劉濤濤

[鴻廈建設(shè)工程（上海）有限公司，上海 201100]

0 引言

近年來(lái)，裝配式建筑的發(fā)展取得了很大的進(jìn)步，并正處于創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。周楊等[1]認(rèn)為裝配式建筑具有良好的時(shí)效性、生產(chǎn)施工成本低、建筑垃圾廢料較少、施工靈活、人員作業(yè)更安全、質(zhì)量與精確度高等特點(diǎn)。賀瑞芳等[2]認(rèn)為裝配式建筑形式在施工過(guò)程中不易受到來(lái)自室外環(huán)境的影響，所以可以有效提高建筑的安全可靠性，從而縮短建設(shè)工期。孫玉芳等[3]指出裝配式建筑全過(guò)程的質(zhì)量管控的重點(diǎn)在于嚴(yán)格控制構(gòu)件出廠質(zhì)量，應(yīng)避免由于設(shè)計(jì)原因及預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)質(zhì)量缺陷導(dǎo)致的后續(xù)施工質(zhì)量問(wèn)題；施工過(guò)程中加強(qiáng)施工組織與過(guò)程管理，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)部位進(jìn)行重點(diǎn)檢驗(yàn)，強(qiáng)化全過(guò)程質(zhì)量管理。胡林[4]在裝配式建筑的成本控制的基礎(chǔ)上認(rèn)為傳統(tǒng)建筑成本控制方法在裝配式建筑中并不適用，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致裝配式建筑施工成本控制結(jié)果精確性不足控制成為難題。本文根據(jù)裝配式建筑的特點(diǎn)以及裝配式建筑全過(guò)程的質(zhì)量管控、成本控制等內(nèi)容，提出了基于工藝成本控制的研究在裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)中的應(yīng)用。

1 裝配式工藝設(shè)計(jì)概要

鑒于本項(xiàng)目為廠房改造項(xiàng)目，在原有的框架結(jié)構(gòu)、屋頂已經(jīng)完成基礎(chǔ)上，屋面的主管道也已經(jīng)完成，而屋面的AHU 系統(tǒng)以及防雨小室的施工為本次需要改造的內(nèi)容，需要對(duì)防雨小室進(jìn)行施工，對(duì)穿防雨小室的管道進(jìn)行安裝以及封堵。

1.1 采用傳統(tǒng)新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)工序及特點(diǎn)

如果使用傳統(tǒng)的防雨小室施工技術(shù)為：框架梁板柱→填充墻砌筑→管道安裝→粉刷→屋頂做防水處理→屋頂防水保護(hù)層→管道處封堵→四周膩?zhàn)优俊鈮ν苛?。傳統(tǒng)濕作業(yè)工藝會(huì)導(dǎo)致整個(gè)施工周期長(zhǎng)、工序多，各工序間需要必要的技術(shù)間歇時(shí)間，且隨著主體結(jié)構(gòu)的沉降，框架結(jié)構(gòu)的防雨小室也很容易產(chǎn)生裂縫、粉刷砂漿產(chǎn)生空鼓的質(zhì)量通病，給業(yè)主使用帶來(lái)很大影響。

1.2 采用新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)工序及特點(diǎn)

框架鋼柱鋼梁安裝→屋頂夾心巖棉板安裝→墻面夾心巖棉板安裝→收邊收口→屋頂防水施工→防雨水管道封口打膠。整個(gè)工序不需要特別的技術(shù)間歇時(shí)間，施工工期短，不容易產(chǎn)生質(zhì)量通病，且防雨材料采用柔性防雨材料，后期不會(huì)因?yàn)橹黧w沉降而產(chǎn)生影像，整個(gè)外觀整齊美觀。

鋼柱鋼梁在不涉及承重結(jié)構(gòu)的前提下，預(yù)制下單、快速搭建、交付、使用，為自飾面墻板建立支撐載體。圍護(hù)墻體屬于非結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件，因而在材質(zhì)上具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、防火、防銹、耐久的特點(diǎn)；在施工上為干式工法、模塊化程度高、快速裝配、易于搬運(yùn)、靈活布置的特點(diǎn)，同時(shí)相較于傳統(tǒng)施工更能減少人工投入，減少現(xiàn)場(chǎng)建筑垃圾，降低施工周期，節(jié)約成本[5]。

本項(xiàng)目的防雨小室均不標(biāo)準(zhǔn)，外形尺寸均不一致，所以在深化設(shè)計(jì)前期就提前采用BIM 技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化建模，找出每個(gè)防雨小室的相似點(diǎn)，多次與機(jī)電工程師進(jìn)行溝通，在滿足管道安裝的前提下，建議防雨小室的梁柱截面尺寸一致或最小，盡量使構(gòu)件的種類越少越好；同時(shí)，在深化設(shè)計(jì)階段，通過(guò)BIM建模，構(gòu)件連接節(jié)點(diǎn)模擬等多次和設(shè)計(jì)溝通，最終完成模型結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算，與設(shè)計(jì)院一起成功拆分獨(dú)立單元，且構(gòu)件的種類很少，控制了成本，并且統(tǒng)一出了構(gòu)件詳圖、清單明細(xì)，最大地利用了構(gòu)件的使用。

2 裝配式工藝設(shè)計(jì)的成本考量

裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的成本設(shè)計(jì)考慮是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，它涉及多個(gè)因素。

（1）材料成本，裝配式鋼結(jié)構(gòu)主要使用鋼材，因此，鋼材的價(jià)格是影響成本的主要因素。由于鋼材的價(jià)格受到多種因素的影響，包括市場(chǎng)需求、生產(chǎn)成本和全球市場(chǎng)動(dòng)態(tài)等。

（2）設(shè)計(jì)成本與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、安全規(guī)定、連接細(xì)節(jié)、運(yùn)輸限制等。

（3）預(yù)制和組裝成本，預(yù)制和組裝是裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這些過(guò)程需要在工廠進(jìn)行，并且需要極強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)和設(shè)備能力。

（4）運(yùn)輸成本：由于預(yù)制構(gòu)件需要在工廠和施工現(xiàn)場(chǎng)之間運(yùn)輸，運(yùn)輸成本受到距離、構(gòu)件的重量和尺寸、道路狀況等因素的影響。

（5）安裝成本，安裝是裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工的最后一個(gè)階段。雖然裝配式結(jié)構(gòu)的組裝一般比傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)施工方法更快，但安裝過(guò)程中仍然可能會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題[6]?？偟膩?lái)說(shuō)，要降低裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的成本，可以考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)、提高預(yù)制構(gòu)件的精度和效率、優(yōu)化運(yùn)輸和安裝過(guò)程，以及實(shí)施有效的維護(hù)計(jì)劃等途徑。本項(xiàng)目在實(shí)際實(shí)施過(guò)程中，對(duì)防雨小室的傳統(tǒng)做法與新型裝配式做法做成本分析對(duì)比分析，如表1 所示。

表1 傳統(tǒng)工藝成本估算表

通過(guò)綜合考慮決定采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的濕作業(yè)法施工，通過(guò)深化設(shè)計(jì)、商務(wù)詢價(jià)、節(jié)點(diǎn)溝通、成本核算，同樣按照外形尺寸計(jì)算，本項(xiàng)目由直接損失變成高價(jià)值的項(xiàng)目。同時(shí)為進(jìn)一步節(jié)約成本，采用BIM 進(jìn)行模擬深化，構(gòu)件在BIM模型深化時(shí)，根據(jù)鋼材的特性，合理利用屋面坡度的設(shè)置，最大化地利用材料，如表2 所示，比如鋼材為6m 一根的方管，在模型深化時(shí)，盡量把材料按照整根去考慮尺寸下料，材料使用率更高、更經(jīng)濟(jì)。

表2 新工藝成本估算表

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工進(jìn)度把控

裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工進(jìn)度把控是項(xiàng)目成功實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。為確保施工進(jìn)度，本項(xiàng)目采取以下措施：

（1）精細(xì)化項(xiàng)目管理：通過(guò)制定詳細(xì)的施工計(jì)劃，明確各階段的目標(biāo)和任務(wù)，確保施工進(jìn)度與計(jì)劃相符。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程中各環(huán)節(jié)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，確保項(xiàng)目按期完成。

（2）優(yōu)化施工工藝：針對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)，優(yōu)化施工工藝，提高施工效率。例如采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)快速裝配技術(shù)，降低施工周期，減少現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)確保工程質(zhì)量。

（3）強(qiáng)化人員培訓(xùn)：對(duì)施工人員進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)，提高施工人員對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的掌握程度，確保施工順利進(jìn)行。

（4）溝通協(xié)調(diào)：加強(qiáng)各參建單位之間的溝通協(xié)調(diào)，確保設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等各環(huán)節(jié)的順利銜接，降低施工過(guò)程中的矛盾和問(wèn)題。

（5）安全管理：加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理，確保施工過(guò)程中的安全問(wèn)題得到及時(shí)處理，避免安全事故的發(fā)生。

通過(guò)以上措施，本項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)了裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工進(jìn)度把控，確保了工程質(zhì)量和安全。同時(shí)，項(xiàng)目在成本控制方面取得了顯著成效，為本項(xiàng)目的裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供了有力支持。而傳統(tǒng)的濕作業(yè)法施工由于各道工序之間必須有技術(shù)間歇時(shí)間，導(dǎo)致施工周期會(huì)很長(zhǎng)[7]。

4 裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工把控

裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工把控是確保項(xiàng)目成功實(shí)施的重要環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目在施工過(guò)程中采取了以下幾個(gè)方面的把控措施：

（1）深化設(shè)計(jì)：在項(xiàng)目前期，通過(guò)BIM 技術(shù)進(jìn)行精細(xì)化建模，提前預(yù)測(cè)和解決施工中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，確保設(shè)計(jì)合理、施工順利。同時(shí)，與機(jī)電工程師充分溝通，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，降低施工難度和成本。

（2）預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)：嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)，確保構(gòu)件質(zhì)量、尺寸精度及連接節(jié)點(diǎn)的安全可靠。在生產(chǎn)過(guò)程中，加強(qiáng)對(duì)原材料、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量檢測(cè)的監(jiān)控，確保預(yù)制構(gòu)件的合格率。

（3）運(yùn)輸與吊裝：根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，制定合理的運(yùn)輸方案，確保預(yù)制構(gòu)件安全、高效地從工廠運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)。同時(shí)，采用先進(jìn)的吊裝設(shè)備，提高構(gòu)件的吊裝速度和安全性。

（4）現(xiàn)場(chǎng)施工：在施工現(xiàn)場(chǎng)，加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全教育和技能培訓(xùn)，確保施工過(guò)程中的安全。同時(shí)，優(yōu)化施工工藝，提高施工效率，降低施工成本。

（5）質(zhì)量檢測(cè)與驗(yàn)收：在施工過(guò)程中，嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和重點(diǎn)部位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控。在項(xiàng)目完成后，進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收流程，確保工程質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和規(guī)范。

（6）施工協(xié)調(diào)與管理：加強(qiáng)各參建單位之間的溝通協(xié)調(diào)，確保設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等各環(huán)節(jié)的順利銜接。同時(shí)，對(duì)施工過(guò)程中的矛盾和問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，確保項(xiàng)目進(jìn)度不受影響。

通過(guò)以上措施，本項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)了裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的施工把控，確保了工程質(zhì)量和安全。此外，裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在提高施工效率、降低成本、減少建筑垃圾等方面也取得了顯著成效。這與傳統(tǒng)的濕作業(yè)法施工相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，為裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域的推廣應(yīng)用提供了有力支持[8]。

本項(xiàng)目預(yù)先根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采樣BIM 建模，精準(zhǔn)測(cè)算出需要使用的鋼柱鋼梁尺寸、圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下料長(zhǎng)度、收邊收口的形狀及規(guī)格尺寸，直接出量，減少現(xiàn)場(chǎng)切割打磨的作業(yè)時(shí)間，降低材料使用的風(fēng)險(xiǎn)，工廠下料誤差在2mm 內(nèi)；然后根據(jù)防雨小室大小，提前工廠化預(yù)制完成結(jié)構(gòu)，施工周期短，無(wú)技術(shù)間歇時(shí)間；圍護(hù)結(jié)構(gòu)因?yàn)橐迅鶕?jù)出墻管道的大小、位置完成預(yù)制編號(hào)下料，現(xiàn)場(chǎng)燕尾釘直接打入，施工快捷，無(wú)風(fēng)險(xiǎn)；收邊收口可以完美地把防雨小室的陰陽(yáng)角收邊完成，保證圍護(hù)墻板的陰陽(yáng)角方正且避免被水浸濕；屋頂防水施工采樣1.5mmPVC 柔性卷材，可以有效抑制因主體沉降產(chǎn)生的收縮，防水效果好，最后在管道出墻處采用異形收邊件進(jìn)行有效封堵，保證洞口不漏水。

5 裝配式鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)

5.1 前期的深化設(shè)計(jì)

在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于機(jī)電管線眾多，包括風(fēng)管、橋架、消防管、工藝?yán)鋮s水、工藝循環(huán)水等管道，就對(duì)各個(gè)專業(yè)進(jìn)行BIM 模擬，可以對(duì)管道進(jìn)行優(yōu)化，在空間足夠的情況下，采用了共支架、共預(yù)留洞口等措施，合理分布。這樣既實(shí)現(xiàn)了防雨小室的精準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，又對(duì)各個(gè)專業(yè)進(jìn)行了碰撞檢查，提前規(guī)避的問(wèn)題；又優(yōu)化了設(shè)計(jì)，節(jié)約了建筑成本。

5.2 構(gòu)件精準(zhǔn)化出圖及編號(hào)

在構(gòu)件深化過(guò)程中按照已經(jīng)確認(rèn)的相關(guān)尺寸及數(shù)據(jù)進(jìn)行BIM 建模，采用數(shù)據(jù)化信息用BIM 直接出構(gòu)件加工信息，同時(shí)在圖紙上根據(jù)防雨小數(shù)進(jìn)行構(gòu)件編號(hào)，這樣構(gòu)件廠會(huì)精準(zhǔn)配料，且現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)是按照編號(hào)進(jìn)行執(zhí)行，速度快，不容易出差錯(cuò)。

5.3 收邊及封堵

本次防雨小室設(shè)計(jì)做了收邊的精度設(shè)計(jì)，包括墻體四個(gè)陽(yáng)角的收邊、屋頂四周墻板的收邊、導(dǎo)墻上的收邊、出墻面管道上的收邊，收邊的設(shè)計(jì)及施工是關(guān)系整個(gè)防雨小室是否漏水的關(guān)鍵。

6 傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)主要指標(biāo)對(duì)比

結(jié)合本項(xiàng)目的傳統(tǒng)施工做法與裝配式施工做法做了施工對(duì)比，整體評(píng)估下來(lái)，如表3 所示，輕鋼結(jié)構(gòu)防雨小室施工各項(xiàng)指標(biāo)均比傳統(tǒng)框架防雨小室施工優(yōu)越。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是目前流行的一種新型建筑方式，不管是整體的鋼結(jié)構(gòu)主結(jié)構(gòu)還是裝配式鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物，都是一種快速、靈活、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安全的結(jié)構(gòu)模式，并且從業(yè)主使用效果來(lái)看，采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)筑物很容易控制屋面漏水、影響設(shè)備及機(jī)電系統(tǒng)使用的質(zhì)量問(wèn)題，是一種很好的技術(shù)創(chuàng)新，也是未來(lái)的主流趨勢(shì)。

表3 傳統(tǒng)工藝與新工藝比較

7 結(jié)論

本研究圍繞裝配式鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中工藝成本控制的應(yīng)用展開(kāi)，以百隆三期聯(lián)合廠房改造項(xiàng)目為實(shí)證案例，進(jìn)行了全面深入的分析。研究結(jié)果顯示：

（1）裝配式建筑的成本控制與傳統(tǒng)建筑成本控制方法在精度和維度上存在差異，表現(xiàn)出明顯的不同特點(diǎn)。

（2）通過(guò)對(duì)比分析工藝施工的成本，裝配式鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)在建筑施工中展現(xiàn)出了有效降低總體成本的優(yōu)勢(shì)。

因此，在成本與工藝的雙重考量下，裝配式鋼結(jié)構(gòu)成為實(shí)現(xiàn)質(zhì)量卓越化、成本最優(yōu)化、工期最短化以及節(jié)能環(huán)保最佳化的重要方式之一，對(duì)于具體項(xiàng)目的實(shí)施具有重要的指導(dǎo)意義。