绿色低碳环保背景下的装配式建筑技术探讨

文／张继合、王相 山东省建筑设计研究院有限公司 山东济南 250010

引言：

中国高速发展的经济状态已经缓慢的降低为中速发展状态，绿色低碳环保是一个通过扩大内需，拉动经济增长的重要手段，也是每个国家发展到一定程度所必须经历的过程。然而，由于部分人对绿色低碳环保的概念把握不清晰及推行措施落实不到位、管控不严等问题，造成了绿色低碳环保的发展远远落后于工业化发展。为了解决绿色低碳环保遗留下来的问题，加快建设基础建设与以人为本、高质量及可持续发展的理念并行，明显可以发现，传统建造方式所采用的现场浇筑混凝土的方式，具有施工粗放、质量保证难、施工工期长、环境污染严重等问题，已经不利于绿色低碳环保建设。因此，需要推出一门新的、符合新型绿色低碳环保建设理念的建造方式——装配式建筑。装配式建筑以其质量可监控、性能可保证、施工环境安全、建造效率快、节能环保低碳的优点，成为了中国建筑业中首推的建造方式。

在绿色低碳环保背景下，要推行装配式建筑发展，除了要解决发展装配式建筑的主要阻碍——成本问题，还要解决建筑业所面临的劳动力和技术工人短缺问题。只有解决了这两个问题，装配式建筑才可以健康长远的发展。

1、国内的研究现状

国内在新型绿色低碳环保和装配式建筑相比,装配式建筑发展现状及其在理念、技术、管理成本中遇到的问题，提出重点从装配式建筑在理念、技术、管理、成本等方面入手解决阻碍装配式建筑的突出问题，为发展装配式建筑、促进新型绿色低碳环保发展装配式建筑的发展在提高建筑数量和质量、加快产业转型升级、引导农民工技能提升、促进绿色低碳环保可持续发展的四个方面中表现出独特优势，有利于加快新型绿色低碳环保的推行。

通过研究建筑业劳动力与建筑业发展的关系，证实建筑业从业人数与建筑业的发展具有相互影响的关系，故建筑业的农民工数量对建筑业的发展的影响至关重要，要解决建筑业劳动力短缺问题，单纯靠增加建筑业劳动力数量是远远不够的，主要还是要留住农民工，发展农民工，提升他们素质和技术，提高劳动生产率，为建筑业的长远健康发展提供保障。

2、装配式建筑的特点

2.1 装配式建筑的内涵

装配式建筑是一种通过对建筑构件的预制，进而运输到施工现象进行组装的建筑产品。虽然其表述十分简单，但其对比于传统建筑，其建造过程的参与的企业单位要比传统建筑更多，因此在信息交流的复杂性，而导致装配式建筑的成本升高。装配式建造过程的参与的企业单位与传统建筑对比表，如表1所示。

表1 装配式建筑与传统建筑参与主体对比

在技术层面上，装配式建筑是采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用，把传统建造方式中的大量现场作业转移到工厂进行的现代工业化生产方式，是推动中国建筑业转型升级、实现新型绿色低碳环保发展、践行节能减排战略的重要举措。

2.2 装配式建筑的发展历程

中国的装配式建筑的发展起源于20世纪50年代。因当时候中国向苏联学习，故装配式建筑也紧跟苏联脚步，再加上，1957年北京所开展的八天时间建造四层楼的装配式 建筑的展示，让中国制造业感受到装配式建筑的优势，中国因此而开启了装配式建筑的发展。

国务院办公厅《关于大力发展装配式建筑的指导意见》（国办发「2016」71 号）文件明确提出发展装配式建筑，我国装配式建筑进入快速发展阶段，装配式建筑是有一个系统工程，由结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统四大系统组成，是将预制部品部件通过模数协调、模块组合、接口连接、节点构造和施工工法等集成装配而成的，在工地高效、可靠装配并做到主体结构、建筑围护、机电装修一体化的建筑。

装配式建筑是我国建筑结构发展的重要方向之一，它有利于我国建筑工业化的发展，提高生产效率节约能源，发展绿色环保建筑，并且有利于提高和保证建筑工程质量。与现浇施工工法相比，装配式结构有利于绿色施工，因为装配式施工更能符合绿色施工的节地、节能、节材、节水和环境保护等要求，降低对环境的负面影响，包括降低噪音、防止扬尘、减少环境污染、清洁运输、减少场地干扰、节约水、电、材料等资源和能源，遵循可持续发展的原则。装配式混凝土建筑宜采用建筑信息模型（BIM）技术，实现全专业、全过程的信息化管理。

2.3 装配式建筑与传统建筑对比

正是国家经济需要快速发展的时候，大量的农民进城，对住宅需求量大，虽然原现浇式建筑的发展已经较为成熟，但因其的建造速度慢，远远不能满足市场对建筑的需求。同时，装配式建筑正处于探索阶段，其成本的控制难度远远大于现有的成熟的现浇式建筑，故建筑企业的前期转型意愿积极性不高，但为了经济的发展，政府只能大胆推行甚至强制推行装配式建筑。政府通过政策的完善、经济补贴、设立专门的咨询和研究部门，并且还加大研究力度，不断出台相关规范，严格要求按标准规范生产与施工。

装配式建筑主要特点是标准化，标准化可以使预制构件的拆分、设计和生产的效率更快，避免因为构件的错误拆分、深化设计而导致模具的多种多样，有利于生产效率的提高。模数化使构件与构件之间的通用性增强。模数技术的提升，有利于提高装配式建筑建造的施工效率，从而提高装配式建筑的经济效益。

装配式建筑属于产业信息交互较高的建筑方式，装配式建筑企业供应链是指以总承包商为核心，由总承包商、供应商、制造分包商、施工分包商和业主围绕建设工程项目构成的一个主要涵盖设计、制造、装配关键过程的建设网络。若是其材料的制造、构件配供应、现场建造、建筑装修等都形成了工业化生产，其大批量的材料工厂化生产、生产线的生产管理、标准化设计以及室内生产不受天气影响等优势不仅降低了装配式建筑构件的采购成本，而且还降低了生产成本及时间成本。

装配式建筑是我国国情发展所需，虽有不足但是随着国家政策扶持，技术的不断进步，装配式应用比例也逐年提高，不断凸显其优势。

2.4 门窗预制

在传统的建筑施工过程中，通常是将门窗工程作为一个独立的分包工程，且都是在主体施工完成之后，在装修阶段才开展门窗的施工，在传统的施工流程当中，门窗的施工进度及施工质量会对建筑整体项目的施工进度及质量产生影响。而在应用装配式建筑技术之后，能够有效的简化门窗的安装过程，建筑构件的预制加工过程中，可以进行整体的门窗加工，这样整个建筑结构的整体性得以提升，能够有效防止出现门窗渗漏等质量问题，且整体预制技术可以同步门窗施工及建筑主体施工，使得整个建筑项目建设速度得以提升，在保证质量的基础上能够有效缩短施工工期。

2.5 成套装配

在实际的开展装配式建筑施工的过程中，可以根据用户的实际需求，在生产车间中就对一些构件进行预制，所有混合料的配比是根据实际施工要求来确定，能够保证构件的质量满足客户的实际需求，从而有效避免因构件不合格所导致的质量问题。且在施工现场开展施工时，主要是对这些构件进行组装，能够大大提升施工效率，降低施工难度。对于客户来说，可以在样板间中挑选合适的构件，之后由工厂的流水线负责相关构件的生产，这能够很好的满足客户的人性化需求，具有施工效率高、速度快、且施工费用低等诸多的优点。

2.6 防水保温

传统的建筑施工方式当中，建筑工程的防水与保温会直接对施工质量及运行质量产生影响，而采用装配式建筑技术，不管是建筑的防水还是保温都是在工厂中流水线标准化生产，且在建筑外墙及屋面构件的加工过程中能够同时将保温层与防水层加工，这样防水层与保温层与建筑主体结构具有良好的完整性，那么建筑物的防水保温效果能够有效提升。此外，整体式的加工方法能够有效简化后期施工工艺，促使后期施工速度的有效提升，这对于建筑业的绿色低碳化发展是非常有利的。

2.7 管线预埋施工注意要点

在装配式建筑结构施工图纸设计过程中，技术人员应对装配式建筑结构的使用需求有全面的了解，具体选择何种类型的构件应考虑到不同的受力情况。尤其是在管线预埋的施工过程中，应确保所安装的管线构件满足工程建设标准，并要强化与生产工程的沟通，保证生产工厂以及相关技术人员能够严格按照实际生产需求来调整构件，尽可能的降低施工误差，确保预制构件的整体性。此外，装配式建筑结构的主体受力应保持均匀，尽可能的确保管线预埋的合理性。在设计设计阶段就得确保电气、水管洞口等预留的点位、槽盒等正确无误。

2.8 钢结构施工注意要点

为了能够有效提升装配式建筑结构的承载力与稳定性，在开展相关设计方案的设计过程中，应对钢结构施工因素予以充分的考虑，对装配式建筑结构开展施工阶段验算，防止施工过程中发生侧向弯矩失稳等问题，并要对各个支撑点的距离进行计算，对侧向支撑点予以科学设置。尤其是在钢结构节点的设置过程中，应对装配式结构自身所承受的风荷载与地震荷载予以充分考虑，以便于选择科学合理的衔接方式将各个结构组装起来。

2.9 混凝土构件施工要点

在装配式建筑结构设计过程中，应对混凝土预制与浇筑范围、构件承载力等予以综合考虑，结合实际施工要求对精准定位各个构件的衔接部位。在拆分装配式剪力墙结构的设计过程中，为了确保墙体拆解过程中墙体规整化，通常会将剪力墙设置为T 形，从而有效降低拆解难度，并能够有效防止各类突发事件。此外，还需要充分考虑构件安装环境、存储环境、运输环境等方面的问题，确保后续施工能够顺利开展。

2.10 外墙脚手架对于构件的要求

在装配式建筑结构开展施工的过程中，所必不可少的一项安全措施就是外墙脚手架，常用的脚手架类型有悬挑架、落地架、附着式升降架等，在多层建筑开展施工过程中，最为常用的是落地脚手架，通常不会对建筑构件造成影响。在高层级建筑施工过程中，最为常用的是悬挑架，附着式升降架在各类工程中都具有良好的应用，能够为工程施工提供良好的附着受力点。在开展装配式建筑结构单件及连接点设计的过程中，应对不同作用力大小及方向予以综合判断，防止为后续施工留下安全隐患。尤其是需要考虑脚手架作用力对于装配式建筑结构预制构件造成的影响，防止因脚手架的附着力导致预制构件的变形或者是直接破坏。此外，在实际开展施工的过程中，若是应用到其中机械、塔吊等大型设备，若装配式建筑结构的高度大于设备最大承受高度，就需要应用附着架将装配式结构与垂直运输设备联系起来，这也提示在开展装配式建筑结构设计时，应对其中器械附着处强度予以综合考虑。

3、绿色低碳环保背景下关于装配式建筑发展的建议

3.1 政府方面

政策上，完善装配式建筑推行的政策制度及经济激励措施。因为我国装配式建筑都发展得较晚，在政策推行过程中，由于地方政府缺乏实践经验，难以找到适合自身特点的装配式建筑推广政策，所以需要地方政府从自身特点出发，完善其城市的装配式建筑推行的政策制度。同时，也因为是在装配式建筑发展初期，技术体系不成熟，构件的生产、运输、安装成本所受到的影响因素较多从而导致装配式建筑的成本过高，可以通过土地、财政、金融及税收等方面进行经济性的激励政策推行。

措施上，引导企业实行总承包模式发展，避免因设计、构件生产、运输、安装之间的脱节，而造成大量的人力物力的浪费，从而达到节约资源，降低成本的目的；完善标准规范，加大科研投入，研发成熟通用的技术体系；通过建立专门的咨询及监督机构，对装配式建筑的质量进行把控；整合装配式建筑产业链资源，培育一批集装配式建筑设计、生产、施工一体化的龙头企业，加速对科研成果的转化能力，带动装配式建筑发展。

3.2 社会方面

提高消费者对装配式建筑的认知，让他们感受到装配式建筑更能满足他们对住宅的舒适度、美观、空间优化等要求，并且其通过合理的设计及对构件质量的严格把控，能减少光、热能源的消耗，除此之外，其建筑材料的使用也满足绿色、低碳的生态可持续发展要求。

3.3 企业方面

优化预制构件设计、生产环节。根据国家出台的构件的标准化文件规定，合理拆分构件，避免因构件的拆分不合理，而增加构件的安装难度，建筑质量达不到要求，从而影响到成本的控制。在预制构件深化设计中，通过BIM 技术的可视化及预制构件的模拟施工，减少设计过程中的错误、缺失、碰撞出现的概率，提高设计的速度及质量，降低设计成本及项目时间成本。在生产过程中，根据生产线的生产特点和生产合理安排构件的生产顺序，提高机械及模板的利用率，从而达到降低成本的目的。

科学合理规划运输工具及路线，降低构件运输成本。由前文可知，运输距离、运输设备的而选择与二次搬运是影响构件运输成本的主要因素，故可以通过选择项目较近的构件生产工厂和选择最优路线及运输时间点，避免交通及施工场所问题所引起的时间成本及二次搬运费的产生来减少构件运距的费用。此外，根据构件的尺寸、数量、类型等科学合理的选用运输工具，可以减低该项目租用运输设备的价格，从而降低构件在运输成本的投入。

引进先进的管理技术，降低构件安装成本。在装配式建筑安装过程中可以通过引入先进的管理技术，例如BIM 技术，通过该技术的可视化来进行构件安装的模拟施工，避免出现实际施工中构件安装次序混乱和安全隐患等问题，有利于构件安装效率的提高以及对施工人员人身安全的保护。

提高建筑业对劳动力的吸引力和稳定性。提高农民工的生活、工作环境质量及社会保障，注重其专业培训。目前，建筑业已经出现了明显的劳动力缺失问题，前文已经通过对建筑业的行业特点及农民工的择业意愿分析，了解到农民工对生活、生产环境的需求。因此，必须要对建筑业的生活、工作环境社会保障进行改善是吸引农民工选择进入建筑业的前提，通过加强对农民工的专业培训，不仅能提高他们的自身文化素质，提高其自身的竞争力，而且还能提高其在构件生产和安装工作的安全性和施工质量以及劳动效率。故注重对农民工的专业培训有利于提高建筑业劳动力的稳定性及经济效益。

结语：

综上所述，在推行新型绿色低碳环保发展的背景下，建筑业的供给侧结构性转型已经十分紧迫，装配式建筑的发展是必然的。目前装配式建筑在发展中遇到的成本问题阻碍及建筑业劳动力缺失问题，可以通过政府政策的出台及行动上的任务的、社会消费者对装配式建筑的认知、企业对构件的设计、生产、运输、安装和劳动力进行了相应的措施建议，实现装配式建筑及建筑业的长远稳定发展，从而推动新型绿色低碳环保的发展。