文｜甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司 關(guān)鍵

裝配式建筑是在節(jié)能降耗理念下推出的一種全新的建筑行業(yè)技術(shù)，不僅可以降低噪聲污染也能夠提高建筑本身的性能。將成套技術(shù)應(yīng)用其中，可以進(jìn)一步落實(shí)綠色環(huán)保性能，促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高裝配效率，降低裝配成本，強(qiáng)化裝配質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)定制化、預(yù)制化生產(chǎn)，從根本上促進(jìn)建筑行業(yè)的健康發(fā)展。最為關(guān)鍵的是，在大數(shù)據(jù)時代下，可以進(jìn)一步借助云計(jì)算、數(shù)字化、智能化等新技術(shù)讓裝配式建筑成套技術(shù)得到落實(shí)，為建筑行業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1.裝配式建筑的發(fā)展概況簡述

裝配式建筑是一種綠色節(jié)能型施工模式，其最為突出的特點(diǎn)是可預(yù)制、可定制，符合國家現(xiàn)階段的建筑發(fā)展模式，而且這種裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)建筑之間可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，作為一種新型技術(shù)，其本身低碳環(huán)保、成本低但效率高。在城市化裝配式建筑不斷推廣，污染治理、能耗治理力度不斷提高的情況下，建筑結(jié)構(gòu)一體化工作必須得到進(jìn)一步落實(shí)。國內(nèi)在裝配式建筑發(fā)展過程中已經(jīng)取得了一定的成績，高層建筑、多層建筑中都已經(jīng)應(yīng)用了裝配式建筑技術(shù)，可以將更多的工序前置化，施工流程簡化，目前國內(nèi)對裝配式建筑也提出了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。但從實(shí)際情況看，預(yù)制裝配式施工技術(shù)還存在很多的問題，需要得到妥善解決，以此最大程度提高施工質(zhì)量、保證施工安全性，讓裝配式施工技術(shù)得到更好地落實(shí)，真正改變傳統(tǒng)建筑行業(yè)中存在的問題。以陽臺技術(shù)為例，現(xiàn)階段大部分裝配式陽臺預(yù)制技術(shù)面臨著較大的安裝問題、運(yùn)輸問題、生產(chǎn)問題，安裝施工效率往往受到不同程度的影響，而且這種拼接性質(zhì)的陽臺構(gòu)件滲水、裂縫問題較為嚴(yán)重。最為關(guān)鍵的是，一些裝配式陽臺承受能力較弱，很容易出現(xiàn)塑性變形、垮塌失穩(wěn)等情況。在此背景下，裝配式建筑成套施工技術(shù)的提出，并被在建筑行業(yè)內(nèi)迅速擴(kuò)展，工程施工建設(shè)水平不斷提高，施工技術(shù)也逐漸朝著多樣化的方向發(fā)展。

隨著城市化發(fā)展水平不斷提高，國家、社會對人和自然環(huán)境之間的關(guān)系產(chǎn)生了更加深刻的認(rèn)識，環(huán)境保護(hù)的重要性突顯。近年來，國家大力發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，強(qiáng)化“節(jié)能減排、綠色低碳”，建筑作為高耗能、高耗材的行業(yè)之一，在新時期，必須拋棄傳統(tǒng)的建筑設(shè)計(jì)理念，在后期建筑設(shè)計(jì)、建設(shè)中落實(shí)智慧城市理念，打造出真正的“綠色建筑”，融入人和自然的和諧發(fā)展觀。

以上海某高層建筑為例，在綜合考慮多方面因素后，最終確定預(yù)制裝配式施工模式，為確保施工效果和施工效率，施工承建方選擇第三方廠家進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件。經(jīng)過綜合評估選擇工藝技術(shù)較為成熟、性價比較高的某預(yù)制企業(yè)，但在實(shí)際開展過程中，由于在生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)汝P(guān)鍵性環(huán)節(jié)上缺少監(jiān)管，導(dǎo)致構(gòu)件在運(yùn)輸和生產(chǎn)過程中出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量問題，預(yù)制裝配式施工整體建設(shè)受到了極大的阻礙。以該高層建筑的平板制作為例，不僅材料本身出現(xiàn)問題，在運(yùn)輸過程中也出現(xiàn)磕碰，在安裝過程中發(fā)現(xiàn)一些材料之間存在參數(shù)數(shù)據(jù)錯誤，這些細(xì)節(jié)上的疏忽對后續(xù)的建筑流程造成阻礙，進(jìn)而導(dǎo)致問題擴(kuò)大化。另外，該高層建筑面臨著嚴(yán)峻的預(yù)制構(gòu)件連接點(diǎn)質(zhì)量問題，而且該建筑項(xiàng)目本身對鋼筋套筒連接用材料有著明確的要求，一旦出現(xiàn)偏移，建筑整體都會受到影響無法滿足實(shí)際建設(shè)需求。在這一建筑項(xiàng)目施工過程中，出現(xiàn)灌漿不飽滿或者套筒連接錯位等問題。雖然在后期得到妥善解決，但無形之中增加了建筑施工成本，施工人員不得已在很多細(xì)致問題上進(jìn)行返工處理，施工效率下降、施工周期被迫延長，施工變更導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益空間縮小。除該案例中面臨的問題之外，在調(diào)查其他裝配式建筑工程項(xiàng)目的過程中，管線和構(gòu)件的施工質(zhì)量等方面也存在一定的潛藏性風(fēng)險，如：構(gòu)件的吊運(yùn)、安裝、連接等。不僅如此，在很多裝配式施工現(xiàn)場經(jīng)常會出現(xiàn)材料大量堆積、混亂度較高，空間沒有得到合理利用等細(xì)節(jié)性問題，嚴(yán)重影響了施工效率。這樣的情況下，不僅沒有達(dá)到應(yīng)有的節(jié)能降耗、綠色環(huán)保等理念，預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量很難得到保證，建筑整體質(zhì)量也因此大打折扣。

2.裝配式建筑的前期與運(yùn)輸設(shè)計(jì)分析

2.1 前期設(shè)計(jì)分析

根據(jù)建筑本身的結(jié)構(gòu)，裝配式建筑可以分為外墻、承重墻、防水等不同的環(huán)節(jié)，從成套技術(shù)角度出發(fā)，可以分為門窗成套、外墻裝飾成套、屋頂防水保溫成套、墻體壓光成套、承重墻和非承重墻成套以及房屋主體成套。在這樣的情況下，過往裝配式建筑所面臨的問題得到解決，可以實(shí)現(xiàn)流水型作業(yè)，最大程度避免了裂紋等問題的出現(xiàn)。在智慧城市理念之下，智能建筑在設(shè)計(jì)過程中，必須充分考慮到建筑安全問題，無論是外部結(jié)構(gòu)還是內(nèi)部空間。比如，可以利用BIM 技術(shù)對建筑結(jié)構(gòu)內(nèi)外進(jìn)行可視化分析，及時發(fā)現(xiàn)建筑中可能存在的問題。對此，本文以陽臺成套技術(shù)為例，具體分析成套技術(shù)的落實(shí)。綜合來看，這些成套技術(shù)增加了建筑結(jié)構(gòu)本身的防火、保溫、隔音等不同的效果，而且施工程序簡化、施工危險性被削弱，可實(shí)現(xiàn)一次性安裝。最為關(guān)鍵的是，這種成套技術(shù)打破了傳統(tǒng)建筑施工中需要多個工種共同作業(yè)的要求，建筑生產(chǎn)效率得到了根本上的提高[1]。圖1為鋼筋裝配技術(shù)應(yīng)用流程圖，從流程圖中可以看出，在采用成套技術(shù)后安裝的科學(xué)、合理性得到提高，鋼筋質(zhì)量得到保證，為后續(xù)其他施工奠定了良好的基礎(chǔ)。公式（1）、（2）、（3）展現(xiàn)的是內(nèi)部部件預(yù)制比，其中公式（1）是建筑主體結(jié)構(gòu)預(yù)制比，公式（2）是內(nèi)隔墻預(yù)制比、公式（3）是設(shè)備裝修管線預(yù)制比，其中V 表示墻板、承重墻的總體積、V1a 則為相對應(yīng)的混凝土體積。同理，A2a 為非承重圍護(hù)的表面積綜合，Aw1 則為建筑圍護(hù)墻的總面積，A3b 則表示的是內(nèi)地面和樓面的水平投影綜合，AL 則是扣除了洞口、墻柱后的樓層總面積。根據(jù)這些公式可以更好地確定預(yù)制結(jié)構(gòu)的參數(shù)數(shù)據(jù)。

圖1 鋼筋裝配技術(shù)應(yīng)用流程圖

2.2 運(yùn)輸設(shè)計(jì)分析

從建筑節(jié)能角度出發(fā)，想要實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能建筑需要綜合考慮到保溫隔熱性能、氣密性能、高效新風(fēng)熱回收性能等多方面技術(shù)，成套技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要在綜合考慮上述因素的基礎(chǔ)上，落實(shí)針對性的成套技術(shù)處理措施。裝配式建筑本身具有降低材料、能源消耗等方面特點(diǎn)，成套技術(shù)的落實(shí)可以進(jìn)一步提高建筑本身的靈活性，簡化施工流程，為了讓裝配式建筑體系得到更好的發(fā)展，還需要結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)一步優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)，并且針對成套技術(shù)的落實(shí)展開綜合性分析。在成套建筑中應(yīng)用了BIM 技術(shù)完成圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、模板拆分，對具體參數(shù)和連接節(jié)點(diǎn)展開了創(chuàng)新優(yōu)化，有效保證了防水效果。以該建筑施工方案為例，采用了U 型陽臺掛板，落實(shí)一體化陽臺。從綜合情況來看，有效減少了預(yù)制構(gòu)件的數(shù)量，讓防水效果最大化，而且節(jié)點(diǎn)處的滲水問題也得到了解決。從具體的防水質(zhì)量設(shè)計(jì)來看，采用豎向縫進(jìn)行連接，并且預(yù)留了凹槽，在粗糙面和防水砂漿、膨脹劑的加持下，整體效果、質(zhì)量得到了根本上的保證。從具體的生產(chǎn)流程校對來看，生產(chǎn)便捷、安全，相比較傳統(tǒng)的預(yù)制式生產(chǎn)工藝，這種復(fù)雜構(gòu)件的立模生產(chǎn)工藝難度標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，而且精準(zhǔn)性、自動化、集成化程度也相對極高，人工成本較低。最為關(guān)鍵的是，這種模具可以重復(fù)使用，綜合成本較低[2]。從運(yùn)輸角度來看，成套封閉式組合陽臺和預(yù)制樓梯搭配運(yùn)輸，可以有效降低運(yùn)輸成本。

3.施工安裝探討

從安裝角度來看，成套陽臺施工技術(shù)可以在工廠內(nèi)完成組合拼裝、后續(xù)借助吊車進(jìn)行整體運(yùn)輸、吊裝，施工安全可靠、施工質(zhì)量降低，在這個過程中要進(jìn)一步落實(shí)安裝定位，以此保證精確度。從另一角度來講，相比較信息管理體系也會得到更好的優(yōu)化，RFID 技術(shù)也可以實(shí)現(xiàn)集中化管理，能夠讓質(zhì)量控制得到更好的保證。該項(xiàng)建筑面積約為70 萬m2，屬于高層住宅樓，除了在陽臺實(shí)施成套裝配式建筑之外，還落實(shí)了PCF 板這一一體化疊合外墻成套技術(shù)。綜合計(jì)算后混凝土總方量可以達(dá)到7萬m2，構(gòu)件總重量達(dá)到16 萬t，其中封閉式陽臺一體化面積約為3 萬m2，綜合來看節(jié)約了500 萬元。

3.1 技術(shù)分析

在這一施工過程中，主要應(yīng)用到了以下幾種施工技術(shù)：第一，NPC 技術(shù)。通過豎向、橫向之間單元的連接，將不同構(gòu)件連接在一起，但對技術(shù)操作要求較多，容易出現(xiàn)灌漿孔，想要保證最終的灌漿質(zhì)量難度較大[3]。第二，PC 技術(shù)、PCF 技術(shù)。常用于預(yù)制構(gòu)件的制作、安裝以及外墻模板等方面，內(nèi)隔板、空調(diào)板、窗戶框、墻板、陽臺和樓梯等區(qū)域，抗震性較強(qiáng)、整體性能較優(yōu)、保溫隔音效果也非常顯著，是目前應(yīng)用最為廣泛的施工技術(shù)。但對各個指標(biāo)參數(shù)的計(jì)算準(zhǔn)確性要求較高，一旦出現(xiàn)誤差，就會對建筑整體抗震性能產(chǎn)生負(fù)面影響。第三，混凝土模式剪力墻技術(shù)。常用于陽臺連接、樓梯板連接，通過插入式預(yù)留孔灌漿鋼筋，常用于建筑結(jié)構(gòu)體系較大的工程項(xiàng)目，非?？简?yàn)施工人員的吊裝技術(shù)。第四，疊合板模式的剪力墻技術(shù)。常用于預(yù)制樓梯、疊合式樓板及疊合式墻板等，應(yīng)用范圍非常有限，國內(nèi)常用于地下車庫。

3.2 吊裝分析

在封閉式陽臺吊裝過程中，還需要考慮到吊裝的變形性和疲勞性，采用科學(xué)的方式合理起吊，降低事故發(fā)生概率。在封閉式陽臺成套技術(shù)落實(shí)過程中，采用了整體吊裝的方式，將陽臺掛板和空調(diào)一體化陽臺板完成拼裝后，再運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場，借助平衡吊架進(jìn)行整體吊裝，然后借助連接角鐵這一零部件完成安裝定位，整體結(jié)構(gòu)更加可靠。這種封閉式陽臺具備輕質(zhì)防水等特點(diǎn)，可以說是門窗一體化預(yù)制技術(shù)，徹底解決滲漏隱患。以該施工項(xiàng)目為例，采用工業(yè)裝配式成套式設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)、通信、自動控制、GIS/BIM、VR/AR 等技術(shù)，將智慧工地系統(tǒng)貫穿于項(xiàng)目的全過程，實(shí)現(xiàn)了信息數(shù)據(jù)的無縫傳遞，確保成套式施工項(xiàng)目的建設(shè)效率和精度。從該項(xiàng)目的實(shí)際發(fā)展現(xiàn)狀來看，智慧工地系統(tǒng)的應(yīng)用讓施工現(xiàn)場工程建設(shè)信息傳遞問題得到妥善解決，從根本上避免了信息斷層和信息孤島問題。不僅如此，在各個生命周期階段也都具有一定的促進(jìn)作用。在封閉式陽臺發(fā)展過程中利用智慧工地系統(tǒng)在施工前，對封閉式陽臺吊裝過程中可能遇到的風(fēng)險因素部分進(jìn)行可見性模擬，利用BIM 360 Glue，將整體建筑效果應(yīng)用到BIM 模型中，施工人員就可以通過終端對建筑整體進(jìn)行勘察，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，進(jìn)行安全檢查，及時消除安全隱患。最為關(guān)鍵的是，還要對封閉式陽臺的結(jié)構(gòu)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)模型展開分析，生產(chǎn)效率得到提高，生產(chǎn)成本得到降低，打造出全新的建筑體系[4]。在裝配式成套施工過程中，需要對具體的防火要求、防水要求進(jìn)行確認(rèn)，綜合考慮到地區(qū)環(huán)境溫度等外界環(huán)境，確保這種封閉性陽臺成套技術(shù)中的參數(shù)和具體裝配，在落實(shí)過程中貼合建筑本身的需求。

圖2 成套陽臺技術(shù)施工參數(shù)

4.總結(jié)

綜上，在建筑工程中預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)已經(jīng)是目前較為常見的一種技術(shù)，擁有良好的發(fā)展前景，但施工質(zhì)量、施工效率還有待提高。加強(qiáng)對預(yù)制裝配成套施工技術(shù)的分析和優(yōu)化，可以有效提高施工效果，弱化傳統(tǒng)裝配式技術(shù)存在的問題和缺陷。預(yù)制裝配式成套技術(shù)中，所有的構(gòu)件和組裝都可以更加順利地完成，采用干式節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，極大地緩和傳統(tǒng)施工方法存在的弊端，借助BIM 技術(shù)等計(jì)算機(jī)技術(shù)解決了尺寸偏差等方面的問題。