预制装配式建筑施工技术研究与应用

摘要：当前，国内外建筑行业对装配式建筑工程施工技术都正进行着深入研究，是适应市场经济和社会生产发展的必然趋势。装配式建筑是一种采用模块化设计、工厂化制造、现场车间式装配、机械化施工程度很高的新型建筑方式。建筑的主体结构体系与部品体系分离，使建筑具备结构耐久性，室内空间灵活性以及部品可更换性等特点，同时兼备PC构件工厂生产效率高，低能耗，高质量，受季节影响小，现场安装的施工速度快等优势。结合我公司承建的长沙市河西先导区洋湖蓝天保障房一期工程的施工项目，进行施工技术和应用研究。

关键词：预制装配式建筑、工厂化制造、现场车间式装配、机械化施工、提高施工进度

随着整个社会工业化、机械化、信息化进程的加快，中国经济的持续发展，未来社会对建筑产品的建造将会朝着高品质、少污染、可持续的规模化方向发展。传统手工操作式的建筑生产方式已经不能满足对建筑产品的这种建造需求，实现建筑工业化是解决问题的必要途径。现浇混凝土结构体系存在的缺点阻碍了其建筑工业化生产的实现，而预制装配式房屋将真正实现建筑从“建造”向“制造”的转变，是实现建筑工厂化的有效途径，把房屋拆分成各种构件（柱、墙、梁、板、楼梯等），在工厂进行预制生产，再在现场通过必要的节点连接、局部现浇拼装成整体的装配式结构。

预制装配式建筑是近几年来建筑行业中提出的新概念，它是将新型的装配式建造技术和可持续技术相结合起来的新型建筑。这种建筑既符合国家住宅产业化和建筑节能减排的要求，同时在制造和使用过程中完全颠覆传统建筑的做法，必将给建筑、建材业带来一次新的革命。

一、预制装配式建筑的起源和发展现状

装配式建筑的理念起源于欧洲，在20世纪初就开始引起人们的兴趣。人们提出传统的房屋建造工艺应当改革，应该由专业化的工程成批生产可供安装的构件，而不是把全部工艺过程都安排到施工现场完成。英、法、苏联等国首先作了尝试。1851年伦敦建成的用铁骨架嵌玻璃的水晶宫是世界上第一座大型装配式建筑。

我国建筑装配化思想形成于20世纪50年代，国内在借鉴前苏联和南斯拉夫的经验基础上，开始在全国建筑业推行标准化、工厂化、机械化，大力发展预制构件和预制装配建筑，提出了自己的建筑工业化之路。以预制混凝土构件为例，从20世纪70年代初到80年代中期，预制混凝土构件生产经历了大发展时期，但总体说来，那个时期我国的预制混凝土建造技术比较落后，一方面由于唐山地震中大量预制混凝土结构遭到破坏，使人们对预制结构的应用更加保守；另一方面，国内的预制混凝土构件存在着跨度小、承载力低、延性差、品种单一等诸多问题。这些也严重阻碍了预制混凝土结构在我国的发展。

而到了21世纪的今天，装配式建筑工艺的发展为多元化，技术不断成熟，近十多年来，预制混凝土结构得到了长足的发展，一方面预制混凝土结构的应用越来越广泛、研究更加深入；另一方面人们发现其潜力还待进一步挖掘，尤其材料工业的发展、加工机具的进步为其提供了很好的条件。比如，高性能配筋大大改进了预制构件的性能，纤维复合筋和环氧涂层钢筋等可以有效地提高结构的抗裂性和极限承载力，改善结构的耐久性。高性能混凝土在提高混凝土预制构件的耐久性方面也大有作为。同时我国的建筑机械行业也得到了巨大的发展，通过引进、消化、吸收，迅速缩小与国外先进水平的差距。随着市场需求的增加，现在的装配式建筑在室内功能的保证、建筑外观的设计、整体建筑的安全性能方面更是得到了大幅度的提升。预制混凝土结构在西欧、北美的应用相当广泛，在亚洲日本处于领先地位。在美国，预制混凝土结构发挥着其它体系无法替代的作用。

二、预制装配式建筑的技术特点

传统现浇混凝土结构体系施工，从搭脚手架、支模、扎筋、到混凝土浇筑，多数工作由手工劳动完成。现浇混凝土结构现场施工存在着：噪声大，粉尘多；模板周转材消耗大；施工人员多，手工劳动多，劳动强度大，且熟练程度要求较高；施工速度慢，建设周期长，受自然条件影响大；混凝土外观及内在质量控制难；现场的建筑材料浪费严重等缺陷。预制装配式建筑技术与传统方式相比，具有以下特点：

1、模块化设计。装配式建筑的建筑设计以建筑模块为基本的设计单元，通过各类模块间的组合，形成不同建筑的外形。对于同一个空间，不会受到传统建筑承重墙或分隔墙的限制，采用可装配的内隔墙对大开间进行灵活分割，创造出不同的空间布局，实现设计多样化。

2、工厂化制造。建筑部品的标准化和工厂化是实现建筑工业化的基础。部件的尺寸参数成套的统一起来，减少建筑部件的类型和规格，形成标准化的部件，提高部件的互换性、通用性。

3、装配化施工。传统建筑以现场湿作业为主的建造方式，装配式建筑的主要部件在工厂预制运输到现场，通过专用工具吊装，并由装配工将各部件连接起来，不存在传统建筑大规模的湿作业和各类专业工种。

4、可持续制造。主要体现在：采用工厂化生产形式，建筑的非承重部件可拆卸更换，建筑部件的生产、装修100%在工厂完成；集成化的建筑节能设计，将建筑节能融入到建筑中，如采用轻质保温墙板、热回收的空调系统等，减少建筑生命周期内的能耗。建筑可异地重建等。

三、预制装配式建筑的快速施工技术

结合我公司承建的长沙市河西先导区洋湖蓝天保障房一期工程的施工任务，对预制装配式建筑快速施工技术进行研究和应用。

“长沙市河西先导区洋湖蓝天保障房项目”一期工程位于长沙市岳麓区洋湖片区，东起地铁三号线（待建），西临坪塘大道，北接连山路（代建），南至三环线。本工程包括1#～6#楼，每栋楼地下室1层、地上26层，建筑总高度75.4m，总建筑面积142498m2。合同金额3.23亿元。本项目标准层采用等效现浇框架-剪力墙结构体系，该体系的竖向承重结构体系柱、剪力墙采用现浇方式（外侧剪力墙均采用外侧叠合板与剪力墙叠合现浇），水平结构体系则采用由叠合梁和叠合板组成的叠合现浇楼盖体系。如下图所示：

预制装配式建筑快速施工是通过施工系统协调运转而达到的。一般的工程进度、质量、安全、建造成本等是工程管理的控制目标，它们之间是相互联系，相互作用的，是不可分割的整体，缺一不可。而影响施工系统的主客观因素、约束条件以及工程质量、安全、建造成本等，都是快速施工的影响因素。鉴于工程设计，项目施工管理的组织管理模式，施工组织设计、建筑物的体型，PC构建的生产供应方式等快速施工的影响因素，因此预制装配式建筑快速施工应首先应满足如下前提条件：

1、保证工程的标准和质量。快速施工必须达到和满足工程质量标准，如：工程等级、规范要求和技术要求等。

2、保证工程安全。快速施工要满足工程本体的安全，并保证人身、设备安全。

3、保证建造成本的限额。为快速施工增加的投入限制在预控的成本范围内。

在满足上述前提的条件下，施工主体在施工组织管理过程中主要通过预制装配式建筑施工管理技术来实现快速施工。根据预制装配式工法施工流程的要求，项目部采取必要的进度技术措施来满足施工系统快速作业的时间要求：

（一）、装配式工法施工流程图

（二）、快速施工技术措施和施工管理措施

1、满足施工系统中的施工资源，明确施工对象和环境在施工系统中所必需的施工时间；

2、满足施工系统中空间冲突所必需的串行工序施工时间；

3、消除和减少施工系统管理技术中不必要的时间和重复时间，如及时决策，缩短信息传递和处理时间，减少返工等；

4、争取潜在的时间。施工设备的生产能力是既定的，但施工设备是由人工操作的，而且施工中也有很多手工作业的工序，如吊装就位作业、节点现浇作业等，所以应通过物质和精神激励发掘人的潜能而提高施工速度。在满足空间、减少冲突的条件下，也可以通过增加施工资源争取潜在时间，如并行作业、工艺再造等；

5、适当考虑工程风险和不确定性因素的时间对施工进度的影响，并采取技术措施和施工管理措施予以减少或消除。

通过工程施工时间的叠加，该项目现场施工系统基本满足了上述时间要求，达到了预制装配式建筑快速施工的目标。

四、结束语

住宅产业是发展循环经济、建设资源节约型社会的重要领域，必须通过技术创新，大力发展预制装配式建筑施工技术，走新型工业化的发展道路，转变当前粗放型的住宅建造方式，采用现代工业化的生产手段建造住宅。才能达到住宅建设的高效率、资源综合利用率高、环境负荷低的目标，实现住宅的高质量、高品质、全寿命。

预制装配式建筑在建造模式、施工速度、工程质量以及可持续性等方面均有着传统结构体系无可比拟的优势。虽然装配式建筑还处于起步阶段，仍然面临着许多问题，如结构体系理论研究，配套部品的兼容性、制造成本、专业设计和施工人才缺乏以及国内技术规范的缺失等。但从长远来看，它符合建筑产业化生产和可持续发展的方向，将促进建筑领域生产方式的巨大变革。