装配式建筑应用与发展分析

孙彰蔚 覃建达 江永强

(广西科技大学 广西 柳州 545006)

当前我国经济发展速度逐渐提升,伴随着经济规模的逐渐扩大,城市化规模的扩张,城市劳动力人口的规模却不断萎缩。很多城市由于施工现场工作难度高,工作压力大,年轻人不愿意从事施工方面的工作,施工现场存在很多劳动力人口短缺的现象,施工人员老龄化现象严重。因此,施工管理人员既要解决施工现场劳动力不足的情况,又要改善施工现场劳动力成本高的问题,还需要不断降低施工现场的人工成本。在此背景下,不断推动装配式建筑的发展,提升生产的效率,符合时代发展的需求,促进建筑行业的健康可持续发展。

1 装配式建筑概述

装配式建筑的特点是具有广泛的应用场景,功能需求多元化,组件标准性强,部件之间安装难度低,不仅可以降低施工成本,还可以提高施工的整体效率。施工人员既要重视施工现场的组装工作,又要在工厂对部件进行批量化的生产,优化生产的整个流程。在材料准备阶段,工厂生产相关部件过程中,需要考虑建筑设计的整体强度,不断优化建筑设计的内容,降低经济成本,减少资源的浪费现象。很多施工企业最为关注的就是建筑材料的成本,而采用装配式建筑能够很好地降低材料成本。在组装现场中利用模块化的组装形式,可以大幅降低施工难度,减少施工的成本,尽量减少施工人员的数量,降低人力成本,缓解劳动力的压力。模块化施工可以根据施工的具体环境进行调整。这种施工形式对于环境的要求很低,能节约施工的时间,提高施工的效率,还能避免能源浪费。模块化的结构可以体现建筑的整体结构细节,通过变换各种组装形式能够贴合图纸设计的基本需求。模块单元要尽量贴合其他建筑的整体风格,要保证建筑形式的适应性。施工企业要严格按照技术标准设置合理的生产环境,保证各个构件的质量。预制化的装配式建筑具有较大的优势,缩短工期,能够减少不良天气对于施工现场的影响。施工企业不再需要在施工现场进行部件的制作,在工厂就能进行批量化的生产,可以保证部件的质量,减少施工现场消极因素的影响。施工人员可以用更快的速度进行组装工作,减少施工人员数量,提升安全管理工作的质量[1]。

2 装配式建筑在民用建筑中的应用与发展现状

当前我国民用建筑业主要生产模式还是钢筋混凝土现浇结构。这种生产方式较为简单,劳动力利用和资源材料利用效率不高,生产过程环境保护控制较为困难,对施工现场的管理也不容易。近年来,我国对民用建筑施工环保要求不断提高,民用建筑业转型升级呼声越来越大,民用装配式建筑迎来发展良机,根据住建部公布的数据,我国2016年到2020年全国范围内新开工装配式建筑面积逐年上升,呈现很好的发展态势(详见表1)。

表1 2016～2020年我国新开工装配式建筑面积

在2020年,全国新建的装配式建筑面积占全国新建建筑面积的20.5%,装配式建筑已然成为我国民用建筑不可或缺的重要组成部分。与我国装配式建筑发展起步晚,在民用建筑中的实际应用较少的现状不同,国际上发达国家对装配式建筑的发展大多起步早、发展早、应用成熟。在装配式建筑应用领域,美、法、日、德、丹麦、澳大利亚等国表现尤为突出,他们新建的装配式建筑面积,占新建建筑面积的比例较大,他们的装配式建筑发展已经达到了规模化、产业化的效果,充分将民用建筑建造环节朝着工业化方向发展[2]。

装配式建筑的并非新事物,追溯装配式建筑的历史,最早的装配式建筑其实在二战结束后就已经出现,这种建筑物具有较高的适应性,尽快提高建造的速度。但是施工现场会受到工作化程度的影响,相关设计理念也不成熟,要明确装配式建筑的发展方向。装配式建筑离不开框架的发展,要提高各个部件的灵活性,利用建筑装配的价值。随着信息技术的不断发展,工厂机械设备智能化程度提高,工厂的精准化模块生产成为了可能,进一步提高了仪器 的精度和强度。装配式建筑历经了多年的发展,已经形成了成熟的知识体系。但是发展至今依然存在着一定的问题。例如,信息计算模型不完善,数据分析的公式存在一定的问题,相关的构造形式不正确等。这些如果不及时对应,就需要进行重新设计。在图纸设计时还要关注信息技术对接方式,要将信息数据导入进去后需要引入人工,人工不是机器就会出现误差的情况。加上当前装配管理的水平较低,无法保持施工高质量进行,预制化虽然可以提高生产的效率,但是依然要关注装配式建筑的整体特征,要保持建筑物的整体风格。施工企业要保持装配管理的现代化,不断提高施工的整体质量。施工企业要关注参数化的设计思路,不断尝试新的方法和对策,利用参数的特性,把建筑的语言转化成信息数据,抽取相关要素进行有序的排列组合,整合有利因素,并将这些因素运用到施工实践中。装配式建筑具有可复制性的优点,施工企业可以根据不同的施工现场,不断优化零部件,将部件化整为零,有机地组合起来[3]。

4 装配式建筑应用与发展中存在的问题

3.1 普通群众对装配式建筑的认识不足

我国早在20世纪90年代前就开始探索装配式建筑的应用,进入90年代后,由于受限于当时装配式建筑设计能力、社会科学技术水平、预制构件制作的工业水平等,再加上当时钢筋混凝土现浇结构蓬勃发展,装配式建筑在民用建筑的应用中陷入低潮。再加上上世纪90年代和本世纪初正是中国房地产迅猛发展的黄金时期,这两方面因素的综合影响形成了我国现在普通居民对装配式建筑知之甚少的局面,这使得众多业主单位对使用装配式建造民用建筑意愿不强,不愿意在此方向上进行投资[4]。

3.2 和钢筋混凝土现浇结构相比装配式建筑建造成本较高

虽然如今装配式建筑的技术早已成熟,但是由于国内装配式建筑发展起步较晚,整个装配式建筑的设计、生产、运输产业并未形成规模,这种现状导致装配式的建筑对比钢筋混凝土现浇结构虽然减少了一些工序成本,但是总的建造成本还是较为高昂,两者相对比之下,装配式建筑建造成本在当下并无实际优势[5]。

3.3 装配式建筑的建造专业化程度高

装配式建筑的建造是各个生产环节紧密联系的生产过程,它要求相关参建单位要从根本上从钢筋混凝土现浇结构的建造上转变生产思路,它的具体表现有:①建筑设计标准化。②预制构件生产工厂化。③现场施工装配化。④结构装修一体化。⑤建造过程信息化。因此,装配式建筑的建造与传统建筑建造过程相比对各参建单位的专业程度、管理水平的要求更高,这种现状导致装配式建筑的建造存在较高的技术门槛,一定程度上制约了它的发展。

4 装配式建筑应用与发展中的要点

装配式结构具有节能环保、节约劳动力、建造速度快等优点,在我国民用建筑市场上的应用前景十分广阔。其发展终将是一个专业的过程,并不能完全依赖国家政策的推动,还要求众多社会资源投身其中,最终达成用社会需求推动产业发展,用产业发展带动装配式建筑发展,用装配式建筑发展最终服务社会的目的。

4.1 规模化产业链形成是装配式建筑发展的前提

装配式建筑的发展必须要使相关利益单位在经济上得到行业发展带来的红利,对于这个目标,可以从两个方面入手,一是要提高装配式建筑的使用功能,二是要降低装配式建筑的建造成本,而这两方面的诉求,都离不开装配式规模化产业链这个前提。只有形成设计、生产、运输、安装各环节产业化规模发展之后,装配式建筑的发展才有可能真真切切享受到工业化规模生产带来的高效率生产、低成本运输、高质量建造的好处。

4.2 从业人员的素质是装配式建筑发展的重要保障

装配式建筑的建造是一项非常专业的建筑活动,它涉及装配式建筑构件的设计、预制构件的生产、预制构件的运输、预制构件的现场安装等诸多方面,它对从业人员技术管理能力和实践经验要求很高。而当下中国整个建筑建造行业,面临作业环境艰苦、对从业人员数量需求大、从业人员流动性大、优秀年轻从业者流失严重等现状。要想培养装配式建筑建造的职业人才,可以从以下几个方面入手:①大学的专业教育要与社会需求实际接轨,不能把人才的教育培养搞成没有地基的空中楼阁建设。②企业要注重自有职工的职业继续教育活动,要有培养自有产业技术人员的意识,打通从业者的技能提升进阶道路。③相关利益单位要提高相关行业从业人员的待遇,尊重相关从业人员的劳动成果,提高从业人员的职业认同感。

4.3 充分利用BIM技术手段是装配式建筑发展的关键

装配式建筑各个施工环节的关联性特别大,在建筑过程中对信息误差的容错率特别低。2020年8月底住建部、工信部等部门联合发出《加快新型建筑工业化发展的若干意见》,将BIM技术和装配式建筑作为新型建筑工业化的信息化发展手段。在装配式建筑的建造过程中BIM技术的运用有以下好处:①深化建筑设计标准化。②BIM模拟安装,进行碰撞检测使构件设计更合理。③BIM模拟施工现场布置,推演施工过程协助施工组织计划科学设计。④BIM技术信息传输的完整性与高效性有助于参建各方信息交流,有利于各方的团结协作。

5 结语

在现在中国民用建筑工业化发展转型的关键节点上,装配式建筑的发展在政策支持上拥有得天独厚的优势,建筑企业应从社会大局出发,不在乎一城一地的得失,做好相关准备,投入相关资源,参与装配式建筑的发展之中,推动装配式建筑的发展与进步。广大建筑行业的从业者也要充分意识到建筑行业的发展日新月异,在从业活动中要不断接受新技术新工艺新的建筑理念,不能固步自封,自毁前程。