我国预制装配式结构应用现状分析与推广措施研究
摘要： 预制装配式结构有利于保证建筑质量、节约建筑材料、提高施工效率、减少环境污染等优势，这已经得到建筑业界的广泛认可。现从我国预制装配式结构应用的案例入手，分析我国预制装配式结构应用中存在的问题，提出深入推广预制装配式结构的具体措施。
Abstract： It has been widely recognized by the construction industry that prefabricated structure will help ensure the quality of construction， save construction material， improve construction efficiency， and reduce environmental pollution.Now from the applications of prefabricated structure in China， this paper analyzes the existing problem， and puts forward specific measures to further promote the prefabricated structure.
关键词： 预制装配式结构；应用案例；应用现状；推广措施
Key words： prefabricated structure；applications；current situation；promotion measures
中图分类号：TU377 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）13-0115-03
0 引言
预制装配式混凝土结构是指事先在预制构件厂生产成型的混凝土构件，再到施工现场进行组装的结构形式，简称PC（Prefabricated Concrete Component），是实现建筑工业化的重要途径。我国20世纪五十年代就已经开始应用预制装配式结构，但由于当时技术水平有限，一些建筑未能经受住地震的考验，致使预制装配式结构的发展缓慢，直至九十年代预制板还在应用，但由于裂缝等原因，后全面被现浇混凝土结构所取代。
由于建筑工业化发展的要求，我国政府近年在极力推动预制装配式结构的应用， 2014年《装配式混凝土结构技术规程》开始实施。[1]2016年初《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出，“搭积木式”造房子、流水线上“生产”房子，能减少建筑垃圾和扬尘污染的装配式建筑将在未来中国得到推广，争取用10年左右时间，在新建建筑中应用装配式建筑的比例达到30%。[2]
各地政府也在极力推进预制装配式结构的应用，上海发布绿色建筑行动计划，规定2014年预制装配式建筑不少于25%；2015年不少于50%；2016年，原则上符合条件的外环线以内的新建民用建筑应全部采用装配式建筑。[3]北京发布政策，以容积率和住房面积奖励方式，鼓励采用预制装配式结构，对于积极推广应用的企业，在财政和融资方面给予优惠和倾斜。2015年深圳对新出让住宅项目和政府保障房项目必须采用产业化方式建造。
在当今建筑节能、环保、绿色、可持续发展的要求下，预制装配式结构的研究和应用又提上了日程，经过技术的结合和改进，预制装配式结构逐渐在一些建筑项目上采用，并取得了理想的效果。
1 国内预制装配式结构应用案例
随着预制装配式结构在国内的逐渐应用和认可，特别是近年在一些大中型项目中的积极应用，涌现出很多成功的案例，表1列举了预制装配式结构在一些项目中的应用，分析了预制装配式结构的使用情况和效果。
2 国内预制装配式结构应用现状分析
我国预制装配式结构起步较早，但全面应用较晚，预制装配式结构的研究开发、设计制造、施工安装近几年才逐渐发展起来。预制装配式结构在国内观望者多，需求者少，实施者少。随着建筑工业化的发展和我国节能环保要求的提出，预制装配式结构受到广泛关注。
2.1 预制装配式结构的优势
深入分析表1预制装配式结构应用案例，可以得出其应用优势如下：
2.1.1 保证建筑产品质量
在预制构件厂加工制作构件，加工厂的温度、湿度、操作平台平整度、模板、工具的质量容易保证，操作工人的技术水平也较现场施工人员熟练，加工材料如混凝土的配合比、骨料的级配、钢筋的质量、块体的含水量等容易控制，保证了预制构件的本身质量。
通过表1分析，不难发现我国现阶段全预制装配式结构还比较少，大部分都是主体承重构件（梁、柱）现浇，结合采用叠合板、预制墙板、预制楼梯、预制阳台等，主体结构的受力性能不受影响，建筑质量容易保证。预制墙板连同窗户作为成品，能最大程度的解决渗漏的问题，预制楼梯、外墙运到施工现场，也需要进行钢筋混凝土的搭接，现浇叠合楼板内都贯穿着钢筋，建筑物整体的安全性、防火性、耐久性有保证。
2.1.2 工业化生产节约材料、提高效率
预制构件在工厂工业化、规模化、集中化生产，便于材料的大规模采购和运输，降低材料的损耗，减少现场模板和脚手架的使用，节约了材料。减少现场支模、拆模的过程节省了工作时间，设计完成即可进行预制构件的批量提前生产，不用完成繁琐的绑扎钢筋、支模、浇筑、养护、拆模过程，现场安装加快了施工进度，现在越来越多的预制大中型构件（表1南京保障房中采用的整体阳台和整体厨房）和复合型构件（表1万科新里程预制保温墙带装饰板和窗户）更是极大的提高的工作效率，不受施工季节影响，据不完全统计，按照目前并未规模化的生产来看，预制结构比现浇结构的进度快30%左右，如果预制率高可加快施工进度50%以上，一栋三十层的高层建筑一年完工已不再是奇迹。
2.1.3 有利于节约成本
预制构件节约模板、脚手架材料，而预制构件厂的模板重复利用率高，批量生产和技术熟练减少了建筑材料在运输和加工过程中的损耗，现场安装减少湿作业节约水电，节约材料既是节约成本；预制成品质量好，保温、防渗有保证，降低能耗既是节约成本；工作效率高，施工周期短、现场施工人员需求数量少，使用预制装配式结构节约了劳动力，在我国现在逐步步入老龄化阶段，劳动力的不足和人工费的上涨形势下，节约了施工成本。但按照目前的并未规模化的生产和应用情况看，建设成本要高于传统建设方式的成本，大约每平方米多三四百元左右不等，待预制装配式结构大面积推广以后，可以有效节约成本。
2.1.4 减少环境污染
预制构件工厂制作，现场安装减少了施工现场对环境的影响，有利于环境保护。采用预制混凝土结构，现场混凝土浇捣、模板脚手架安拆、钢筋加工等产生的噪音减少了；各种建筑材料运输、装卸、堆放、施工产生的扬尘减少了；现场安装施工产生的建筑固体垃圾减少了；工厂加工木模板的使用减少了，保护了不可再生的森林资源；现场安装干作业增多建筑污水减少了。如表1通州区马驹桥公租房项目减少建造用水量60%以上、木材近80%、建筑垃圾约80%、沙尘和渣土分别减少38%与46%。在全国范围雾霾严重，绿色、低碳、环保理念的推动下，采用预制装配式结构，减少建筑噪音、扬尘、污水、固体垃圾，保护环境，已成为建筑节能环保发展的大势所趋。
2.2 预制装配式结构现存问题
2.2.1 设计深度不够
预制装配式结构设计和现浇混凝土结构设计从结构体系、基本模数、平面的定位方式、设计的指导思想等方面都存在着一定的区别，对设计技术的要求更高，现有的设计没有充分重视模数化和标准化的设计思想；对构件和装配节点的深化设计不够，构配件的标准化定型和装配节点的构造详图设计不完善，这些问题都会影响预制装配式结构的发展。[4]
装配式混凝土结构技术规程规定：“预制构件深化设计的深度应满足建筑、结构和机电设备等专业以及构件制作、运输、安装等各环节的综合要求。”[1]由此可见，深化设计要考虑到构件尺寸、纵向钢筋、箍筋、预埋吊件、临时支撑埋件、饰面、结合面、预留孔洞、预应力筋、保温层、预埋管线等。但是现有的预制装配式结构的深化设计好多都是预制构件厂和施工单位完成，需要二次深化设计，这是现存设计中需要亟待解决的问题。
2.2.2 预制工厂一次性投资高
预制装配式结构技术不完善，市场需求量不大，导致现有预制构件生产厂商不多，规模不大，产品类型不齐全。而要实现建筑工业化，必须要建设部品部件的加工厂，对于新建厂房的一次性投资要几亿元，这样巨大的开资对于任何一个企业都是一个巨大的压力，如果采购量有限，投资回收期会很长，而且预制构件以工业产品的形式进入市场需要征收较高的增值税，这也是制约了预制装配式结构全面推广的因素。
2.2.3 施工技术和管理水平有待提高
预制构件需要专门的预制加工厂进行生产、需要专业的运输及装卸队伍、需要专用的安装机械，从设计、制作、运输、吊装、安装等各道工序都要求较高的技术和管理水平。由于传统施工队伍已习惯于现浇施工方法，预制构件施工难度大主要在于预制构件体积大、质量重、吊装机械及吊装技术要求高；施工难点较多主要体现在预制构件的节点连接和防水处理要求高；施工精度要求高主要体现在预制构件尺寸要求高、安全防护支撑要求高、节点结合处理要求精度高；相比于现浇结构关键施工技术要求更高包括抗震要求、防裂要求、钢筋锚固绑扎要求等，所以无论从施工技术还是管理水平，应用预制装配式结构对于施工企业都是一个挑战，在企业走向建筑工业化的今天，施工单位要提高自身的技术水平和管理水平。
2.2.4 质量评定体系尚需完善
虽然《装配式混凝土结构技术规范》2014年开始实施，但统一的部品部件库一直尚未建立，影响规模化的生产和使用，各地也在陆续出台《装配式混凝土结构施工与质量验收规程》，但缺乏全国范围内的统一标准，装配式混凝土构件的制作、运输、吊装、安装缺乏统一的行业规范和标准，一些地方标准与国家规范有些地方不一致，所以从设计、施工、验收各方面质量评定体系尚需完善。
3 我国预制装配式结构推广应用的具体措施建议
预制装配式结构是建筑工业化发展的必然产物，具有建筑质量好、工业化程度高、施工周期短、对环境影响小等优点。建筑工业化要求设计标准化、构件定型化、施工机械化、管理信息化，完成设计、生产、施工的产业链操作体系，实现建筑节能、环保、可持续发展的方式。[5]为推动预制装配式结构在我国的广泛应用，提出以下几点建议。
3.1 政府推广，行业促进
预制装配式结构在我国大范围应用还处于初级阶段，好多企业和个人对此项技术还持观望态度，政府应加大对预制装配式结构应用的宣传和推广。国家有关部门应制定相应的激励和扶持政策，比如减收预制构件的增值税、奖励建筑面积、继续扶持建设预制构件厂等来支持新技术的应用。此外，政府还应当投入一定的科研资金，鼓励科研单位开展全预制装配式建筑及相关技术的研究工作。作为建筑相关企业，也应该意识到预制装配式结构是建筑工业化的必由之路，应该顺应国家产业化的发展方向，加大预制装配式结构的在设计、生产、施工中的应用，推动预制装配式结构的应用。
3.2 技术攻关，标准出台
目前国内设计单位较少在民用建筑中采用预制装配式结构，不重视标准化和模数化的设计方法，习惯于传统的设计方法，影响了预制装配式结构的推广。因此，规范标准化和模数化的设计方法，加强对设计人员的技术培训是当务之急。[6]
BIM即建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。BIM提供了一种交互式的预制装配式建筑虚拟设计平台，可针对每个预制构件，建立构件信息化系统。在构件制作、施工前对构件进行虚拟三维检讨，以期在制作和施工前发现存在的各种问题并予以解决。[7]应用BIM技术解决在预制装配式结构中存在的难题，相互促进，良性发展。
目前国内各相关专家关于预制装配式结构的研究很多，但研究总体不协调，重复性工作多，国家相关组织应该成立一个共同平台，综合国内研究单位和科研院所的技术力量，分工合作，分享研究成果，从而共同推动预制装配式技术的共同发展，尽快颁布全国统一标准的装配式结构规范、规程和标准。
3.3 政府标杆性项目带动技术的应用
加强政府项目在预制装配式产业化进程中的应用，通过在政府主导项目中采用建筑产业化的建设，有助于推动建筑产业化生产产品为市场所接纳，带动建筑产业化的发展，这在建筑业的改革方面早有采用，招投标工程应用、工程量清单计价应用、BIM技术的推广应用都是从政府项目率先实施，并取得良好效果。相信预制装配式建筑从保障性住房开始，继续扩大政府项目的积极应用，随着技术的进步，一定会逐步大范围推广。
4 结语
预制装配式结构是未来建筑工业化发展的必然趋势，我国的装配式结构应用尚处于起步阶段，其相关标准刚刚制定，建筑业各方还处于观望、学习和探索阶段。为了全面深入推广预制装配式结构的应用，政府应该加大装配式结构的宣传力度，采取各种鼓励和扶持政策，调动各个参与方的积极性。积极攻关技术难题，尽快出台技术标准和规程，并以政府工程作为试点，不断积累设计与施工经验，逐步推广预制装配式建筑的广泛应用。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.装配式混凝土结构技术规程[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.
[2]《中共中央 国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》2016，2.
[3]刘红梁.预制装配式建筑结构体系与设计[J].上海应用技术学院学报（自然科学版），2015（4）：357-361.
[4]戴超辰.我国装配式混凝土建筑发展的SWOT分析[J].建筑经济，2015（2）：10-13.
[5]王田青.住宅产业化暨预制装配式住宅结构体系的发展与问题探索[J].建筑安全，2015（1）：73-75.
[6]张龙飞，杨正.预制装配式结构在建筑领域的应用分析[J].江西建材，2016（1）：73-74.
[7]BIM技术在预制装配式住宅中的应用研究[J].施工技术，2012（11）：72-74.
