建筑裝配式施工技術(shù)在高層住宅建筑中的應(yīng)用研究

摘要：隨著城市化進程的加快，高層住宅建筑需求也在同步增長，裝配式施工技術(shù)憑借施工速度快、質(zhì)量易控、環(huán)境友好等優(yōu)勢逐漸成為現(xiàn)代建筑施工的一大趨勢?；诖?，本文以藍天住宅群項目為研究對象，探討裝配式施工技術(shù)在高層住宅建筑中的應(yīng)用，深入分析這一建筑裝配式施工技術(shù)在施工效率、成本控制、質(zhì)量保障及環(huán)境影響方面的表現(xiàn)，并提出具有針對性的優(yōu)化建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；高層住宅；施工技術(shù)；環(huán)境效益；成本控制

DOI：10.12433/zgkjtz.20242448

裝配式建筑是指在工廠內(nèi)預(yù)制構(gòu)件，然后運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行裝配的一種新型建筑方式，這種方式相比于傳統(tǒng)的施工方法而言具有更多的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在施工周期短、勞動強度低、施工質(zhì)量高等方面。除此之外，施工單位采用這一技術(shù)可以在一定程度上緩解城市中的建筑垃圾問題，因此它具有顯著的社會效益、經(jīng)濟效益以及環(huán)境效益。基于此，裝配式建筑在高層住宅建筑領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用和青睞。本文以藍天住宅群項目為例，探討建筑裝配式施工技術(shù)在建筑項目中的具體應(yīng)用。

一、項目概況

（一）項目概覽

藍天住宅群是一個位于某市繁華地帶的住宅開發(fā)項目，由三棟各自獨立的30層高層住宅樓組成，該項目旨在通過集成現(xiàn)代化的設(shè)計理念和綠色建筑技術(shù)創(chuàng)建既適合居住又便于休閑的綜合性住宅區(qū)，為城市居民帶來一種全新的居住體驗。該項目選址城市核心商務(wù)區(qū)附近，該地區(qū)交通便利，周邊配套設(shè)施齊全，毗鄰購物中心、醫(yī)療機構(gòu)以及學(xué)校，同時該地區(qū)有多個公園和綠地，為住宅區(qū)提供了優(yōu)美的自然景觀和宜人的生活環(huán)境。

（二）設(shè)計理念

設(shè)計團隊在藍天住宅群項目中融入多個現(xiàn)代化的居住理念。

第一，人本設(shè)計。該住宅區(qū)的設(shè)計以居民的生活品質(zhì)為中心，注重居住空間的私密性與公共區(qū)域的互動性。

第二，綠色生態(tài)。項目采用綠色建筑材料和節(jié)能技術(shù)，其目的是打造低碳環(huán)保的居住環(huán)境。

第三，智能化配套。住宅區(qū)內(nèi)部署智能家居系統(tǒng)，并配置安全監(jiān)控、環(huán)境調(diào)控等智能化服務(wù)。

（三）施工技術(shù)選擇

為了更好地兼顧項目設(shè)計目標(biāo)以及成本效益、時間效率，項目管理團隊最終選擇裝配式施工技術(shù)，主要基于以下四點考慮：

第一，建設(shè)周期縮短。預(yù)制構(gòu)件可以在工廠內(nèi)同時進行生產(chǎn)，大幅縮短了現(xiàn)場施工時間。

第二，成本效益。標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)和裝配減少了材料浪費和人工成本，降低了整體項目投資。

第三，質(zhì)量控制。工廠化生產(chǎn)的構(gòu)件質(zhì)量更易控制，降低現(xiàn)場施工的不確定性。

第四，環(huán)境友好。裝配式施工減少了建筑過程中的噪聲和塵埃污染，符合項目的綠色生態(tài)設(shè)計理念。

（四）預(yù)期目標(biāo)

該項目的最終目標(biāo)是在確保建筑安全和質(zhì)量優(yōu)質(zhì)的前提下采用裝配式施工技術(shù)實現(xiàn)快速建設(shè)，創(chuàng)造出集舒適居住、便捷生活和生態(tài)環(huán)保于一體的現(xiàn)代化高層住宅區(qū)。同時，項目團隊也期望此項目成為裝配式建筑技術(shù)在城市高層住宅領(lǐng)域應(yīng)用的典范，推動該技術(shù)在建筑行業(yè)的廣泛采用，因此，項目團隊共同制定了本次的裝配式施工流程。

二、裝配式施工技術(shù)在藍天住宅群項目中的實踐

（一）施工準(zhǔn)備

在藍天住宅群項目的施工準(zhǔn)備階段，項目團隊首先進行全面的技術(shù)論證和方案設(shè)計。這一階段的核心任務(wù)是確保所有施工環(huán)節(jié)的高效協(xié)同和技術(shù)準(zhǔn)確性。設(shè)計團隊與施工團隊緊密合作，優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計，以適應(yīng)高層住宅的結(jié)構(gòu)和功能需求。這包括對構(gòu)件連接方式、材料選擇以及結(jié)構(gòu)性能的深入研究，確保預(yù)制構(gòu)件能夠滿足高層建筑對抗震、隔音、保溫等方面的嚴格要求。

物流運輸方案的確定是施工準(zhǔn)備的另一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。項目團隊采用模擬軟件對構(gòu)件的運輸和吊裝過程進行仿真，以確定合適的物流路徑和裝卸策略。這不僅涉及運輸車輛的選擇和調(diào)度，還包括對路線的優(yōu)化以減少交通擁堵和運輸成本。

運輸路徑優(yōu)化模擬結(jié)果顯示：

最短運輸距離：15千米；

預(yù)計運輸時間：30分鐘；

交通擁堵緩解策略：夜間運輸。

施工現(xiàn)場的布局規(guī)劃是為了提高現(xiàn)場作業(yè)的效率和安全性。團隊根據(jù)預(yù)制構(gòu)件的裝配順序和施工流程，設(shè)計合理的現(xiàn)場存儲區(qū)域和作業(yè)區(qū)域，確保施工現(xiàn)場的有序和清晰。施工現(xiàn)場布局平面圖如圖1所示。

圖1" 施工現(xiàn)場布局平面圖

專業(yè)培訓(xùn)課程表包括以下內(nèi)容： 裝配式施工原理（3小時）；操作規(guī)程培訓(xùn)（2小時）；質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)講解（1.5小時）；安全生產(chǎn)知識（2小時）。

（二）構(gòu)件預(yù)制

在藍天住宅群項目中，構(gòu)件預(yù)制環(huán)節(jié)是整個裝配式施工過程中至關(guān)重要的一部分。以下是詳細的步驟和相關(guān)技術(shù)說明。

1.自動化生產(chǎn)線

工廠內(nèi)部的生產(chǎn)線高度自動化，采用了先進的數(shù)字化制造技術(shù)。例如，CNC（計算機數(shù)控）切割技術(shù)能夠根據(jù)設(shè)計要求，精確地切割材料，無論是鋼材還是混凝土。機器人焊接則確保了焊接點的均勻性和穩(wěn)定性，這對于結(jié)構(gòu)的整體安全至關(guān)重要。

2.BIM技術(shù)的應(yīng)用

建筑信息模型（BIM）技術(shù)在預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)中扮演了核心角色。每個構(gòu)件的生產(chǎn)都是基于從BIM模型中提取的精確數(shù)據(jù)，這保證了生產(chǎn)出的構(gòu)件與設(shè)計圖紙保持完全一致。BIM模型的應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，還減少了人為錯誤，確保構(gòu)件的質(zhì)量。

3.質(zhì)量控制體系

為了確保構(gòu)件質(zhì)量，項目實施了一套嚴格的質(zhì)量管理體系。每個構(gòu)件在出廠前都必須經(jīng)過多個質(zhì)量檢測環(huán)節(jié)，這些檢測包括但不限于尺寸精度的檢查、材料性能的測試以及連接強度的驗證。這些檢測確保了每個構(gòu)件都能夠滿足工程對于質(zhì)量的嚴格要求。

4.第三方質(zhì)量審核

除了內(nèi)部的質(zhì)量控制，項目還引入第三方檢測機構(gòu)對構(gòu)件質(zhì)量進行審核，這一步驟提供了額外的保障，確保所有構(gòu)件在質(zhì)量上都符合國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。

（三）現(xiàn)場裝配

現(xiàn)場裝配階段是裝配式建筑施工中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到整個建筑物的質(zhì)量和安全[4]。在藍天住宅群項目中，現(xiàn)場裝配工作的高效執(zhí)行得益于以下五個關(guān)鍵技術(shù)和管理措施。

1.吊裝設(shè)備的選擇與應(yīng)用

針對不同的預(yù)制構(gòu)件，項目團隊配置多種吊裝設(shè)備。例如，對于重量在10噸以上的大型構(gòu)件，采用承載能力更強的塔式起重機；而對于重量較輕或需要在狹窄空間操作的構(gòu)件，則選擇了靈活性更高的移動式起重機。這些設(shè)備的最大起重能力、作業(yè)半徑、吊裝速度等參數(shù)都經(jīng)過了精確計算，以確保吊裝作業(yè)的安全和高效。

2.精密測量與定位技術(shù)

為了保證構(gòu)件的精確裝配，施工團隊使用了激光掃描儀、全站儀等高精度測量工具，對構(gòu)件的位置進行實時監(jiān)測。每個構(gòu)件的安裝誤差控制在±2mm以內(nèi)，這樣的精度保證整個建筑的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和外觀質(zhì)量。

3.連接技術(shù)的應(yīng)用

連接件的選擇對裝配式建筑的穩(wěn)定性至關(guān)重要。項目中使用高強度螺栓、焊接連接和特殊設(shè)計的插接件等多種連接方式。

4.信息化管理系統(tǒng)

項目實施了基于BIM技術(shù)的信息化管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r收集現(xiàn)場數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)分析，施工團隊能夠及時調(diào)整施工計劃和方法，確保施工進度和質(zhì)量。

5.質(zhì)量控制與監(jiān)督

在現(xiàn)場裝配過程中，每個裝配環(huán)節(jié)都有嚴格的質(zhì)量控制措施。例如，每個連接點的扭矩都會被精確測量并記錄，以確保達到設(shè)計要求。此外，項目還引入第三方監(jiān)理和質(zhì)量檢測機構(gòu)，對裝配質(zhì)量進行獨立的監(jiān)督和審查。

（四）施工管理

在藍天住宅群項目中，建筑信息模型（BIM）技術(shù)的應(yīng)用極大地提升施工管理的效率和質(zhì)量，以下是BIM技術(shù)在施工管理中應(yīng)用的五個關(guān)鍵方面。

1. 設(shè)計與施工的集成

通過BIM技術(shù)，設(shè)計和施工團隊能夠在一個共享的平臺上協(xié)同工作，實現(xiàn)信息的無縫對接。

2. 施工模擬與優(yōu)化

在實際施工前，團隊利用BIM模型進行施工模擬，評估不同施工方案的可行性。通過模擬，可以預(yù)測潛在的沖突和問題。這些模擬基于精確的參數(shù)，有助于團隊優(yōu)化施工流程，避免資源浪費。

3. 施工過程的監(jiān)控

BIM模型與現(xiàn)場的信息化管理系統(tǒng)相結(jié)合，能夠?qū)崟r監(jiān)控施工進度和質(zhì)量。例如，施工團隊可以通過BIM模型跟蹤每個構(gòu)件的裝配狀態(tài)，確保裝配順序和位置的準(zhǔn)確性。任何偏差都會立即被系統(tǒng)識別并報告，施工團隊可以迅速采取相應(yīng)的糾正措施。

4. 信息共享與協(xié)調(diào)

BIM平臺為項目的所有利益相關(guān)者提供實時的信息共享環(huán)境。設(shè)計師、施工人員、業(yè)主以及監(jiān)理等都可以訪問BIM模型，獲取最新的項目信息。這種信息共享機制提高決策的透明度，加強了各個團隊之間的協(xié)調(diào)和合作。

5. 質(zhì)量控制與安全管理

BIM技術(shù)還被用于施工質(zhì)量和安全管理。通過BIM模型，施工單位可以預(yù)設(shè)質(zhì)量檢查點，確保每個施工環(huán)節(jié)都符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。同時，安全風(fēng)險評估也被集成到BIM模型中，通過模擬分析，識別潛在的安全隱患，提前采取預(yù)防措施。

三、應(yīng)用成果展示

藍天住宅群項目的成功實踐，不僅在建筑領(lǐng)域樹立裝配式施工技術(shù)的典范，而且在多個維度上取得了顯著成果，本項目所取得的成果具體體現(xiàn)在以下四個方面：

（一）施工效率提升

裝配式施工技術(shù)的應(yīng)用極大地提升施工效率。通過對比分析，可知藍天住宅群項目的施工周期相比采用傳統(tǒng)施工方法的施工周期縮短了約30%。這主要得益于以下三個因素：一是預(yù)制構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)允許并行作業(yè)，大幅縮短了現(xiàn)場施工時間。二是現(xiàn)場裝配的模塊化設(shè)計減少了復(fù)雜的現(xiàn)場作業(yè)，提高了施工速度。三是信息化管理系統(tǒng)的實施使得項目管理更為高效，施工調(diào)度和資源配置得以優(yōu)化。這些因素共同作用，促使整個建筑的結(jié)構(gòu)框架在短時間內(nèi)迅速搭建完成。

（二）成本控制效果顯著

在成本控制方面，藍天住宅群項目同樣展現(xiàn)出裝配式施工技術(shù)的優(yōu)勢，評估后發(fā)現(xiàn)，本項目所耗費的總成本比預(yù)期成本節(jié)約15%。之所以能夠取得這一成果，主要歸功于兩個方面的節(jié)約：一方面是標(biāo)準(zhǔn)化和自動化生產(chǎn)使得材料成本以及人工成本大幅降低；另一方面是信息化管理的應(yīng)用有效避免了施工過程中的誤差和返工，從而大大提高了資源利用率。

（三）質(zhì)量保障體系建立

質(zhì)量是藍天住宅群項目的核心考量標(biāo)準(zhǔn)之一。通過工廠標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程，每個預(yù)制構(gòu)件都能在受控的環(huán)境中完成，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性?，F(xiàn)場裝配的高精度保證建筑的整體質(zhì)量，從而使得項目竣工后的住宅群在質(zhì)量檢測中的表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)施工項目。這不僅提升了住宅群的居住舒適度，也延長了建筑的使用壽命，降低了后期維護成本。

（四）環(huán)境污染減少

裝配式施工技術(shù)對環(huán)境的積極影響不容忽視。與傳統(tǒng)施工相比，裝配式施工在現(xiàn)場的噪聲和塵土污染大幅減少，這對于提高周邊居民的生活質(zhì)量有著直接的正面效果。同時，建筑垃圾的顯著減少，不僅減輕了城市垃圾處理壓力，也符合綠色建筑和可持續(xù)發(fā)展的理念。環(huán)境效益的提升，有利于城市長遠發(fā)展。

表1" BIM技術(shù)應(yīng)用成果

成果

類別 描述 數(shù)量或

百分比 影響因素

或備注

施工效率提升 施工周期縮短 30% 預(yù)制構(gòu)件工廠化、模塊化設(shè)計、信息化

管理

成本控制效果 總成本節(jié)約 15% 材料和人工成本降低、誤差和返工減少、資源利用率提高

質(zhì)量保障體系 質(zhì)量檢測表現(xiàn) 優(yōu)于傳統(tǒng)施工 預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量控制、現(xiàn)場裝配精度

減少環(huán)境污染 噪聲和塵土污染

減少 顯著

減少 提高居民生活質(zhì)量、建筑垃圾減少

總體而言，藍天住宅群項目的裝配式施工技術(shù)實踐，不僅在經(jīng)濟效益上取得了成功，而且在提升建筑質(zhì)量、保護環(huán)境等方面也展現(xiàn)出了較大的潛力和價值。這些成果可為未來的建筑項目提供寶貴的經(jīng)驗和參考。

參考文獻：

[1]呂建偉.建筑裝配式施工技術(shù)在高層住宅建筑中的應(yīng)用[J].佛山陶瓷，2022，32（11）：71-73.

[2]聶勇，安津東，高超，趙國輝.裝配式預(yù)制樓梯施工技術(shù)在住宅建筑中的應(yīng)用[J].四川建材，2022，48（8）：103+111.

[3]韓子豪，史德軍，付桂恒.高層住宅建筑中建筑裝配式施工技術(shù)分析[J].工業(yè)建筑，2022，52（4）：225.

[4]楊小元，黃艷竹. BIM技術(shù)在裝配式住宅建筑施工進度控制中的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2021（28）：197-198.

作者簡介：段亞弟（1983），女，陜西省西安市人，碩士，講師，研究方向為土木工程。