预制装配式建筑在我国的发展探析

张 延 程秋月

（滁州职业技术学院 安徽滁州 239000）

预制装配式混凝土建筑是指建筑的结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统的主要部分采用配饰混凝土建筑是指预制构（部）件部品集成装配建造的建筑，包括装配整体式混凝土结构建筑、全装配混凝土结构建筑等。国内外学者对装配式混凝土结构做了大量的研究工作，并开发了多种装配式混凝土结构体系，主要包括装配式混凝土框架结构、装配式混凝土剪力墙结构、装配式混凝土框剪结构、装配式混凝土预应力框架结构等[1]。

1 预制装配式结构发展历程

装配式混凝土建筑起源于欧洲，20世纪初受工业革命的影响，大批农民向城市集中，导致城市化急速发展；二战后，原有的住宅遭到严重破坏，数量上无法满足大批复原军人的使用要求，短时间内要求尽快建好大量住宅。为此，他们采用工业化的装配手法大批量的建造生产住宅，并逐步形成住宅用构件和部品的标准化、系列化、专业化、商品化、社会化。德国和波兰20世纪80年代，装配式住宅建筑比例已达到80%。

我国预制装配式建筑起步较晚，直到在21世纪初，根据我国建筑业的长远发展要求，加大节能环保，建设的效率和标准化，政府开始倡导发展预制装配式建筑，与此相关的一些研究才真正展开。目前，在政府的积极引导下，大型开发商的参与下，已经建成了不少预制装配建筑，例如北京的中粮假日风景、北京半步桥公租房、青岛即墨新城居住区、大连万科城、沈阳万科春河里、合肥滨湖润园居住区等诸多代表性的建筑。其中在北京为8度区，最高预制装配式建筑高度为80m，沈阳为7度区，预制装配式最高建筑高度达到100m[2]。

2 预制装配式建筑优势

装配式建筑、建筑工业化及住宅产业化三者紧密相关，发展装配式建筑对于住宅产业化意义非凡。相较于传统的现浇混凝土结构，预制装配式建筑具有一定的优势。

（1）装配式建筑改变传统建筑业落后的生产方式：①传统的现浇结构支撑模板、绑扎钢筋、混凝土浇筑、振捣、构件养护等原来需要靠手工操作的工作均可由机械完成；②传统现浇结构中墙板、楼板、梁柱、楼梯、阳台等构件的制作可由工地现场搬到在工厂完成；③原来施工现场的农民工变身产业工人，工作环境大大改善，安全事故将大大减少；④技术工人变身操作工人，技术准入门槛大幅降低，企业负担减轻。

（2）由于装配式建筑的构配件在工厂生产，不受天气因素影响，构配件的质量完全按照工业产品的质量控制体系进行控制，同时施工现场作业量大大减少，不可控风险大幅减低。相对而言，装式建筑实现了建筑流程完全可控。据统计，预制装配式建筑的施工周期是传统建筑方式的1/3左右，高层建筑含精装修可在一年以内完成；同时也可以尽可能的避免房屋在防水、隔音、隔热等方面的问题。

3 预制装配式的建筑一体化以及管理信息

装配式混凝土建筑作为建筑工业化的核心技术体系，具备建筑工业化的基本特征，即建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工装配化、装修一体化以及管理信息化。

（1）装配式建筑的设计标准化，建筑设计标准化是建筑工业化的前提。建筑设计师在进行建筑设计时，选用标准化的尺寸和模数。首先选择构件库，设计平台包含阳台、楼梯、空调板等参数化构件，可以通过调整参数实现自动化的智能匹配，适应层高或开间进深的不一致。其次就是装配式方案的确定。方案包括模型的来源，结构模型和建筑模型可以来源于建筑的方案，也可以直接从外部导入。第三个就是深化拆分。可以可视化的进行拆分设计及拆分的调整，同时提供了非常便捷的一些拆分手段和工具。传统的建筑设计是一家单位做，加工、安装是另外一家单位做，他们之间实际上是形成了一种信息的隔离，BIM的最大价值在于他的全过程的应用。其实工厂的生产自动化程度是非常高的，但是因为设计交付的只是图纸，加工的时候只能根据图纸人工录入进行机械化的生产。使用BIM技术以后，这些数据可以直接传送给工厂生产的管理系统，生产管理系统根据不同的钢筋形状输送给不同的钢筋加工设备，结构外形尺寸输送给工厂的划线设备，就是哪些地方要支模，哪些地方要开孔，哪些地方要留线盒，然后给他画出来。混凝土数据输送给混凝土浇注设备，混凝土的量可以算的非常精细。BIM全过程应用可以大大提供工厂加工效率并减少错误。最终设计阶段以后还是进行图纸的交付，可以基于BIM的拆分结果，自动生成全套的构件加工详图。

（2）构配件生产工厂化。构配件生产工厂化是建筑工业化的必要条件。建立梁、板、柱、墙等标准化构件体系，保温、隔热和防水等装饰建材标准化方法，发展相应的标准化生产工厂。接收设计单位的设计数据经核对无误后，构配件生产厂家开始制作模具、弯制钢筋并拌制混凝土。钢筋、模具及预留孔洞核对后，进行混凝土自动浇筑、振捣并进行蒸汽养护，脱模后堆场存放并根据装配进度运输至工地现场。

（3）施工装配化。施工装配化是建筑工业化的核心。预制装配式建筑要求施工前进行合理的施工组织设计和安排，重点加强施工现场管理，提高现场工作效率。首先是施工现场的构件存放。施工单位根据施工进度情况安排构件进场，并根据构件装配顺序合理地对进场构件进行存放。存放过程中应做好构配件成品保护。第二步根据墙板位置进行放线定位，同时使用钢板模板对钢筋位置进行调整，便于预留钢筋插入套筒。第三步进行墙板吊装。吊装过程中应确认吊点位置，避免受力不均造成构配件损坏。预留钢筋插入套筒后，对墙板的垂直度进行调整，并使用支撑系统对墙板进行固定。第四步对墙板与楼板连接部位进行座浆施工，达到一定强度后，对钢筋套筒连接节点进行高压灌浆处理，灌浆料采用高强度水泥基材料，灌浆料具有自流性好，快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀。钢筋套筒灌浆连接方式等同现浇连接，安全可靠，满足抗震要求。第五步预制剪力墙与剪力墙之间暗柱处钢筋绑扎以及模板支设，模板可采用铝合金或钢材材质。第六步进行叠合楼板支撑体系架设和叠合楼板吊装并绑扎叠合板钢筋，最后完成混凝土浇筑施工。

（4）装修一体化。装修一体化是建筑工业化的必然趋势。通过整体设计，施工，售中跟踪，工程监理监督，交叉作业协调，售后服务等过程，使整个装修过程变得科学合理。一站式的服务，让装修变得省心、省时、省力更省钱，工厂化生产和机械化施工，使装修现场更环保和清爽。

（5）管理信息化。管理信息化是建筑工业化的内在要求，将建筑信息模型（BIM）技术在装配式建筑的设计、生产、运输、施工、运维等全寿命周期建设过程中投入运用，将有助于全面实现项目信息的无障碍交流。

4 预制装配式建筑发展遇到的问题

目前我国预制装配（以下简称PC）主要使用在住宅建筑和公共建筑中。根据近几年全国各省市项目建设项目总体数据表明，其工程造价依然普遍高于现浇结构。北京市《关于确认保障性住房实施住宅产业化增量成本的通知》，预制装配式保障性住房的产业化增量成本参考值分别为436元/m2（高度60m以上，包括预制外墙）、409元/m2（高度60m以下，包括预制外墙）、115元/m2（高度60m以上，不包括预制外墙）[3]。预制装配式建筑发展相对缓慢的主要原因还是项目经济性问题，具体原因如下：

4.1 建筑材料使用较多

以预制装配式剪力墙住宅为例，为了实现墙体的使用功能，需要将维护、保温及装饰效果等多种性能于一体，相较普通现浇结构，需要增加墙板之间的连接件，而这些连接件往往价格相对较高。此外，现浇混凝土结构构件之间属于整体现浇，无需设置吊件和埋件，而预制装配式结构构件之间必须增加这些吊件和埋件来增强结构的整体性能，这些吊件和埋件也会增加建筑造价。为了提高结构的整体性，预制装配式结构还需要增加套筒灌浆等工艺和相应的检测技术，这些也会增加建筑成本。

从结构受力角度分析，为了增强结构的整体性和抗震性能，往往需要多配置一些钢筋，增减了配筋率。梁、板、柱等主要构件尺寸也相应增加，提高了工程造价。

4.2 结构方案未充分发挥PC优势

目前我国已经建成的预制装配式结构主要采用墙构件在工厂进行提前预制、边缘构件现浇的构造方式。在现场实际工作过程中，既有预制装配式构件的吊装，又存在一定规模的现场浇筑，干湿作业交替，施工现场管理较为复杂，工期并未得到大幅度的减少。此外，在墙柱、墙梁、墙板等构件的连接位置，受施工技术的限制，还存在一些技术难题，施工难度较大。因此，完全实现“像搭积木一样建房子”的行业理想还需要进行进一步的研究。

4.3 预制构件单价性对较高

根据近几年北京、上海，常规的生产钢筋桁架板、预制墙板的预制工厂的统计数据表明，典型的产量为每月4000m3、每年5万m3混凝土；需要250个左右操作工人；模具消耗量巨大，多为工程一次性消耗；墙板每立方米混凝土人工费1000元左右，桁架钢筋叠合板每立方米混凝土人工费大概600～700元；预制构件养护费用每立方米混凝土100～200元。典型的产量为每月4000m3、每年5万m3混凝土；需要250个左右操作工人；模具消耗量巨大，多为工程一次性消耗；墙板每立方米混凝土人工费1000元左右，桁架钢筋叠合板每立方米混凝土人工费大概600～700元；预制构件养护费用每立方米混凝土100～200元。

除了以上问题，当然预制装配式结构在发展过程中也还存在其他问题，例如工程监理工作过程。预制装配式结构中大量的预制构件往往需要在工厂中进行制作，理论上工程监理人员也应该进入驻厂监督，实现全过程的监督管理，但目前还没有强制性的规范要求。此外，在现场进行监督管理过程中，监理工程师可供参考依据的行业规范标准还上不完善，内容还不够详细，要求也不明确，很难满足新型建筑工业化发展要，因此需要重点解决构件安装监理工程师工作依据缺乏问题[4]。

预制装配式结构是我国建筑产业发展的方向，虽然目前仍存在一些问题，但对于低多层公共建筑、工业建筑及物流等专用建筑，通过技术进步实现工程造价优于现浇的机会还很大，国家行业应该积极倡导，规范相关标准等。

[1]中华人民共和国行业标准.装配式混凝土结构技术标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2]沈定亮.保障性住房中推广预制装配式住宅的可行性[J].上海建材，2015（4）：8～10.

[3]王晓锋.浅谈 PC 经济性及有关问题[J].住宅与房地产，2017（4）：15.

[4]纪颖波，姜丽.新型建筑工业化市场准入问题分析——基于企业资质管理视角[J].建筑经济，2013（11）：15.