装配式建筑的应用优势研究

刘文生　王莹

摘要：装配式建筑具有工期短、建筑工程质量高、生产安全性高、能耗小、施工成本低、适用范围广等特点，更加符合绿色发展观念。为进一步研究装配式建筑在现代建筑生活中的应用优势，以武汉军运会为例，分析了装配式建筑在武汉市应用的合理性、在军运会期间应用的合理性、以及武汉军运会对装配式建筑施工方式的相关特殊需求。得出了装配式建筑在武汉市具有特有应用优势以及更加符合军运会相关建筑理念等结论。

Abstract： The prefabricated building has the characteristics of short construction period， high construction engineering quality， high production safety， low energy consumption， low construction cost and wide application range， which is more in line with the concept of green development. In order to further study the application advantages of prefabricated buildings in modern building life， the Wuhan Military Games was taken as an example to analyze the rationality of the application of prefabricated buildings in Wuhan， the rationality of application during the military sports， and the specific requirements of the construction of prefabricated buildings related to Wuhan military transport. It is concluded that the prefabricated building has unique application advantages in Wuhan and is more in line with the relevant architectural concepts of the Military Games.

關键词：装配式建筑;武汉军运会;合理性分析;施工方式

Key words： prefabricated building;Wuhan Military World Games;rationality analysis;construction methods

中图分类号：TU318                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）05-0203-03

0  引言

我国传统的“粗放式”建设模式仍然普遍存在，传统现浇钢筋混凝土的建筑方式越来越不符合绿色发展观念 [1-2];另一方面，我国人口红利的优势逐渐消失，人口老龄化越来越严重，建筑行业劳动力供给严重不足。所以，以破坏生态环境谋求发展、以追求经济效益而忽视质量安全、以大量投入人力物力换取进度的工程建设模式亟待转型。装配式建筑[3]作为一种较为新兴的建筑模式，可以在很大程度上解决这些问题，更加符合绿色可持续、生态文明建设的发展理念，能够更好的建设资源节约型、环境友好型的两型社会，促进人与自然和谐相处。第七届世界军人运动会是世界性的大型综合型运动会，军运会的召开为我国的发展带来了很多新的理念，分析装配式建筑在武汉市军运会的合理应用，将为建筑模式更好服务人民生活提供更多新的思路。

1  装配式建筑在武汉市应用的合理性分析

建筑产业对于我国的经济发展产业起到了很大的促进作用，装配式建筑与传统现浇钢筋混凝土建筑相比具有更好的经济效益和社会效益。在此分析了装配式建筑应用于武汉市的合理性，并总结了武汉市进行装配式施工的特有优势，为装配式建筑在武汉市军运会期间的应用提供了理论保障。

1.1 地理环境分析

武汉市位于扬子地台北部，属亚热带季风湿润区，水热同季。降雨量一般集中在 6-8 月，夏季多雨且暴雨突发性强，多雨情况下现浇钢筋混凝土建筑难以施工，且暴雨突发会对现浇建筑中混凝土的水灰比造成较大影响，使得夏季施工的现浇建筑中混凝土的水灰比难以控制，且水灰比过高将影响混凝土的强度发展，造成混凝土的后期强度不达标。武汉市的夏季高温易造成养护中的混凝土开裂，在施工过程中现浇的钢筋混凝土构件易形成微裂缝，无论是在施工进度中还是在施工完成后，对房屋建筑来说都是很大的安全隐患。

装配式建筑是由预制部件在工地装配而成的建筑，而预制部件多在车间生产加工，部件的浇筑与养护等在室内即可完成，养护过程中受暴雨及高温影响小，且可人工调节养护湿度与温度，使预制部件强度更易达标。避免了武汉市夏季多雨高温天气对建筑物强度的不利影响。

1.2 社会政策分析

2016 年3 月，湖北省政府出台《关于推进建筑产业现代化发展的意见》，计划到2025 年全省混凝土结构建筑项目预制率达到40%以上，钢结构、木结构建筑主体结构装配率达到80%以上，2016 -2017 年，武汉、襄阳、宜昌先行先试，建成5 个以上建筑产业现代化生产基地，采用建筑产业现代化方式建造的项目建筑面积不少于200 万平方米，项目预制率不低于20%。2018-2020 年为推广发展期，采用建筑产业现代化方式建造的项目，建筑面积不少于1000 万平方米，项目预制率达到30%。2021-2025 年为普及应用期，混凝土结构建筑项目预制率达到40%以上，钢结构、木结构建筑主体结构装配率达到80%以上。相关社会政策的推出，使装配式建筑在武汉市的应用成为一种较大的趋势。

1.3 交通条件分析

武汉市是华中地区的交通枢纽，有多座长江大桥将各城区连同，市内交通便利，且水运交通发达，预制部件可快速运至施工现场，可大量节省预制部件运输时所需时间，是装配式建筑在武汉市应用的特有优势。

2  装配式建筑在军运会期间应用的合理性分析

2.1 建设工期分析

军运会召开前夕相关重要建筑的建設对工期要求较高，需要在较短工期内完成较大工作量，现取武汉市某住宅项目的住宅楼项目的建设工期进行对比。项目中一期是现浇式建筑，选取1号楼房;二期是装配式建筑，选取2号住宅楼。两栋住宅楼的建筑面积都是13445m2。1号楼比2号楼的结构部分施工工期多35天，装修部分施工工期多38天，总工期多73天。1号楼与2号楼工期节点对比如表1所示。

由此可见，相比于传统的现浇钢筋混凝土建筑的搭接脚手架、绑扎焊接钢筋、支模板、浇筑、养护、抹灰、保温、防水等施工工艺，装配式建筑不需要在施工现场中进行，很大程度上降低了建筑现场的施工强度，从而使施工效率有所提高，有效缩短了整体工期。装配式建筑相对于传统现浇钢筋混凝土建筑施工效率更高，工期更短，更适宜与军运会相关项目的施工。

2.2 建筑质量分析

军运会召开期间将面临更大的人流物流，与军运会相关的建筑物需要承担更大的动荷载，为保证军运会的正常召开，相关建筑需要具有更高的安全性。

装配式建筑相对于传统现浇钢筋混凝土建筑提高了工程质量。传统的现浇钢筋混凝土建筑在柱（剪力墙）、梁板、墙体砌筑以及楼梯阳台的施工时，总会由于模板受温度或拉结筋受力不均影响而变形，出现垂直度、平整度超标，甚至胀模、开裂等严重质量问题，而军运会期间武汉正处于气候转冷的季节，且转冷较快，传统现浇混凝土建筑在经受武汉夏季高温之后，在气温较快转冷时易产生上述问题，这为军运会的安全召开带了一定的隐患。装配式建筑的柱（剪力墙）梁板、墙体砌筑以及楼梯阳台可在预制厂提前统一做好，受外部环境影响小，从源头上克服了这些难以掌控的问题。且在装配式建筑各构件预制施工中，构配件按分解后的设计图纸统一预制生产，在施工现场吊装和组合拼接，具有更高的精准度。预制构配件精准度高，即表明材料配比、处理控制要求更高。装配式建筑的构配件都是预制生产厂集中生产，所以，每一个结构构配件的模板、钢筋等施工工艺更加快捷，从而能提高整个工程的质量水平，更能达到军运会期间工程的质量要求。

2.3 建筑施工安全性分析

武汉市及周边地区要在军运会召开期间、军运会火炬传递期间，组织开展督查检查、暗访暗查等活动，要对火炬传递沿线、仪式现场、住地等周边区域重点企业重点单位实行重点控制，督促有关单位和生产经营企业切实履行安全隐患排查治理主体责任，做到排查不留死角、整治不留后患，防止事故发生。因此，保证建筑施工的安全性对于军运会的正常召开是重要内容。

装配式建筑相对于传统现浇钢筋混凝土建筑生产更加安全。如表2所示，传统现浇钢筋混凝土建筑施工都需要在露天条件下作业，施工环境恶劣，现场施工人员往往面临着较大的安全隐患。装配式建筑的构配件提前在预制生产厂生产制作并预配好，再直接运输到施工现场，专业的施工技术人员只需要根据标准施工工艺流对这些构配件进行组合安装即可基本完成作业。在各构配件结合部位，只需要现场少量的浇筑混凝土，可以大大减少湿作业工程量，现场施工人员的露天作业时间减少，从而减少传统方式带来的各种安全问题。很大程度上为现场施工人员的人身安全提供保障，一定程度上也体现出了装配式建筑安全性高的优点。

2.4 立面整治与节能环保性分析

武汉市政府致力于创造城市街道和建筑整洁之美，以此打造军运会召开的优美环境，城市工地的施工，难免会造成建筑垃圾污染、噪声污染、扬尘灰霾、道路堵塞等问题，这与军运会期间立面整治与节能环保的主题相悖。因此，找到一种适合军运会期间应用的施工方法是一个亟待解决的重要问题。

如表3所示，将装配式建筑的能源消耗情况和废物整治工作量与传统现浇式建筑进行对比发现：装配式预制构配件工厂化加工中损耗的建材较少，与传统施工现场相比，降低了现浇作业的工作量，也因此减少了现浇噪音作业时间，并且在节约水资源和能源等方面取得了显著的成果[4];产生的废弃物明显减少，减少了填埋建筑垃圾的土地资源。因此，装配施工方式与传统现浇施工方式相比更加符合绿色建筑、节能环保的建筑施工理念，因此更加适合军运会期间的项目施工。

3  军运会对装配式施工方式的相关特殊需求

3.1 施工工艺需求

装配式建筑的构配件涉及预制厂生产制造、运输与物流、施工现场组合与安装、结合部位的现浇，PC构配件在预制厂的生产是一个标准的工业化过程，是对传统现浇施工工艺的标准化、模块化的工业化改造，通过PC构配件拆分形成模块化构件，蒸汽养护加快混凝土的凝结，流水线施工提高生产效率和各环节的标准化控制，最终实现军运会期间装配式建筑的施工工艺的规范化、模块化、标准化[5]。

在装配式PC构配件预制时，要严格控制蒸汽养护混凝土初期升温阶段的升温速率，减少混凝土孔隙生成，采取分段升温的方式，首先慢速率升温，之后逐渐加快升温速率，以此降低液相和气相出现热膨胀后产生的破坏性影响。

在PC构配件的运输时，首先要在低底盘平板车上安装专用运输架，内外墙板和PCF板等竖向构件多采用立体运输方案;阳台板、楼梯、装饰板等水平构件大多数情况下会采用分层的运输方式运输[6]，以此来减少PC构配件的运输损耗。

运到施工现场卸置指定位置后，应分类存放。预制构件物流运输企业保持与预制厂和项目部的长效联系，实时的将PC构件信息输出，保证项目部、预制厂、运输三方密切配合做好PC预制构件的安全质量监测工作。

施工时现场管理和技术人员按照施工组织设计、吊装方案，在指定作业区进行组合安装，配合有效的安全支撑。对构件里的钢筋进行张拉到符合设计要求固定，然后在灌浆孔进行压浆，待其达到设计要求，放张封锚固，接着后道工序。在柱梁板的结合部位（预制构件的上部）按照绑扎钢筋，支模板，浇混泥土的施工顺序做好结合部分，形成一个整体[7]。

通过上述装配式施工工艺的改进，形成一套符合军运会期间装配式建筑的施工方法，提供更高的工程质量和更高的装配式施工效率。

3.2 施工管理需求

装配式建筑通常涉及建筑5方，建设单位（甲方）、施工单位（乙方）、勘察设计单位、监理单位、供货单位，彼此密切配合完成建设项目。而军运会期间装配式建筑的管理需求将会出现一些新的变化。

建设单位必须响应国家有关军运会的号召，追求建设效率的同时，必须充分考虑其生态效益和社会效益[8]，为军运会的开展提供较好的市容环境。应当逐提倡更加“创新、协调、绿色、开放、共享”的建设理念，促进人与自然的和谐，可持续发展。就要求建设单位利用新的技术，BIM技术[9]对建设过程进行全方位的管控，力求实现资源利用的最大化，更好的进行军运会相关建设。对施工单位（乙方）的要求更加严格，施工管理和技术人员要求更高，机械化、信息化管理水平高。对勘察设计单位要求更高，设计要考虑的地基承载力、各构件的传荷载的方式、风载影响、抗震要求、材料性能、防水保温等因素的影响较普通的装配式建筑要有更加全面的检测。对监理单位要求更加严格，监理不仅要负责预制厂各种材料是否符合设计要求，还要对运输至施工现场的PC构件进行技术性能检验，是否符合设计要求;在施工过程中，对新的施工做法进行监督，以按照规范标准来施工;在施工完成后，对完成的工作量及时进行检测复核，检查满足设计规范要求。对供货单位要求也有一些变化，供货单位需要将大量的建筑耗材运送至预制生产厂，只有少量的建筑耗材运送至施工现场。材料比以前质量要求更高，尽可能多的使用绿色环保材料，减少对环境的破坏。预制生产厂需要大量的施工操作人员和机械设备，还须有专业素养高的设计图纸分解技术人员等，还需要有综合管理调配能力的人员进行管理指挥。大量的PC构件需要从预制生产厂运输到施工现场，这个过程涉及方方面面，对车辆、构件放置方式、路况、物流信息等要求比较高。运输到施工现场后需要宽阔的存放场所，组合安装时要求起重吊装、指挥、施工人员密切协调配合等。

3.3 施工人員需求

军运会期间装配式建筑的应用将带动武汉市的运输物流、信息化管理产业的发展，需要大量的运输和信息管理人才。施工现场需要更多技术掌握较强的吊装人员和指挥人员、监测人员以及管理调配能力更高的施工管理人员和BIM技术人员。预制生产厂还需要大量BIM技术人员，设计图纸分解能力的人员，信息技术管理人员等[10]。

4  结论

通过分析装配式建筑在武汉市应用的合理性、装配式建筑在军运会期间应用的合理性、军运会对装配式建筑施工方式的相关特殊需求，得到如下结论。

①武汉市的地理气候条件更适宜装配式建筑的应用;相关社会政策的推出，使装配式建筑在武汉市的应用成为一种较大的趋势;便利的交通条件是装配式建筑在武汉市应用的特有优势。

②装配式建筑较高的施工效率更适宜与军运会相关项目的施工;装配式施工方式更能达到军运会期间工程的质量要求;军运会期间使用装配式施工方式具有更高的安全性;装配式建筑更加符合绿色建筑、节能环保的理念。

③武汉军运会期间应用装配式施工方式在施工工艺、施工管理、施工人员等方面提出了新的需求。

参考文献：

[1]文林峰.大力推广装配式建筑必读——制度·政策·国内外发展[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[2]文林峰.大力推广装配式建筑必读——技术·标准·成本与效益[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[3]（美）K·普拉莫德·雷迪.建筑业主和开发商的BIM应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2016.

[4]刘占省，赵雪锋.BIM技术与施工项目管理[M].北京：中国电力出版社，2015.

[5]周兴.人口老龄化对我国劳动力供给结构的影响分析[J].中国农业银行武汉培训学院学报，2011（2）.

[6]阴宏敏，郭丽芳.人口红利消失背景下建筑业经济增长模式的转变[J].建筑经济，2015（6）：25-26.

[7]徐军.谈装配式建筑的优缺点[J].工程建设与设计，2018（5）：45-47.

[8]卫晓军.浅析混凝土装配式住宅建筑施工技术的优点[J].建材发展导向（上），2017（12）：78-82.

[9]郭娟利，冯宏欣，王杰汇，徐贺.基于BIM的装配式建筑绿色施工流程研究[J].建筑节能，2017（08）：214-216.

[10]宴远龙，李则明.混凝土装配式住宅建筑施工技术[J].企业文化，2018（11）：112-115.