裝配式建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)管控思考

郭豐濤，劉開強

(1.深圳介子云圖空間科技有限公司，四川成都 610000；2.成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計有限公司，四川成都 610021)

有人說，裝配式建筑設(shè)計流程相比傳統(tǒng)建筑設(shè)計流程僅僅增加了“技術(shù)策劃”和“PC深化設(shè)計”2個環(huán)節(jié)，如圖1所示。然而，實際項目中并沒有這么簡單，在裝配式建筑設(shè)計流程的每個環(huán)節(jié)，對結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人都提出了更多、更高的要求，本文按照PDCA循環(huán)依次展開，如圖2所示。

圖1 裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑設(shè)計流程

圖2 裝配式項目PDCA循環(huán)

1 計劃

計劃階段分為工程立項、技術(shù)策劃、方案設(shè)計3個環(huán)節(jié)。這3個環(huán)節(jié)是裝配式建筑最關(guān)鍵、最重要的3個環(huán)節(jié)，如圖3所示。

圖3 計劃階段重點內(nèi)容

對結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人來說，裝配式建筑在工程立項環(huán)節(jié)應(yīng)把控的重點是學(xué)習(xí)政策、經(jīng)營聯(lián)動、報價合同。

目前對裝配式建筑發(fā)展的主要驅(qū)動力還是政策，因此對裝配式建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人要做到“設(shè)計未動、政策先行”。尤其有些政策沒有正式文件，不同審圖要求也不盡相同，這就需要在項目中密切關(guān)注行業(yè)動態(tài)、保持和政府及審圖部門的溝通。

以成都市政策為例：結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人要了解“什么是雙控一刀切”、一刀切的執(zhí)行時間、疊合板現(xiàn)澆層是否可以計入分子、輕質(zhì)內(nèi)隔墻是否可以計入分子等。另外關(guān)于裝配式評價標(biāo)準(zhǔn)很多，到底執(zhí)行國標(biāo)、省標(biāo)、還是執(zhí)行市或區(qū)上的標(biāo)準(zhǔn)都需要進一步搞清楚。成都市裝配率指標(biāo)見表1。

表1 成都市現(xiàn)行裝配率要求

據(jù)了解，成都市目前還沒有大面積執(zhí)行國標(biāo)和省標(biāo)，僅在政府投資的示范項目中執(zhí)行。根據(jù)“成都市人民政府關(guān)于進一步推進裝配式建筑發(fā)展的實施意見(第二次征求意見稿)”：

自2021年8月1日起(以取得施工圖審查合格書或完成自審承諾時間為準(zhǔn))全市城鎮(zhèn)新建建筑(含民用、工業(yè)建筑)項目全部執(zhí)行裝配式建筑要求，單體或平均裝配率不低于50%，其中政府投資的保障房、人才公寓、產(chǎn)業(yè)園區(qū)配套住房、辦公樓、停車樓等項目及總建筑面積20萬m2以上的居住建筑項目，單體或平均裝配率不低于60%。鼓勵各區(qū)(市)縣積極推動A級以上裝配式建筑建設(shè)?？偨ㄖ娣e小于1萬m2的房屋建筑工程項目；單體建筑面積不大于3 000m2且總面積不大于1萬m2的獨立設(shè)置的配套用房；工業(yè)建筑工程項目中生產(chǎn)工藝有特殊要求的生產(chǎn)性用房，可不實施裝配式建筑。因抗震超限、特殊用途、特殊不規(guī)則等技術(shù)原因無法完全滿足裝配式建筑建設(shè)要求的房屋建筑工程項目，經(jīng)市住建局組織專家論證，可適當(dāng)調(diào)整設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)GBT51129-2017裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定裝配率由主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)(占比50%)、外圍護及隔墻系統(tǒng)(占比20%)、內(nèi)裝系統(tǒng)(占比22.5%)、管線系統(tǒng)(占比7.5%)四大系統(tǒng)組成，僅有單一某個系統(tǒng)不能稱為裝配式建筑。國標(biāo)裝配率四大系統(tǒng)具體得分如表2所示。

表2 裝配式建筑評分

若按照省標(biāo)[3]在計算水平承重構(gòu)件q2b時要注意：分母Aq2為各層扣除公攤面積(不大于本層建筑面積的20%)后的建筑面積之和，高層建筑的首層不計入計算，顯然更合理。

對于經(jīng)營聯(lián)動，結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人應(yīng)積極與經(jīng)營、創(chuàng)意聯(lián)動，主動對目標(biāo)客戶進行技術(shù)營銷。引導(dǎo)客戶進行全過程一體化設(shè)計，因為裝配式建筑必須從建筑方案入手，全過程一體化設(shè)計，才能更好地為客戶提高質(zhì)量，減少工期和節(jié)約成本。

目前實際項目都是被動地為了裝配而裝配，缺乏一體化設(shè)計，造成的結(jié)果是“標(biāo)準(zhǔn)化程度很低、成本居高不下”。對于報價及合同，結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖袌鰞r格、項目類型、裝配率指標(biāo)等綜合考慮進行報價。計價面積一般是按照裝配式單體的地上全面積進行計價。結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人應(yīng)主動與經(jīng)營聯(lián)動，明確裝配式建筑合同設(shè)計的責(zé)任范圍、服務(wù)內(nèi)容、出圖時間、含鋼量要求等。

關(guān)于技術(shù)策劃環(huán)節(jié)，在項目前期結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人應(yīng)協(xié)助設(shè)總協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)單位進行專題討論。明確本項目的定位、技術(shù)路線、經(jīng)濟評估、生產(chǎn)調(diào)研、吊裝能力等問題，避免后期不必要的修改，如圖4所示。

圖4 技術(shù)策劃

關(guān)于方案設(shè)計環(huán)節(jié)可分解為裝配式方案設(shè)計、戶型組合和標(biāo)準(zhǔn)化要求。裝配式方案設(shè)計包括對總平面、建筑平面、建筑立面依據(jù)“少規(guī)格、多組合”的設(shè)計原則進行設(shè)計。戶型組合是裝配式建筑在實施時盡量采用平移、旋轉(zhuǎn)等戶型組合，減少鏡像組合。鏡像的戶型，PC模板不能統(tǒng)一，會增加模板種類，進而增加模具費用，據(jù)了解PC構(gòu)件各項費用占比中，模具占了15%。如圖5所示。

圖5 PC構(gòu)件各項費用比例

標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計是裝配式建筑五化(設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠化、施工裝配化、裝修一體化、管理信息化)中最核心的部分。裝配式建筑成本居高不下的一個很重要的原因就是沒有進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，目前合肥、山東、深圳、上海等地均不約而同地要求進行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計。

2 執(zhí)行

執(zhí)行階段分為初步設(shè)計或者施工圖、PC深化設(shè)計、主體施工3個環(huán)節(jié)。裝配式建筑做得好不好就看這些環(huán)節(jié)落實得如何。初設(shè)及施工圖環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)該做的事情有很多，如：裝配式建筑施工培訓(xùn)學(xué)習(xí)、裝配式建筑施工參觀學(xué)習(xí)、裝配式建筑施工方案比選優(yōu)化、施工圖階段的技術(shù)營銷。在裝配式建筑初設(shè)或施工圖設(shè)計開始設(shè)計之前，對沒有經(jīng)驗的團隊?wèi)?yīng)進行集中培訓(xùn)。通過培訓(xùn)可以讓團隊對裝配式建筑有直觀的了解。帶著問題去構(gòu)件廠進行參觀學(xué)習(xí)是非常有必要的。通過參觀，可以近距離了解和感受PC生產(chǎn)，從支模、混凝土的搖勻、養(yǎng)護等方面都和現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)有很大的不同,如圖6～圖9所示。

圖6 鋼筋桁架底板

圖7 鋼筋桁架底板模具

圖8 鋼筋桁架底板混凝土搖勻

圖9 鋼筋桁架底板混凝土養(yǎng)護

對于很多裝配式建筑項目，施工圖啟動后，客戶才開始關(guān)注裝配式的要求。此時客戶一般要求滿足指標(biāo)的前提下盡量少做。所以，施工圖階段的技術(shù)營銷的重點是為客戶提供政策、技術(shù)咨詢，如：哪種裝配方案成本最省，哪種方案對工期影響最小，哪種方案最快滿足預(yù)售的條件等，確定裝配方案是裝配式建筑最核心的部分。對一般裝配方案的確定要靠考慮政策指標(biāo)要求、客戶需求、設(shè)計需要3個因素。由于全國各地政策差異，選哪種裝配方案也需要根據(jù)當(dāng)?shù)厮惴ㄟM行方案比選，和客戶共同商量確定。而且裝配方案不光和設(shè)計部有關(guān)，也和造價、銷售、工程等部門有密切的聯(lián)系。進而引導(dǎo)PC深化設(shè)計與施工圖一體化設(shè)計，因為深化設(shè)計到預(yù)留預(yù)埋和施工圖聯(lián)系非常密切，設(shè)計院一體化深化設(shè)計可以為客戶最大限度地提質(zhì)增效，最大限度地減少深化設(shè)計的周期。

關(guān)于PC深化設(shè)計環(huán)節(jié)，PC深化設(shè)計前需要機電專業(yè)和客戶密切配合，提供準(zhǔn)確的預(yù)留預(yù)埋點位給結(jié)構(gòu)專業(yè)。以疊合板為例，疊合板深化設(shè)計開始前需要電氣專業(yè)提供接線盒的準(zhǔn)確位置，結(jié)構(gòu)在PC深化設(shè)計時需要配合調(diào)整與鋼筋相碰的點位(圖10)。

圖10 電氣預(yù)留預(yù)埋點

PC構(gòu)件拆分也要遵循少規(guī)格、多組合的原則。L型容易開裂，生產(chǎn)、運輸、吊裝都有點難度。實際項目中可以通過調(diào)整后澆帶的寬度來實現(xiàn)疊合板的標(biāo)準(zhǔn)化，盡量避免出現(xiàn)異形PC構(gòu)件。后澆帶宜設(shè)置在次要受力方向且宜“避開最大彎矩截面”。構(gòu)件大小應(yīng)考慮堆放、運輸、吊裝等因素的影響。PC深化設(shè)計之前應(yīng)該考慮運輸路線是否存在PC構(gòu)件的運輸限寬、限高等要求。

此類問題宜在PLAN的階段的“技術(shù)策劃”環(huán)節(jié)進行解決。另外，依據(jù)《成都市裝配式混凝土建筑工程施工圖審查要點》[2]當(dāng)預(yù)制構(gòu)件加工圖為非施工圖設(shè)計單位設(shè)計時，須經(jīng)施工圖設(shè)計單位審核通過方可實施。也就是說構(gòu)件廠進行深化設(shè)計的圖紙沒有經(jīng)過原施工圖設(shè)計院的審核將不能進行構(gòu)件加工。因此，PC深化設(shè)計由原施工圖設(shè)計單位進行設(shè)計，可避免中間環(huán)節(jié)產(chǎn)生不必要的內(nèi)耗。

為了提升裝配式建筑部品部件設(shè)計和生產(chǎn)的模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化程度，縮短建筑圖紙向加工圖紙轉(zhuǎn)換的周期，有效控制工程造價、提升部品部件生產(chǎn)效率和裝配式建筑施工質(zhì)量，成都市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局組織成都建科集團、成都市院及成都基準(zhǔn)方中建筑設(shè)計有限公司一起主編CD2019-001-TY《住宅鋼筋混凝土疊合板標(biāo)準(zhǔn)底板》及CD2019-002-TY《住宅鋼筋混凝土預(yù)制樓梯標(biāo)準(zhǔn)梯板》。

關(guān)于主體施工環(huán)節(jié)，要特別注意按要求進行施工。目前我國裝配式建筑發(fā)展的一個重難點是施工環(huán)節(jié)。國外裝配式建筑施工的工人都是產(chǎn)業(yè)工人，而我國很多工地是文化程度不高的農(nóng)民工。由于各種原因?qū)е履壳暗难b配式建筑施工在現(xiàn)場出現(xiàn)了很多的問題，如：灌漿不密實甚至漏灌漿、鋼筋被截斷、樓板未按要求堆放而開裂、吊裝不按照規(guī)范圖集施工、內(nèi)隔墻現(xiàn)場施工不按照規(guī)范隨意開槽等等。

3 核查

接下來是檢查階段，在此階段一定要做好項目總結(jié)。好的裝配式建筑總結(jié)可以起到提質(zhì)增效的作用；好的裝配式建筑總結(jié)是裝配式設(shè)計的升華。裝配式建筑總結(jié)其實就是進行經(jīng)驗分享，總結(jié)中將產(chǎn)業(yè)化方面的經(jīng)驗共享，避免后面的項目重蹈覆轍。對裝配式建筑更高級的總結(jié)就是提煉并形成標(biāo)準(zhǔn)。如：模板圖、技術(shù)要點、管控要點、設(shè)計流程、設(shè)計指導(dǎo)書等。

4 行動

最后是行動階段，通過前3個階段的實踐，行動階段裝配式建筑的重點是什么呢?筆者覺得是一體化設(shè)計、掌握新技術(shù)、裝配式建筑施工與BIM深度融合以及最關(guān)鍵的裝配式建筑施工質(zhì)量。

一體化設(shè)計包括3個方面，橫向一體化即為創(chuàng)意、建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、BIM、室內(nèi)裝修各專業(yè)的一體化設(shè)計；縱向一體化即是產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)計、生產(chǎn)、施工、裝修等單位的一體化設(shè)計；管理一體化是各專業(yè)與經(jīng)營、運營、概算等部門的聯(lián)動一體化設(shè)計。如圖11所示。

圖11 三個一體化

5 結(jié)束語

目前業(yè)內(nèi)很多人反映“裝配式建筑成本高、工期長”。筆者認(rèn)為目前很多裝配式建筑施工遇到的問題是一個系統(tǒng)性的問題，產(chǎn)業(yè)鏈上甲方、設(shè)計、生產(chǎn)、施工等單位都是在按現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的思維去做裝配式建筑。造成裝配式建筑在實施過程中本該有的“技術(shù)策劃”環(huán)節(jié)是缺失的，“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計”是缺失的，“機電裝修前置”是缺失的，“裝配式建筑施工質(zhì)量監(jiān)管”是缺失的。因此，裝配式建筑的設(shè)計需要設(shè)計院，特別是結(jié)構(gòu)專業(yè)負責(zé)人在實際項目中進行引導(dǎo)。裝配式建筑發(fā)展注定不會一蹴而就，在項目中還需要結(jié)構(gòu)專負積極探索，在落地性方面引導(dǎo)、推進。目前國家政策分為“重點推進、積極推進、鼓勵推進”3類地區(qū)，有重點地“自上而下”逐步推進。裝配式建筑發(fā)展到今天，已經(jīng)不再是要不要做裝配式建筑的問題了，而是如何才能做好裝配式建筑的問題了，未來已來。對于裝配式建筑，結(jié)構(gòu)專負應(yīng)按照文中所分享的PDCA循環(huán)不斷提升裝配式建筑的設(shè)計能力。