李 全 (太原中铁诺德置业有限公司,山西 太原 030000)
装配式建筑是指把传统建造方式中大量现场作业工作转移到工厂进行,在工厂加工制作好建筑构件和配件(如楼板、墙板、楼梯、阳台等),再运输到建筑施工现场,通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。装配式施工技术不仅可以解决环境问题,而且也能解决因施工作业空闲狭小对现场施工作业的限制,从而保障施工作业质量。研究装配式施工技术应用,对发挥装配式施工技术优势、促进房屋建筑施工技术发展创新有着重要意义。
装配式施工技术早在20世纪初就成了人们研究的对象,直至20世纪60年代中期,英国、美国和苏联首先对装配式施工技术进行了应用。目前,日本在装配式施工技术领域领先世界,这与日本的国情有着很大的联系。日本国土面积小,人口总数多,且大部分人口都集中在几个主要区域,人口的增长导致土地资源紧张,所以日本很多房屋都是在狭小的空间内完成施工。狭小空间内施工的难度在于现场作业效率低,因此,日本建筑行业引入了装配式施工技术。装配式施工技术主要以现场安装结构部件为主,结构部件提前在预制工厂中制造,施工时只需要将提前制作好的部件进行组合。随着绿色可持续理念深入人心,传统的高能耗和高污染建筑产业进入转型发展阶段,建筑行业再次将发展目标放在装配式建筑上,很大程度上推动了装配式建筑行业的发展。
装配式施工作业无须在施工现场进行复杂的技术操作,大部分施工内容都是将提前预制好的结构部件进行组装。建筑结构部件提前制作、现场施工作业内容较少,装修和主体工程同时进行,采用标准化设计方案,符合绿色节能发展要求,这些都是装配式建筑的主要特点,本文将围绕着这些特点进行分析和探究。
传统的建筑施工中,几乎所有的施工工序都是在现场完成的,因此对施工现场场地面积要求较高,如果场地面积较小,施工作业难度将会增加,施工效率因此降低。装配式施工技术解决了这个问题,建筑的外墙板、内墙板、叠合板、阳台、空调板、楼梯、梁、柱等结构都可以提前在工厂中生产,施工时结合现场情况,明确组装方案,并严格按照组装方案进行组装即可。表1为装配式建筑的结构类型。这种施工方案的优点在于能减少现场施工作业流程,即使施工现场的空间非常小,也能够高效完成施工作业。预制结构部件的安装需要借助吊装设备,施工时按照设计要求对各个部件进行组合即可,现场无须开展复杂的混凝土浇筑作业。此外,如果建筑结构受损,可以对受损的结构进行更换,这对延长建筑寿命起到了重要的作用。
表1 装配式建筑的结构类型
装配式建筑部件主要在生产工厂中制造,如果建筑工期较为紧张,可以通过多个工厂进行同时制造的方法解决这一问题。现场施工作业的主要内容是对各个结构部件进行安装,并将结构部件固定在一起。相比于传统的施工技术,装配式施工技术可以根据业主的需求设计施工程序,即使业主在施工中改变设计方案,也能根据设计方案变更施工方法,且对后续施工作业产生的影响非常小。现场施工作业内容减少对于提升施工作业效率和质量有着重要意义,例如,传统的施工作业现场施工环节众多,如果管理工作不到位,可能增加施工安全隐患,带来施工作业质量问题,而使用装配式施工技术则能够解决这一问题,有效地降低现场施工作业安全风险发生概率。
传统建筑施工需要在完成主体施工作业后,需要经过多个程序才能进行装修,因此整个施工作业的周期较长。但是,装配式施工技术则完全不同,主体施工结束后,进行主体结构验收即可开展装修作业。例如,安装建筑梁结构时,可以根据装修要求对房屋布局进行设计,等到将房屋部件安装在指定位置后即可对房屋内的环境进行优化。相比于传统的施工技术,装配式施工技术能够减少施工作业程序,缩短施工作业的周期,提高施工作业的质量。此外,由于装配式施工组装作业后的养护周期较短,因此,装修作业能够随着主体安装作业的结束即时开展,施工作业效率可以得到有效提升。
标准化设计是装配式施工的重要特点,与传统的施工作业相比,装配式施工对建筑结构部件的规格有着较高要求,在生产和制作过程中,必须严格保障建筑部件的尺寸和质量。制作结构部件时,受到制作工艺和生产环境的影响,建筑结构部件的尺寸会出现误差,如果误差较大,装配作业将无法顺利开展,而在传统施工环境下这一问题不会带来太大影响,这也是建筑验收结果与设计方案出现较大差异的重要原因。标准化设计的优点是可以根据业主需求更换建筑结构部件,从而满足业主的需求。此外,标准化设计方案对于提高建筑结构稳定性有着重要意义,也为管理部门提供了帮助。
绿色节能是建筑产业发展的重要主题,传统建筑产业能耗高、污染高,随着绿色节能理念深入人心,人们逐渐意识到建筑节能环保的重要性,因此有了许多绿色环保施工技术。装配式建筑施工作业主要在生产工厂中完成,生产和制作过程中产生的污染都可以针对性地进行治理,防止了污染物直接进入自然环境,从而实现了绿色节能发展。绿色节能发展目标的实现对于建筑产业转型发展有着重要意义,目前,我国对于装配式建筑产业的发展给予了高度重视,这也反映了其在绿色节能发展方面的优势。此外,装配式建筑现场施工程序较少,施工作业对环境的污染也因此进一步降低。
2015 年国家住房和城乡建设部发布了《工业化建筑评价标准》(GB/T 51129-2015),其中对装配式建筑提出了新的要求,这也意味着我国装配式建筑进入了新的发展时期。装配式建筑施工技术应用能够有效推动传统浇筑行业转型,为现代建筑产业发展提供重要参照。
建筑结构部件主要由生产车间制作。预制工程按照设计方案制作预制构件,经过检查达到标准的结构部件被运送到施工现场,在现场进行组装。预制结构部件主要为外墙板、内墙板、叠合板、阳台、空调板、楼梯、梁、柱等,如果使用建筑过程中发现部分部件存在结构问题,可以对相关部件进行更换。预制部件生产过程中需要严格控制部件的尺寸,如果尺寸误差过大将会对施工作业进度和质量产生影响。此外,预制结构部件时,可以由多个预制工厂同时开工,这样既能够提升制作的速度,也能提升建筑施工的速度。
预制结构部件主要通过吊装设备吊装到指定的区域,然后完成安装作业。吊装预制结构部件的关键是合理控制吊装速度,如果吊装过程中出现预制结构部件晃动幅度较大的情况,可能带来施工安全风险。例如,吊装时速度过快,建筑结构部件出现左右晃动,会产生垂直于吊索的分力,如果分力大小超过了吊索能够承受的极限,可能导致吊索被拉断,预制结构部件发生掉落,带来安全生产事故。因此,吊装过程中应采取缓慢吊装的方式,首先将预制结构运送至吊装绳索下部,在确保牢固的基础上缓慢地将预制结构吊起,然后运送到指定的位置。吊装过程中应疏散周围的人群,防止发生意外事故。
预制结构采用特殊的连接方式进行连接和固定,在进行固定时,应严格按照安装技术要求进行操作。安装时需要将外墙板、钢结构和空调板的连接处与主体结构相连,然后采用插筋固定工具进行固定。固定过程中应检查螺栓的牢固程度,如果发现螺栓松动,应及时对螺栓进行加固,防止对后续施工作业安全产生威胁。钢结构需要进行焊接,例如,在工厂中需要对钢柱以及钢梁采用埋弧自动焊焊接成型,焊接时需要控制焊缝质量,避免出现虚焊,焊接时应及时处理焊渣,完成焊接作业后应对焊接部位结构强度进行检测,只有符合焊接标准才能出厂。部分混凝土结构需要进行浇筑,应控制好浇筑质量,避免出现浇筑断层,导致建筑结构强度受到影响。
主体结构安装作业结束后,需要对其他小型结构进行组装,此时可以根据业主的需求选择针对性的方式。组装过程中应做好加固作业,例如,门窗组装时既要检查门窗与建筑墙体之间的牢固性,同时也要检查门窗的密闭性,防止安装过程中对相关工艺技术控制不到位而导致门窗结构受到影响。小型部件组装工艺相比传统施工作业,其流程更加简单,无需在现场开展大量的施工作业,只需要将结构部件运输到现场进行安装即可。从施工作业的效果来看,小部件组装作业难度较低,施工效率相对较高。
装配式建筑施工质量控制非常关键,因此,施工单位应针对整个施工作业进行控制,制定科学完善的管理措施,并对各项施工工艺的应用进行严格管理。想要保障施工作业质量,应从技术、管理和人员等多个角度入手,制定完善的施工质量控制措施,全面保障施工作业效果。
管理工作对于施工质量的控制十分重要,施工单位应制定科学的管理措施,保障施工作业质量。首先,应完善施工管理制度,施工单位可以采用精细化管理制度,对每一个施工作业环节进行精准控制,避免施工人员玩忽职守,推动施工作业顺利开展;其次,对施工管理方法进行创新,例如,应用BIM对施工作业进行管理,分析和研究施工中可能出现的问题,制定合理的解决措施,保障施工作业质量;最后,建立监督管理体系,引入第三方监督机构,通过监督和管理的双重约束实现对施工质量的控制。科学的管理措施能够为施工作业的顺利开展打下基础,确保施工作业按照既定程序有序开展,减少各类问题对施工质量的影响。
施工单位可以从以下方面入手对施工技术进行创新:①增加施工技术投入,施工技术的投入对于技术创新有着重要意义,为了推动装配式施工技术创新,施工单位应增加技术研发资金比重,为研发人员提供更加充足的研究资金,从而实现技术创新;②建立专门的技术研发机构,研发机构的建立能够为技术创新打下良好基础,推动装配式建筑行业不断发展。在技术研究方面,施工单位可以合作建立技术研究机构,通过技术贡献和资源整合的方式推动技术创新,从而更好地提高技术应用质量,减少技术缺陷对施工质量的影响。目前我国在技术创新方面依然有很长的路要走,这也是建筑企业需要格外关注的内容。
施工人员素养直接关系到施工作业的质量,目前我国缺少装配式建筑施工专业人员,因此施工作业质量会受到一定的影响。为了进一步提升施工作业质量,施工单位应不断地培养人才,提高施工人员的专业素养。例如,定期组织施工人员学习装配式施工技术,针对施工中出现的问题进行深入分析,制定科学的控制措施,提升施工人员的专业水准。此外,施工单位也要提高人才引进力度,通过提高薪资待遇等方式吸引人才,通过专业人才建立专业团队,这对于施工作业人员整体素养的提升也有着不可忽视的作用。
装配式施工技术对于现代建筑行业的发展产生了重要影响,因此,针对施工过程中存在的各种问题,施工单位应深入研究问题成因,分析其对施工作业造成的影响,采取合理措施对装配式施工技术进行控制,最大限度保障施工作业效果。施工单位也应引入BIM技术,利用BIM技术对装配式施工技术进行优化和管理,提升施工技术的针对性,减少技术缺陷对施工作业质量产生的影响,全面促进施工作业顺利开展。