的歐洲，德國就提出建筑工業化理念，并在住宅進行大規模的推廣應用。劉暢[1]指出裝配式建筑不僅僅是建造方式的變化，更帶來整個設計建造模式的全面改革。張廣萍[2]從政策支持方面、技術方面和管理體系方面分析裝配式瓶頸和相關對策。趙冬等[3]指出應該明確裝配式優勢，進一步有效推動裝配式建筑的進步和發展。徐友全等[4]指出項目管理單位想要得到業主的認可，必須提高自己服務價值滿足于業主最關心的投資控制措施和控制效果。為了促進建筑裝配式的發展，賈宏俊等[5]通過證分析國家政策結合EPC總承包模式的探討，證明了EPC總承包在裝配式建筑中合理性的應用，并基于此提出了EPPA模式，賦予EPC總承包模式更大的意義。崔金虎等[6]分析設計企業如何發揮設計人才與技術資源優勢，通過制度建設、設計前期介入等現建設管理增值目標服務。

另一方，高層剪力墻結構是高層建筑中常用的結構體系。郭海濱[7]從施工的角度分析了要想保證建立墻的施工質量，便要加強各個部門專業的配合。張立等[8]指出剪力墻在裝配式建筑應用必要性，擁有著廣闊的前景，并著重分析豎向接縫和水平接縫對剪力墻受力的影響。郭海山等[9]系統地介紹了中建 MCB(multiple coupling beams) 剪力墻結構體系的抗震體系、連接節點和 BIM 新技術研發與應用。

以上研究分析發現，成本控制是制約高層裝配式發展的主要因素。雖然裝配式建筑在相關政策下大力發展，但是考慮的成本過高，依然在建筑中受到限制。因此，本文考慮到上述原因，基于EPC總承包管理模式優勢與高層裝配式剪力墻結構相融合，從項目管理和設計相結合的方式著手，研究盡可能地實現工程效益最大化。

1 EPC總承包在裝配式建筑中的應用

1.1 EPC總承包裝配式優勢

裝配式與傳統建筑安全、減排、節能等方面可持續上存在明顯差異；其中裝配建筑在作用工期、環境質量、噪音等指標與傳統建筑相比更具有較突出的優勢；其中高層建筑對抗震性能以及風壓要求較高，因此剪力墻在能承受豎向荷載的同時，也能承受水平荷載。在當下結構中，純剪力墻結構造價高，耗鋼量極大，嚴重制約建筑單位的使用。

裝配式建筑從項目立項到最后的竣工驗收，流程眾多，且各方配合度極高，并且這些流程需要一個高效且有序的管理模式統籌兼顧進而實現與傳統設計方案不同的是在保證結構安全性、合理性的前提下，進而實現經濟性和品質性相關指標，增加設計的難度，并且，我國裝配式建筑施工行業設計能力較差，深化設計圖紙不能與施工圖完美契合，標準化程度較低，構件種類繁多，造成大量的資源浪費，且生產成本加大。EPC總承包和裝配式二者相同之處眾多，首先，裝配式建筑和EPC總承包，均需要一個高度默契的管理團隊，具有集成化管理的特點。EPC總承包是將設計-施工-采購集成一體，其中設計又占據首要位置。因此，裝配式建筑完全可以納入到EPC管理總模式，充分發揮專業人員管理占有優勢。根據EPC總承包實施過程中，發包方通過將合同項目全部打包給承包商，對承包商而言通過整合資源優勢，積極調動各方資源優勢，造成勢必會產生效益最大化。

1.2 以設計院為EPC總承包管理探討

EPC工程總承包是設計(engineering)-采購(purchasing)-施工(construction)模式的簡稱，又稱為交鑰匙模式。由于業主沒有完全掌握和發揮EPC的模式，并且傳統管理模式難以滿足現在項目管理專業的需求，業主主要關注質量和投資，使得承包商的優勢未能完全發揮出來。

以設計為主、施工為輔的組織架構，建立這種組織模式，首先要提高整體思想認識，深刻理解該模式下建筑行業的共贏的優勢。在EPC總承包開始階段就參與設計之中，便能將施工方面的經驗和建筑材料融入設計過程中，對設計起到優化作用。同時，設計充分發揮專業優勢，從結構方案以及受力特點分析，優化設計方案和組織架構，降低可控的生產成本。

2 設計優化方案

裝配整體式混凝土剪力墻結構雖然按等同現澆結構進行設計，但其實際抗震性能要略弱于現澆鋼筋混凝土剪力墻結構，通過建筑方案比較，選擇既能滿足業主的造型要求，又能平面布置相對規整(沒有過大凹凸、簡單對稱等)，滿足預制構件規格統一，且不會因形體過復雜導抗震計算的構件截面加大等，為后續裝配式項目做好經驗的積累。

傳統住宅剪力墻長短大小不一，常常會做長能夠保證結構整體抗側剛度的一片或兩片剪力墻(最好通長，中間采用連梁相連)，削弱對抗側剛度貢獻很小的剪力墻長度；而對于裝配式剪力墻住宅，上海預制率要求40%，而剪切墻是預制率占比最高的一項，直接決定預制率高低，常常因預制率不夠，把不適合做預制部位的剪力墻以及長度特別短(不超過1 m)性價比很低的剪力墻強行做預制，這樣使用規格不統一，預制模板周轉率很低，顯得很不合適；綜合上述原因，現考慮盡量統一剪力墻墻長，有些傳統情況不會做長的剪力墻部位，現統一墻長；很短的剪力墻以及不好做預制率的墻盡量不做；減少邊緣數量(如有些部位可采用一字墻，不采用L形墻)，因邊緣構件做預制構件，縱筋需逐根連接套筒，增大成本，且操作難度大，實際現場該位置連接節點強度不一定能滿足設計要求；通過這些方法會明顯改善剪力墻的預制率、合理和安全性，但與此同時剪力墻用量會有所增加。

根據選擇的裝配整體式剪力墻結構體系，針對上海市抗震烈度7度、高層住宅等特點，進行結構性能分析時，應對其結構設計方法以及構造措施進行單獨分析。裝配整體式剪力墻結構通過預制混凝土墻板(簡稱預制墻板)和現澆剪力墻通過現澆節點組合而成，預制墻板作為結構豎向承重和水平抗側力體系的組成部分，通過在樓層處貫通布置的水平現澆帶，將上下層相鄰預制墻板連接成為整體，通過在預制墻板兩側的豎向現澆節點，將同層的預制墻板連接在一起，即與現澆剪力墻連為整體。

經分析，設計的裝配式剪力墻結構布置方案滿足如下性能要求：

(1) 在正常使用狀態下(包括風、雪、自重等作用)，結構構件處于彈性工作狀態；在預制墻板及其與現澆結構的連接處，不得產生超過混凝土結構設計規范規定的寬度的裂縫，預制墻板及其連接縫應具有不低于設計使用年限要求的抗滲能力；

(2) 在遭受低于本地區抗震設防烈度的多遇地震作用時，主體結構構件處于彈性工作狀態；在預制墻板與現澆結構的連接處不出現開裂，預制墻板沒有損傷；

(3) 在遭受相當于本地區抗震設防烈度的地震作用時，允許現澆結構的預制墻板與現澆結構的連接處(豎向和水平縫)出現開裂等損壞，所有構件的損傷均應可修，預制墻板一般不屈服。

(4) 在遭受高于本地區抗震設防烈度預估的罕遇地震(包括主震及其后的余震)的作用時，結構不倒塌或發生危及生命的嚴重破壞；預制墻板雖局部出現屈服，但與現澆結構的連接(特別是豎向連接)整體不得失效，確保必要的豎向承載力。

3 EPC總承包管理優化方案

由于裝配式建筑是由多個主體共同參與設計而成的，由于項目施工人員對設計管理甚少，因此，建立行之有效的管理團隊是必不可少的。該團隊可以優化相關流程，提高工作效率，推動推薦設計進度，規避超概風險，降低裝配式工程成本，提高運行效率，在此基礎上確定優化目標，分析裝配式流程以及非標準性可優化指標，組建具有執行力的EPC管理小組，該小組下屬組建專項設計小組，從幕墻、室內、景觀、智能化、剪力墻結構等，建立將設計分為三部分，主體設計、專項設計、深化設計等多家主體共同協助。編制設計管理策劃書，要制定嚴密的工作標準，這是執行工作的前提。

EPC項目管理首要明確主要的工作從組織、制度、合同、概算、會議、圖紙、技術、標準等八方面進行系統的管理；由于是多家合作，建立行之有效的溝通方式是必不可少的，裝配式對各方的協作程度非常高，一旦有一方工作暫停，那么將導致后續工作無法進行，這時候產生的成本將會非常高。為了保證工作各方相互配合，必須建立有效溝通方式，這主要是在溝通過程中，我們要帶著多個答案去溝通，讓對方選擇，就避免相互推諉不能前行的問題。

4 結束語

本人借助裝配式建筑以及高層住宅大力發展的契機，結合EPC總承包的建筑特點，以設計院為出發點，通過研究裝配式的建造流程、EPC總承包模式、高層剪力墻，證明建筑設計院在EPC總承包模式下發展高層裝配式剪力墻的優越性。由于高層建筑成本較高，結構設計經驗嚴重不足，所以始終制約著我國高層裝配式發展。通過相關經濟性指標分析，結合EPC總承包模式的發展方向，并以此為契機發揮設計院專業優勢，提出優化方案，克服不足，實現施工與設計更好地融合。