浅谈装配式建筑技术

马 霖

1 装配式建筑

装配式建筑指的是主体结构、围护、内装、设备及管线系统全部或某些部分构件由预制部件组装而成的建筑，通常来说，装配式构件在专业工厂预制完成，然后运至施工现场，再将构件通过可靠的连接方式组装完成工程建设。在装配式建筑设计时，需要统筹考虑设计、生产、施工、运维的全过程， 以期实现建筑设计、施工乃至使用全过程的一体化。其重点是统筹主体结构、外部围护、内装、设备与管线系统设计并争取实现一体化，同时确保装配式建筑能够实现设计过程的标准化、生产过程的工厂化、施工过程的装配化、装修过程的一体化、管理过程的信息化、运营过程的智能化目标。

2 标准化设计

通过实现建筑设计的标准化，可以为建设方提供一套能在多个项目中形成系列化应用的装配式建筑体系，与构件生产、施工工艺形成配套设计，从而降低成本、提高效率。要做到建筑设计的标准化，一方面需要设计人员优化空间设计，为内装及空间的灵活使用提供接口；另一方面需要设计人员具备模块化的设计思维，将预制部件设计成符合模数数列的标准化模块，并能进行多样化的平面组合。通过这样的标准化设计并结合预制构件生产和装配式施工工艺的特点，可以满足建筑功能的多样性的要求。

标准化设计的基本要求是通用化、模数化和标准化，其设计原则是“少规格、多组合”，通过标准化模块的组合，实现建筑及构件的系列化和多样化。在设计过程中，主要需要考虑以下两方面。

2.1 模数和模数协调

建筑师从方案设计阶段开始就要有工业化建筑设计的理念，充分考虑工厂的标准化生产。为设计出可组合的构件单元，建筑专业需要考虑模数之间的协调，从最初设计时就应该采用模块化、标准化思维，实现主体结构与外围护系统，以及设备与管线系统，还有内装系统的一体化集成。首先考虑同一房型的多次套用，其次对不同房型尽量将维护构件同模数、标准化；在模数协调的基础上，可大大提高部品部件的通用性。

在装配式住宅中，模数之间的协调非常重要，通过建筑模数不单单能在预制结构中实现不同构件之间，各个住宅部品之间以及所有预制构件与相应住宅部品尺寸之间的协调性，使部件以及组合件的种类尽可能地减少、优化，使建筑设计、构件生产、施工建造等各个环节之间配合起来更加简单、精确，最终确保土建专业、机电专业和装修专业的各部件实现生产工厂化和施工一体化。另一方面还可以在预制构件的各种构成要素 （包括钢筋设置、管线预埋、点位布设等） 之间形成一种合理的空间匹配关系，以防出现交叉和相互碰撞。

2.2 系统集成

按照集成设计原则，各不同专业之间需要进行协同设计。因此，结构系统、围护系统、设备与管线系统和内装系统作为建筑整体的一部分进行集成设计，并统筹考虑材料性能、加工工艺、运输限制、吊装能力的要求。

建筑的内装系统宜选用具有通用性和互换性的内装部品。建筑的预制构件应采用标准化接口，部品接口设计应符合部品与管线之间、部品之间连接的通用性要求，并满足接口位置固定、连接合理、拆装方便及使用可靠。同时，各类接口尺寸应符合公差协调要求。

3 工厂化生产

装配式建筑的预制构件由专业工厂生产进行工业化生产，在很多关键工序上实现了由机器对人工的取代，从而从根本上消除了工人在生产过程中犯错误的机会。工厂生产设备相较于工人的现场操作具备更高的可靠性，因此，在传统施工方式中由工人技术能力、责任心等人的因素带来的质量风险和部分安全风险可以得到有效规避，可以做到质量可控并减小安全风险。工厂化生产较传统施工方式可以更精确地计算原材料的用量以及机械设备、人工的使用，可以做到生产环节的成本精确控制；在设备产能、原材料供应充足的情况下，构配件的生产计划可以准确排产，可以做到进度可控。

对工厂化生产，应做到如下要求：

生产建筑构件的企业，生产车间要合适，生产设备必须专业且实现自动化，并具备专业能力合格的生产、技术人员与管理团队，配备技术标准及质量、安全、环境保护管理体系。生产过程及管理宜实现信息化，生产工序宜实现流水化作业。

生产构件前，需要依照设计要求与实际生产条件制定生产工艺、生产方案，对构造比较复杂的构件和部品，还应该展开工艺性试验；其产品设计图以及构件的深化设计图需要经过批准，产品设计深度至少要达到生产、运输和安装等各项技术要求。

构件的生产企业需要配备可靠的质检控制体系和质量过程控制制度。建筑部品部件生产检验合格后，生产企业应提供产品执行标准的说明书、证明出厂检验合格的相关文件、产品质量保证书以及使用说明等资料。

生产单位宜配备具有可追溯性的编码标识以及信息化质量管理系统。

所有的部品部件在最终出厂前均需要进行适当的包装，防止部品部件在运输、装卸期间出现破损、变形。对超高、超宽、形状特殊的大型构件的运输和堆放应制定专门的方案。选用的运输车辆应满足部品部件的尺寸、重量等要求。

部品部件堆放场地应平整、坚实，并按部品部件的保管技术要求采用相应的防雨、防潮、防暴晒、防污染和排水等措施。

4 装配化施工

通过标准化设计，预制构件在工厂化方式生产后运输至施工现场，通过机械化作业安装实现装配化施工，变湿作业为干作业，保证建筑质量，减轻劳动强度，降低生产成本，减少环境污染，节约自然资源。

装配施工前需要制定完善的施工组织设计、合理的施工方案，其中包括构件安装方案与各个节点的施工方案，以及安装质量的管理方案和安全保障措施等。充分考虑塔吊位置，塔吊装置的选择以安全、经济、合理为原则，根据构件重量及塔吊悬臂半径的条件，结合现场施工条件进行调整，构件吊装过程中应定制施工保护措施，避免构件翻覆、掉落造成安全事故。

5 一体化装修

《装配式建筑评价标准》 （GB/T 51129—2017） 要求装配式建筑必须采用全装修。一体化装修需要遵循标准化设计、工厂化生产、装配化施工以及建筑主体与装修、设备三者的一体化原则。

一体化装修工程从设计到施工，包括监理需要由具备相关专业资质的单位分别承担，并要求形成的设计文件、施工文件、验收文件等各种资料必须完整。工程所用材料不但需要满足各项设计要求，还应该符合现行国标的规定，将绿色、环保的建筑装饰材料作为优选。

一体化装修的部品体系全都需要采用标准化、模数化、通用化的工艺设计，以更好地满足工厂化制造与装配化施工的相关要求，尽可能提高其通用，使其能够互换。部品体系应该保证具有集成化特点的成套供给，安装部品时需要符合干法施工的具体要求。

一体化装修工程的施工需要配备完整的管理体系，对安全方面、质量方面、环境方面进行监督管理，并配备相应的检验制度，采取合理措施控制施工期间对附近环境带来的危害与污染。工程正式开工前，承包方需要制定施工组织设计并编制各专项施工方案。装修工程施工方式主要是干法施工。

一体化装修工程在整个装修施工期间及验收交付前，需要采用切实可靠的措施，譬如包裹、贴膜、覆盖等，对容易损坏或易被污染的半成品、成品（地面、门窗等）进行保护。

6 管理的信息化和运用的智能化

信息化管理技术，是在整个装配式建筑产品的设计、生产、施工期间，需要通过BIM技术、物联网技术、云计算技术、工业互联网技术、移动互联网技术等各种信息化技术，使装配式建筑的生产过程实现工厂化、施工过程实现装配化、管理过程实现信息化。在装配式建筑产品整个生产期间进行深化设计，对管理材料、制造产品等各个环节严格管控，并对整个施工期间的产品进场、现场堆放、预拼装等诸多环节严格管控，在生产和施工期间实现信息共享，确保生产环节的产品质量和施工环节的效率，提高装配式建筑产品生产和施工管理的水平。

信息化管理和智能化应用适用于装配式建筑产品 （如钢结构、预制混凝土、木结构等） 整个生产、施工期间的大部分管理环节。

信息化管理和智能化应用主要内容包括：

配备工作管理的协同机制，规定协同工作具体流程和成果交付流转内容，并配备与之相符的生产、施工全周期信息管理平台，实现全面、彻底的信息共享。

深化设计：按照设计图纸根据生产制造要求配备深化设计模型，并确保模型流转到制造环节。

材料管理：通过物联网条码技术统一对物料进行标识，对各材料的“收、发、存、领、用、退”进行全程监控，实现仓储堆垛管理的可视化，对其质量进行多维度的追溯管理。

产品制造：对工作人员生产、工序、生产设备等进行统一编码，配备产品类型相应的自动化生产线，实现设备的联网管理，按要求参数执行工艺，并将生产状态及时反馈，在生产状态管理中实现可视化。

产品进场管理：通过物联网条码技术就可以追溯产品流转的全过程，能够在BIM模型里面按产品批次随时对产品进场进度进行查看，实现产品进场管理的可视化。

现场堆放管理：通过物联网条码技术统一对各在装配产品进行标识，对现场堆场进行合理的空间利用，对产品堆垛实现可视化管理。

预拼装施工管理：通过BIM技术模拟产品的预拼装过程，纠正并避免拼装中可能出现的误差，保证装配效率。

7 结语

综上所述，装配式建筑是一个系统的工程，只有管控好系统中每一个环节，通过对设计、生产、施工、运营等全过程的控制，方能实现装配式建筑绿色、节能、环保、质量高、建设速度快的优点。