淺談建筑工業(yè)化生產(chǎn)在非裝配式住宅中的應(yīng)用

李 鑫, 曾禹銘

(四川省第十五建筑有限公司, 四川南充 637000)

建筑工業(yè)化是隨西方工業(yè)革命出現(xiàn)的概念，從在工廠里面預(yù)制到現(xiàn)場(chǎng)用機(jī)械進(jìn)行裝配，這個(gè)過(guò)程逐步形成了建筑工業(yè)化最初的理論雛形。建筑工業(yè)化的基本途徑是建筑標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化，施工機(jī)械化和組織管理科學(xué)化，并逐步采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成果。2020年8月28日，我國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、教育部、科技部、工業(yè)和信息化部等13個(gè)部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)》明確了我國(guó)關(guān)于建筑工業(yè)化發(fā)展的需求和方向。

以目前建筑工業(yè)化中裝配式建筑設(shè)計(jì)這點(diǎn)來(lái)講，更多的是將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系更改為裝配式建筑設(shè)計(jì)，以達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)的目的。

自2008年汶川出現(xiàn)大地震以后，磚混預(yù)制板結(jié)構(gòu)未經(jīng)受住地震的考驗(yàn)，我國(guó)在2009年正式宣布禁止使用預(yù)制板建造商品房。對(duì)于新興的裝配式建筑設(shè)計(jì)，到目前為止，仍有較大部分群眾認(rèn)為裝配式建筑是在走預(yù)制板建房的老路，對(duì)于采用裝配式建筑的商品房避而遠(yuǎn)之，而更多的選擇全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)住宅。再加上裝配式建筑有裝配率的限制，對(duì)于一般小高層及多層住宅建筑，在設(shè)計(jì)上仍具有一定的約束性。所以目前市場(chǎng)上對(duì)于裝配式建筑的普及仍然未處于主要地位，那么對(duì)于全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系，如何能夠在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)技術(shù)上向建筑工業(yè)化靠近，實(shí)現(xiàn)部分工業(yè)化生產(chǎn)，是本文研究探討的主要內(nèi)容。

本文研究方向主要為在非裝配式設(shè)計(jì)住宅建筑施工中，充分使用預(yù)制構(gòu)件來(lái)達(dá)到向建筑工業(yè)化靠近的形式，以體現(xiàn)工業(yè)化建筑在我國(guó)建筑形勢(shì)下的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為企業(yè)在未來(lái)完全邁入建筑工業(yè)化的道路上進(jìn)行一個(gè)過(guò)渡先行。

1 建筑工業(yè)化在住宅建筑設(shè)計(jì)中的應(yīng)用背景

1.1 建筑工業(yè)化的基本內(nèi)容

本文主要論述的建筑工業(yè)化主要內(nèi)容方向是：采用適用先進(jìn)的技術(shù)工藝，發(fā)展通用建筑構(gòu)配件及其制品在施工過(guò)程中形成一定的規(guī)模，制定統(tǒng)一的建筑模數(shù)和重要基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，合理解決設(shè)計(jì)多樣化和施工標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)問(wèn)題，建立相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn)和工法等。

1.2 建筑工業(yè)化的特征及其方式

1.2.1 設(shè)計(jì)和施工的系統(tǒng)性

包括設(shè)計(jì)的多樣性和施工標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一性之間的，矛盾和協(xié)調(diào)關(guān)系。一是可以采取設(shè)計(jì)和施工的每一個(gè)階段均采用標(biāo)準(zhǔn)化模數(shù)計(jì)劃；二是保留設(shè)計(jì)的多樣性，在施工過(guò)程中針對(duì)某一個(gè)項(xiàng)目?jī)?nèi)部存在的系統(tǒng)性，在施工標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，實(shí)行工業(yè)化施工階段的設(shè)計(jì)。前者所有步驟都須按計(jì)劃進(jìn)行，才能達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，但系統(tǒng)性更強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格，目標(biāo)更明確。后者相比之下更加靈活，但是對(duì)于施工階段的參建單位和人員要求素質(zhì)更高，需在施工現(xiàn)場(chǎng)完成設(shè)計(jì)和施工2個(gè)步驟。

1.2.2 施工過(guò)程和施工生產(chǎn)的重復(fù)性

施工過(guò)程的重復(fù)性主要體現(xiàn)在施工階段中，對(duì)于構(gòu)配件及其制品有統(tǒng)一的使用模數(shù)和工藝，針對(duì)同一項(xiàng)施工內(nèi)容，具有可復(fù)制性。施工生產(chǎn)的重復(fù)性體現(xiàn)在構(gòu)配件生產(chǎn)的重復(fù)性，只有當(dāng)構(gòu)配件能夠適用于不同環(huán)境和不同規(guī)模的建筑中才有可操作性。構(gòu)配件生產(chǎn)的重復(fù)性的表現(xiàn)形式就是定型化。

1.3 現(xiàn)狀及前景

建筑工業(yè)化是我國(guó)建筑業(yè)的發(fā)展方向。隨著建筑業(yè)不斷改革和擴(kuò)大，目前住宅建筑在施工工藝和生產(chǎn)方式上已逐漸趨近于瓶頸狀態(tài)，各種住宅及商業(yè)樓在設(shè)計(jì)和施工階段都有比較成熟的工藝和步驟，物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)相比于以往有顯著增強(qiáng)。但隨著商品經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資本的入市，從整體來(lái)看，更加注重高周轉(zhuǎn)下產(chǎn)生的效益，資本市場(chǎng)對(duì)于技術(shù)生產(chǎn)上的侵蝕較深，在資本的推動(dòng)下，相比于過(guò)去質(zhì)量第一的技術(shù)工藝，現(xiàn)在擯棄了較多的優(yōu)良施工傳統(tǒng)，所造成的質(zhì)量問(wèn)題較多，整體技術(shù)在近年來(lái)進(jìn)步緩慢，且勞動(dòng)生產(chǎn)率也因勞動(dòng)力的關(guān)系提供幅度不大。再者國(guó)家對(duì)于縣級(jí)區(qū)域住宅規(guī)模的控制，對(duì)建筑市場(chǎng)發(fā)展有較大的影響。

在這個(gè)情況下，要確保各類(lèi)建筑最終產(chǎn)品的質(zhì)量和功能，在各個(gè)階段都要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，考慮到我國(guó)建筑發(fā)展的歷史，借鑒國(guó)外有益的經(jīng)驗(yàn)和做法，適應(yīng)性的發(fā)展建筑工業(yè)化成為當(dāng)下一個(gè)重要的突破口，重點(diǎn)是在房屋建筑方面，特別是住宅建筑。無(wú)論是在設(shè)計(jì)階段和施工階段，建筑工業(yè)化也都是擴(kuò)大效益，減少工期成本，提高質(zhì)量的一項(xiàng)重要手段。

2 建筑工業(yè)化在實(shí)際應(yīng)用上的優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 優(yōu)點(diǎn)

2.1.1 工期短

工業(yè)化生產(chǎn)建筑可以改變“一磚一瓦皆根基”的建造模式，在生產(chǎn)上不再是先基礎(chǔ)后結(jié)構(gòu)，而是可以達(dá)到在基礎(chǔ)施工階段的時(shí)候，主體結(jié)構(gòu)就已經(jīng)在工廠生產(chǎn)好。工期最優(yōu)的建造模式是要求材料等人，而非人等材料。預(yù)制混凝土建筑工地現(xiàn)場(chǎng)，取消了僅僅在施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地的工作環(huán)境和使用部位的環(huán)境的限制，施工更快更加安全。

2.1.2 多樣性

工業(yè)化生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)制造，可根據(jù)需求，調(diào)整構(gòu)件外表裝飾和整體形態(tài)。預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)需開(kāi)模，可以設(shè)計(jì)不同的模型，復(fù)制建筑細(xì)節(jié)，打造多樣性的建筑構(gòu)配件。預(yù)制構(gòu)件行業(yè)整合相關(guān)產(chǎn)業(yè)能力強(qiáng)，可以為消費(fèi)者提供多樣化的產(chǎn)品選擇。

2.1.3 成本低

工業(yè)化建筑通過(guò)工業(yè)化生產(chǎn)，以一定的生產(chǎn)條件和環(huán)境，保證產(chǎn)品質(zhì)量，規(guī)?；纸档土松a(chǎn)成本。結(jié)合現(xiàn)代管理方法，優(yōu)化資源配置，在設(shè)計(jì)中就可實(shí)現(xiàn)施工和維修成本可控，建筑行業(yè)無(wú)需為進(jìn)一步降低成本，而犧牲建筑質(zhì)量。

2.1.4 質(zhì)量好

相比現(xiàn)場(chǎng)人工支模澆筑出來(lái)的混凝土建筑，工業(yè)化建筑誤差極大減小，統(tǒng)一生產(chǎn)條件和環(huán)境帶來(lái)高質(zhì)量。同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件在工地現(xiàn)場(chǎng)使用之前，就可以在工廠生產(chǎn)時(shí)檢測(cè)質(zhì)量，剔除不合格的構(gòu)件，減小了施工現(xiàn)場(chǎng)澆筑完成后對(duì)部分質(zhì)量通病的容忍度。

2.1.5 人才培養(yǎng)

隨著建筑工業(yè)化的推廣，需要一大批建筑工業(yè)化設(shè)計(jì)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)人才，為建筑業(yè)的就業(yè)發(fā)展方向提供了新的道路。例如BIM建模、PC構(gòu)件深化設(shè)計(jì)等，對(duì)完善建筑業(yè)從業(yè)人員技能水平評(píng)價(jià)體系起到了重要的推進(jìn)作用。

2.2 缺點(diǎn)

(1)勞務(wù)工作人員要求提高。建筑工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)建筑從業(yè)人員有了更高的要求，尤其是一線施工操作人員，在沿用了幾十年的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，從支模體系、外架體系等多方面上，缺乏培訓(xùn)和提高的勞務(wù)工人在快速發(fā)展的工業(yè)化建筑中將會(huì)逐漸被淘汰。建筑勞務(wù)工人也將從體力工種逐漸過(guò)渡為技術(shù)工種。

(2)靈活性小。工業(yè)化生產(chǎn)的建筑需以各種材料、構(gòu)件生產(chǎn)基地為基礎(chǔ)，一次投資很大；構(gòu)件定型后靈活性小，處理不當(dāng)易使住宅建筑單調(diào)、呆板。

(3)如果采用構(gòu)配件定型生產(chǎn)的裝配施工方式，結(jié)構(gòu)整體性和穩(wěn)定性較差，抗震性不佳。

3 非裝配式建筑如何進(jìn)行建筑工業(yè)化施工

就目前來(lái)講，建筑工業(yè)化生產(chǎn)的集中體現(xiàn)主要還是以裝配式建筑為主，現(xiàn)有的裝配式建筑以PC+ALC構(gòu)件占據(jù)主要內(nèi)容。在這種裝配式建筑設(shè)計(jì)中，其主體及圍護(hù)結(jié)構(gòu)盡可能的在裝配率上靠近而非超越，出于結(jié)構(gòu)安全和抗震性能的考慮，更多的裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則還是從PC樓板→ALC輕質(zhì)隔墻→剪力墻柱→樓梯的過(guò)渡，在滿(mǎn)足裝配率的前提下，盡可能的減少主體結(jié)構(gòu)裝配量，尤其是剪力墻柱和樓梯的裝配量。

住宅建筑最終受眾還是購(gòu)買(mǎi)商品房的業(yè)主，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)調(diào)查數(shù)據(jù)，在相當(dāng)一部分業(yè)主的心中，裝配式建筑雖然體現(xiàn)了建造速度的提升，但是對(duì)于非本專(zhuān)業(yè)的人來(lái)講，也僅僅是感嘆國(guó)家科技發(fā)展的迅速，如果從自身考慮入手，仍存在對(duì)裝配式建筑的安全性能擔(dān)憂。尤其是在2008年汶川地震后，發(fā)現(xiàn)倒塌的建筑中相當(dāng)一部分都是原來(lái)使用的預(yù)制板結(jié)構(gòu)，所以我國(guó)在2009年全面禁止使用預(yù)制板結(jié)構(gòu)建造商品房。以至于現(xiàn)在，仍然有部分群眾認(rèn)為現(xiàn)在的裝配式建筑和原來(lái)的預(yù)制板結(jié)構(gòu)大致相當(dāng)，認(rèn)為這是在走預(yù)制板結(jié)構(gòu)的老路。

在這樣的環(huán)境下，就目前來(lái)講更多的住宅建筑還是以全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)+砌體圍護(hù)在進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。但是隨著建筑工業(yè)化的逐漸普及和推廣，企業(yè)要發(fā)展，必然不能將建筑工業(yè)化排開(kāi)在外。那么，在非裝配式建筑中如何向建筑工業(yè)化靠近進(jìn)行建筑工業(yè)化施工，又有哪些結(jié)構(gòu)和構(gòu)件可以進(jìn)行建筑工業(yè)化施工，成為我們廣大處于過(guò)渡階段的施工企業(yè)需要解決的問(wèn)題。

4 實(shí)例應(yīng)用情況

4.1 項(xiàng)目概況

邳州翡翠灣高層住宅項(xiàng)目，位于江蘇省徐州市邳州市，總建筑面積約40萬(wàn)m2，現(xiàn)澆框架剪力墻結(jié)構(gòu)，由20棟高層住宅組成。在開(kāi)工前期階段發(fā)現(xiàn)，此項(xiàng)目?jī)?nèi)存在大部分戶(hù)型一致的樓棟，雖然樓棟數(shù)量較多，但是樓棟戶(hù)型及結(jié)構(gòu)基本相同。所以對(duì)于二次結(jié)構(gòu)的施工內(nèi)容，為保證項(xiàng)目?jī)?nèi)尺寸統(tǒng)一和質(zhì)量穩(wěn)定，項(xiàng)目將部分二次結(jié)構(gòu)內(nèi)容采取為預(yù)制構(gòu)件的形式施工，能優(yōu)化設(shè)計(jì)的盡可能全部?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)。

4.2 預(yù)制門(mén)框

本項(xiàng)目?jī)?nèi)存在大量只有5 cm的門(mén)框垛子，在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，對(duì)于這樣的小尺寸異形結(jié)構(gòu)無(wú)法一次性施工完成，只能進(jìn)行二次施工。如果采用傳統(tǒng)抱框做法，墻體上植筋支模+細(xì)石混凝土澆筑，由于尺寸過(guò)小，施工難度較大，且澆筑后成型質(zhì)量不好。項(xiàng)目上將此部位門(mén)框采用預(yù)制門(mén)框貼條的形式施工。根據(jù)門(mén)框尺寸，現(xiàn)場(chǎng)加工定制統(tǒng)一的剛性模板，將門(mén)框分成60 cm長(zhǎng)的一個(gè)門(mén)框條，在現(xiàn)場(chǎng)提前澆筑成型，門(mén)框部位施工時(shí)進(jìn)行粘接+錨固的形式將門(mén)框條安裝到位。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)施工后檢查，安裝的預(yù)制門(mén)框條結(jié)實(shí)穩(wěn)固，抹灰后無(wú)開(kāi)裂情況。

對(duì)于門(mén)框兩側(cè)構(gòu)造柱，也可以采用預(yù)制形式，目前可供采用的新型預(yù)制構(gòu)造柱做法日益增多，經(jīng)一定時(shí)間實(shí)踐檢驗(yàn)后，最終簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)安全可靠的預(yù)制構(gòu)造柱做法將會(huì)逐漸成熟，值得采納和推廣。

4.3 預(yù)制強(qiáng)弱電箱

本高層住宅項(xiàng)目所有戶(hù)內(nèi)強(qiáng)弱電箱均在砌體填充墻中設(shè)置，在主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)無(wú)法一次性預(yù)埋木盒留出強(qiáng)弱電箱洞口，為保證砌體施工進(jìn)度和電箱安裝質(zhì)量，項(xiàng)目根據(jù)統(tǒng)一的電箱安裝尺寸采用了預(yù)制水泥框，在砌體施工時(shí)，不需要特別增加洞口過(guò)梁，預(yù)制框隨砌體施工一起砌筑成型，砌筑位置更加容易掌控，電箱預(yù)埋尺寸精度得到提升，減少了施工人員操作帶來(lái)的誤差。

4.4 預(yù)制消防箱過(guò)梁

本項(xiàng)目27層及以上樓棟公共電梯前室和樓梯間采用的暗裝式消防箱，消防箱暗裝部位在砌體結(jié)構(gòu)中，占據(jù)砌體結(jié)構(gòu)的大部分墻體厚度，由于消防箱尺寸過(guò)大，砌體預(yù)留洞口需要增設(shè)過(guò)梁，此部位過(guò)梁只作用于洞口兩側(cè)深入墻體20 cm，并非是通常過(guò)梁，所以在施工前，經(jīng)過(guò)尺寸設(shè)計(jì)和數(shù)量統(tǒng)計(jì)，在主體結(jié)構(gòu)澆筑混凝土多出來(lái)的方量中，用來(lái)制成消防箱過(guò)梁預(yù)制件，減少了混凝土損失，并且在砌筑消防箱所在墻體時(shí)，可直接安裝過(guò)梁而大大減少了因現(xiàn)場(chǎng)澆筑帶來(lái)的工期影響。

5 結(jié)論

通過(guò)這些簡(jiǎn)單的實(shí)例應(yīng)用情況，可以初步了解在非裝配式建筑中，也可以實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的運(yùn)用，工業(yè)化建筑不僅有在工廠里生產(chǎn)加工的建筑構(gòu)件制品，在施工現(xiàn)場(chǎng)集中加工，統(tǒng)一分配的模式也是建筑工業(yè)化的一個(gè)縮影，它的核心意義是取消了時(shí)間和空間的限制，將原本的施工步驟可以單獨(dú)提取出來(lái)，提前完成。但這種工業(yè)化施工的前提是前文講述的建筑工業(yè)化的特征中的施工過(guò)程和施工生產(chǎn)的重復(fù)性。只有能夠達(dá)到統(tǒng)一、重復(fù)使用，且能夠滿(mǎn)足不同的使用目的和環(huán)境，才能稱(chēng)之為工業(yè)化建筑。像案例中提到的，之所以能夠采用這種提前集中加工的預(yù)制品構(gòu)件，得益于項(xiàng)目整體的統(tǒng)一性。如果是一個(gè)比較多變的項(xiàng)目類(lèi)型，也并非不能采用這種做法，只是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)加工的預(yù)制構(gòu)件，重復(fù)性越多，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益越大，這兩者之間的取舍每個(gè)項(xiàng)目根據(jù)自身情況而定?？傮w來(lái)說(shuō)，建筑工業(yè)化既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，對(duì)于大部分施工企業(yè)來(lái)說(shuō)，是發(fā)展的一個(gè)新階段。在此之前，建筑工業(yè)化在社會(huì)中的過(guò)渡階段的時(shí)候，有必要逐步去適應(yīng)和接受這種做法，即使是在非工業(yè)化設(shè)計(jì)的建筑中，也可以有工業(yè)化施工的體現(xiàn)。