缪　英， 鄢　伟， 赵雪媛

(1. 四川大学锦城学院， 四川成都 611731;

2. 成都建工集团总公司， 四川成都 610014; 3. 四川大学建筑与环境学院, 四川成都 610065)



成都地区建筑工业化施工初探
——以绿地东村幼儿园建筑工业化项目为例

缪英1， 鄢伟2， 赵雪媛3

(1. 四川大学锦城学院， 四川成都 611731;

2. 成都建工集团总公司， 四川成都 610014; 3. 四川大学建筑与环境学院, 四川成都 610065)

【摘要】建筑工业化是建筑业转变发展方式的必然趋势,作为西部重要城市，成都也在积极探索建筑工业化的实施和发展。文章介绍了成都市首个新型建筑工业化示范项目——绿地东村幼儿园在建筑设计、构件预制、现场吊装、BIM应用等方面进行的建筑工业化探索。

【关键词】建筑;工业化；施工；发展；建筑业

1建筑工业化的起源

建筑工业化是指用现代工业化生产方式和组织管理手段代替传统的、以现场湿作业人力生产方式来建造房屋，也即是采用类似其他工业行业的生产组织模式，用工厂化、机械化、规模化手段生产建筑产品[1]。基于建筑业自身的很多特点，其工业化步伐比其他行业迟缓很多。第二次世界大战后，随着世界经济的恢复和发展，生产性和非生产性建筑的建设数量猛增而劳动力缺少，传统的建造方式已不能适应大规模建设的需求。形势迫使建筑业必须改变单件定制式生产、受外部环境和气候条件影响大、生产周期长等缺点。因此，适应大规模、高速度建设的建筑工业化技术体系应运而生(图1、图2)。

图1　国外大板建筑居住区

图2　盒子装配式建筑

2我国建筑工业化的发展

2.1我国建筑工业化的起源

相对于国外建筑工业化的发展，我国建筑工业化的起步更晚，直到20世纪50年代，预制构件才开始应用。由混凝土预制构件厂，按统一模数和标准设计生产的构配件，运到施工现场后，进行机械吊装建成建筑主体。优点是解决了人工在现场制作的缺点，工程施工速度加快。但不足之处是削弱了结构整体性，由于接缝处理不当而产生渗漏、隔热问题，结构形式和外观设计单调，使城市建筑缺乏特色和美感。20世纪70年代，混凝土装配式预制构件的应用与研究更加普遍，并研究开发了混凝土大板建筑体系、框架轻板建筑体系等，钢结构网架在大跨度空间结构中也开始使用。20世纪80年代，随着垂直运输机械化和混凝土泵的使用，使现浇混凝土技术的应用更为广泛。利用大模板和滑升模板的现浇混凝土的建筑结构也大量使用。预制装配式混凝土构件建筑由于结构的整体性、抗震性和墙体防水问题未能很好地解决以及堆放场地大、经济性问题等诸多原因，至20世纪80年代末，仅北方局部地区还在使用。20世纪90年代后，随着大量农村富余劳动力进入建筑业，建筑工程中以现浇混凝土结构应用较多，而预制装配式混凝土构件仅用于单层工业厂房和民用建筑的局部构件。轻钢结构、钢结构在工业厂房、仓库、住宅、商场等民用建筑中开始得到应用。钢结构自重轻，整体性、抗震性好，施工速度快，大大减轻工人的劳动强度，又具有环保、经济和美观的优点，建筑工业化开始向轻钢结构、钢结构方向发展。

2.2现代建筑工业化的发展

进入21世纪，随着我国社会的发展，城市化进程的加快，传统的建造方式给社会带来的高能耗和高消耗，严重阻碍了经济的循环发展和可持续发展。环保压力和成本压力两大因素倒逼建筑业向更高层次的建筑工业化方向发展。建筑业相关各方开始对新型建筑工业化的建造方式进行研究，并借鉴西方发达国家的经验探索。如黑龙江出台地方标准DB 23-T1400《预制装配整体式房屋混凝土剪力墙结构技术规范》，北京万科推出了“装配整体式剪力墙体系”和“复合外墙夹芯保温体系”，安徽合肥推广的剪力墙预制装配技术为德国西伟德预制夹芯墙板技术，上海万科引进日本技术在万科新里程、地杰等项目建造外挂预制墙板工程。2014年，天津首条“装配式住宅生产线”正式启动，该生产线将涵盖预制混凝土、自动输送、构件生产、仓储和物流配送等完整产业链，建成后每年可满足200×104m2建筑的建设需求[2]。

2.3成都建筑工业化现状

全国各地建筑工业化持续升温，成都作为我国西部最重要城市之一，也于2013年就已经开始对建筑工业化先期进行了研究，积极探索建筑工业化。2015年4月，成都市首个新型建筑工业化示范项目“绿地东村幼儿园”预制构件正式吊装安装；2015年5月，成都建工集团建筑工业化生产基地正式投产，标志着成都市进入建筑工业化的新时代。

3成都绿地东村幼儿园建筑工业化介绍

3.1工程概况

成都市绿地中心东村幼儿园项目，建筑层数3层，局部2层，建筑总高度10.25 m，总建筑面积3 433.88 m2。建筑结构为框架结构，基础类型为独立柱基础，抗震烈度为7度，抗震等级为2级(图3)。该工程在建筑工业化方面的探索，主要表现在建筑设计阶段、预制构件制作阶段、现场安装施工阶段、BIM与工业化的结合。

图3　绿地东村幼儿园方案效果

3.2建筑设计阶段的探索

同其他地区一般采用立面规整、平面规则的住宅项目作为建筑工业化试点不同，绿地东村幼儿园项目从设计初期开始就对建筑工业化提出了更为苛刻的要求。该项目分为两阶段设计，第一阶段仍为目前常规的二维平面建筑及结构设计，第二阶段再对其进行面向构件的分解和构件化设计。经设计及施工单位反复研究、论证，最终决定采用预制PC构件的建筑工业化技术。经优化、拆分后，具体的大板有外墙复合大挂板147块，大叠合楼板256块，大楼梯斜板8块(图4、图5)。

图4　外墙复合大挂板工业化设计

图5　大叠合楼板、大楼梯斜板工业化设计

在建筑工业化的进程中，建筑标准化与多样化是一对固有的矛盾，如何协调这一对矛盾，是衡量某一工业化建筑体系成熟度的重要标志。绿地东村幼儿园的设计，在探索如何既保证立面造型丰富、色彩多样、平面布局灵活、进退有度的幼儿建筑特征，又满足“重复使用最多的三个规格构件的总个数占预制构件总数的比例不低于60 %”这一建筑工业化的要求做出了积极的探索。

3.3预制构件生产阶段的探索

该工程工业化预制构件主要为：外墙复合大挂板147块，大叠合楼板256块，大楼梯斜板8块。这些预制构件均由成都市首个建筑工业化生产基地——成都建工集团建筑工业化生产基地生产。该生产基地拥有涵盖叠合板、内(外)墙板、预制楼梯、梁柱以及市政桥梁等全部PC部品构件的生产能力。目前含内墙板、外墙板、固定台座、钢筋加工共4条生产线，年产量约15×104m3部品构件，能满足150×104m2以上的建筑工业化工程的建设需要，是目前国产最大的、最先进的生产线之一(图6～图8)。

图6　成都建工工业化生产基地

图7　叠合楼板生产过程

图8　绿地东村幼儿园预制构件成品

高效、整洁、有序的工业化生产基地，必然能提供质量稳定、尺寸统一的预制构件产品。构件生产不再受天气和季节的影响，机械化程度显著提高，用工需求明显减少，工人劳动强度也得到了极大的改善。但是，一次性生产基地投入大，需要有大型吊装设备，在城市狭窄路上运输困难，预制构件成品保护的要求高，这些都是新型预制构件发展道路上遇到的困难。总结成都首个工业化建设基地的建成，若能规模化、成片化、标准化的进行房屋建造，势必能提高效益、降低造价，扬长避短的加速推进建筑工业化道路。

3.4现场安装阶段的探索

相对于传统的全现浇建造方式，工业化建筑的现场施工安装有以下的技术特点：

(1)传统工艺外墙施工都需要搭设脚手架进行湿作业施工，而采用外墙挂板可以提前在工厂内将外墙装饰面及保温做好，运至现场后直接进行吊装。这样一方面减少了现场的湿作业工作量，另一方面在做好室内临边防护的情况下，外架在主体完成后即可拆除，可减少钢管和扣件等周转材料的租赁费用。同时其装饰层的观感质量、外墙面砖、保温层的结构粘接强度得到大幅度提升，彻底杜绝了外墙面砖渗水、脱落等质量通病(图9)。

图9　传统面砖粘贴与工业化成品对比

(2)采用工业化施工，叠合楼板是在构建厂加工完毕后运至现场进行吊装，故只需在现场浇筑叠合楼板上几厘米现浇层混凝土。一方面减少了混凝土的损耗，另一方面缩短了现场浇筑混凝土的时间。同时，楼板底面光滑平整，可以实现清水混凝土装饰效果，也可大大减少装饰腻子、乳胶漆的用量。

(3)由于采用叠合板，楼板不需要采用方木与模板结合的方式支设底板，而采用可重复使用的方钢对叠合板进行支撑。方钢在使用中基本不会损耗，重复使用次数多；每块叠合板只需2根方钢进行支撑，相比传统方式采用方木支撑的情况，大大减少了施工强度和木材的消耗，实现了绿色低碳的施工生产。

(4)由于采用建筑工业化，将原来需现场作业的部分工作放在了构建厂，从而使现场的作业量和作业人员减少(表1)，这样便于项目上加强管控力度，提高了工程质量，减少了安全事故发生的几率。

表1　绿地东村幼儿园施工现场作业人员数量对比

(5)成品保护、运输、起吊、安装、连接的难度大。由于PC构件均有自重大、易碰损的特点。在施工过程中，其成品保护、运输、吊装、连接都需要制定专门的施工方案(图10)，对参与施工的各工种人员都要进行适应性培训，甚至开发专门的施工工具，以便配合这种不同于以往传统工艺的施工生产方式。

图10　绿地东村幼儿园工业化施工现场作业

3.5BIM与建筑工业化的融合探索

如何利用BIM技术上的优势，促进建筑工业化的发展，绿地东村幼儿园项目也进行了初步的尝试。新型建筑工业化需要实现施工安装装配化，传统做法需要人工记录、比对构件信息，工作量大且容易出错。绿地东村幼儿园运用BIM技术及构件身份编码体系，确保了信息传递的完整和正确及可追溯性。3D模型能够准确显示出构件应在的位置和搭接顺序，并在建模和其他阶段不断完善各构件的物理信息和技术信息，这些信息自动传递到虚拟施工软件中随时进行4D施工过程模拟，找出错误点并进行修改(图11)。

图11　运用BIM技术发现装配式构件与现浇构件的连接问题

建筑工业化作为一种新型的建造方式，新型建筑工业化在设计精度、构件部品生产、施工方法、项目管理上都有着更高的要求，以此达到全寿命周期价值最大化。BIM技术不仅仅在于纠错，其自身特点使得它在新型建筑工业发展的建筑设计标准化、构件部品生产工厂化、施工安装装配化、生产经营信息化、项目生产集成化五个方面均可以发挥其优势。

4存在的不足及思考

作为成都地区的首个示范性建筑工业化项目，其实施过程也暴露出诸多问题，留待在以后的应用中不断加以研究解决。

(1)建筑工业化的应用范围。受建筑工业化技术体系的先天性的制约，该技术并不是适应一切的“万能技术”，必然有其适用的范围。作为一种新的技术体系，有必要从技术上、经济上界定其应用范围，避免无谓的“为工业化而工业化”，盲目的追求其预制率。

(2)建筑工业化的设计技术。该项目的两阶段设计技术，还是传统的二维设计对三维化的建筑工业化设计技术的模拟，其技术框架仍然停留在现浇钢筋混凝土技术体系阶段。从生产组织形式来看，建筑工业化是一种全新的、非传统的技术框架体系，作为其核心配套的设计思想，包括设计技术都应显著区别于传统的二维平面设计方式，只有面向构件的技术规范、设计工具所设计的建筑产品，才是真正的建筑工业化。

(3)建筑工业化和BIM技术的融合。建筑工业化的基础就是BIM技术，其融合的程度，决定了建筑工业化的生命力。信息化、网络化已经在本质上改变了各行业的生产、组织及行为方式。作为传统行业的建筑业，面临着越来越复杂的功能、安全、技术、组织管理的要求，只有融合了BIM技术的建筑工业化，才能充分发挥其理论上的先进性，否则就是空谈。

(4)作业人员的转型升级。作为转型升级的一部分，建筑行业的从业人员也要转型升级。建筑业从业人员的思想观念、组织管理模式都应针对建筑工业化做一次整体“升级”，而不是“旧瓶装新酒”。

5结束语

绿地东村幼儿园项目作为成都首个新型建筑工业化示范项目，采用的是工厂预制PC构件、现场安装施工的建筑工业化技术路线，在建筑设计、预制构件、现场吊装、BIM应用等方面都进行了有益的探索。仅施工现场统计，采用工业化建筑模板的节约率达到了45 %，建筑方木的节约率达到了95 %，建筑混凝土浇筑时间降低率达到了41 %，现场的作业量和作业人员具有明显减少。目前，绿地东村幼儿园已进入施工尾期，即将正式投入使用。根据成都市政府的统一规划，以后大量的保障房、公共建筑将采用建筑工业化方式进行生产建设，在总结绿地东村幼儿园的经验的基础上，整合各种资源，成都必定会很快走上一条“又好又快”的建筑工业化之路。

参考文献

[1]刘建荣.建筑构造(下)[M].中国建筑工业出版社, 2013：174.

[2]汪中林. 湖北省建筑工业化发展存在的问题及其对策研究[J]. 长江大学学报：自科版，2015(5)：65-67.

【文献标志码】B

【中图分类号】TU741

[定稿日期]2015-09-10