預制裝配結構的機電安裝配合策略

[摘 要]裝配式結構的出現與應用在節能環保，降低成本等方面具有的優勢使其在建筑行業的應用越來越廣闊，而機電系統直接決定著建筑物的使用功能，機電安裝工程的地位非常重要，在預制裝配式建筑持續深入發展的背景下，二者之間的配合成為當前研究的一個熱點。本文簡要介紹了預制裝配結構的概念，特點及其分類，對建筑機電安裝工程進行分析并提出了預制裝配結構的機電安裝施工技術特點及其施工中存在的問題，最后對預制裝配結構的機電安裝配合的具體策略進行探討分析，以期對當前建筑工業的發展提供參考依據。

[關鍵詞]預制裝配結構;建筑機電安裝;配合策略

文章編號：2095-4085（2019）12-0103-05

1 相關概念

1.1 預制裝配結構

1.1.1 預制裝配結構的概念

預制裝配結構所使用的建筑構件事先在工廠制作完成后在施工現場經過一系列專業操作來裝配形成的建筑。從現階段建筑行業的發展趨勢來看，預制裝配結構已經成為重要方向之一，對促進建筑工業化，提高生產效率，節約能源以及環境保護具有非常重要的作用。傳統建筑行業采取的是現澆施工工藝，占地面積大，能源消耗高，環境破壞嚴重，而預制裝配結構的出現與應用極大地改觀了這一局面，其綠色施工工藝對促進建筑行業的綠色可持續發展效果明顯。

1.1.2 預制裝配結構的種類

當前預制裝配結構主要有預制裝配式混凝土結構，預制裝配式鋼結構和預制裝配式木結構三類。首先，預制裝配式混凝土結構現階段在建筑行業應用較為常見，通過事先將鋼筋和混凝土在預制加工廠進行加工澆筑而成為特制的建筑構件，之后將達到預定規格，性能的構件運送到施工現場進行拼裝，在施工現場通過對預制構件預留的疊合層，節點等部位進行現澆混凝土，焊接或機械連接而形成完整的建筑整體。其次，預制裝配式鋼結構是指建筑用的鋼結構在出廠前按照建筑工程設計方案來進行加工制作成型，直接應用到建筑工程以滿足建筑物使用功能，但鋼結構應用容易出現保溫隔熱性能不佳，墻體開裂，板材拼縫處理難等問題。最后，預制裝配式木結構是指木質建筑構件通過工廠化加工后直接應用到木質建筑當中，大多是低樓層住宅建筑中應用較多，在大型城市商業住宅中應用的局限性較大。由于預制裝配式鋼結構和木結構在具體的應用中存在著種種局限，在大型商業住宅，公寓，寫字樓等建筑中的應用不多，本文主要基于預制裝配式混凝土結構進行研究分析。

1.1.3 預制裝配結構的特點及其應用優勢

一是預制裝配結構的多數建筑構件在工廠制作完成，在施工現場進行組裝，連接，固定等施工技術相對簡單，施工迅速，周期較短，時間成本投入較低且效益高。二是建筑用構件，尤其是混凝土結構提前實現了成型和養護，節約了物資成本，而且滿足出廠使用條件的構件對環境氣候的適應性強，能夠在絕大多數條件下進行施工。三是預制裝配結構不同于傳統的現澆作業施工，其施工造成的揚塵，噪音污染小，極大地降低了建筑施工對環境造成的破壞，符合綠色環保與可持續發展的要求。四是預制裝配結構使用的構件具有相對統一的標準化制作要求，其規格，性能能夠滿足不同建筑類型的需要，對建筑設計的優化提供了支持，可以最大限度地減少不合理的資源和能源消耗。

1.2 建筑機電安裝

1.2.1 建筑機電安裝的定義

建筑機電安裝是指將已經生產的機電設備及其必要的附屬配件在建筑施工現場經過具體必要的施工過程安裝到預定位置上，通過一系列的調整，試運行等程序以滿足建筑物使用功能。建筑機電安裝是一項大型的系統性工程，貫穿于整個建筑工程之中，是確保工程質量及其使用性能的關鍵，直接影響著建筑工程預期社會效益和經濟效益，而由于現階段建筑工業化發展帶來的一系列挑戰對建筑機電安裝工程提出了更高的要求，必須要對建筑機電安裝工程進行必要的改進以滿足建筑工業化發展的要求。

1.2.2 建筑機電安裝的內容

當前，建筑機電安裝工程的主要包括以下幾個類別：建筑電氣安裝工程，電梯，建筑給排水及采暖工程，通風空調安裝，智能建筑系統安裝等。一是建筑電氣安裝工程的內容包括室外電氣，變配電室，供電干線，電氣動力，電氣照明安裝，備用和不間斷電源安裝，防雷和接地裝置安裝等，這些建筑電氣的安裝與應用對確保建筑物功能完備意義重大。二是電梯安裝，現代大型建筑里電梯承擔著非常重要的功能和作用，電梯安裝包括電力驅動安裝，液壓電梯安裝，自動扶梯安裝等內容。三是建筑給排水及采暖工程，主要包括室內給水和排水系統安裝施工，室內熱水供應系統安裝，室內采暖系統安裝施工，室內給排水管網安裝施工，供熱鍋爐及輔助設備安裝等，給排水與采暖工程與人們在建筑物中居住，工作或生活息息相關。四是通風空調安裝，現代建筑物的通風與空調系統是確保人們正常工作，生活的必須構成，包括送排風系統，防排煙系統，防塵系統，空調新風系統，制冷設備系統等。五是智能建筑系統安裝，隨著科學技術的進步，智能化設備的不斷出現使得建筑智能系統越來越成熟，其廣泛應用極大地改善和提高了人們的生活品質，促進了工作效率的提高，其主要施工安裝內容包括通信網絡系統，辦公自動化系統，建筑設備監控系統，火災報警與消防聯動系統，智能化集成系統，小區智能化系統等。

1.2.3 建筑機電安裝的特點

一是建筑機電安裝涉及到的學科和專業技術類別非常多，不同的建筑機電安裝工程類別所需要使用到的專業技術，機械設備，機電設備的規格和性能各不相同，其具體的安裝施工工藝也大相徑庭。二是建筑機電安裝在現階段涉及到了眾多的新技術，新工藝，新材料和新設備的問題，由于科學技術的發展及裝配式建筑的發展，機電安裝已經開始從傳統向創新發展應用之路全面進步。三是建筑機電安裝的規模大，技術難度高，質量和性能控制非常重要，機電安裝貫穿于建筑工程的始終，不僅關系到工程建設更直接決定了建筑投入使用后的性能，其時間跨度較大，具體的施工細節較多不易控制。

2 預制裝配結構的機電安裝施工技術特點

2.1 預制加工構件，有效提高建筑質量水平

裝配式建筑的持續發展進步使得預制構件的加工技藝及其質量性能得到了較大提升，在預制裝配結構中進行機電安裝施工則可以借助預制加工的標準化構件的“簡易”安裝實現“無痕”安裝施工，有效地提高了建筑質量水平。一是標準化的預制構件簡化了傳統的機電安裝施工程序，現場安裝施工的難度降低，建筑技術的進步為機電安裝施工向高水平發展提供了可能。二是預制加工構件為建筑施工設計的簡化提供了可能，標準化的建筑構件不涉及過多的施工安裝技術標準，機電安裝施工相對簡化了。三是標準化構件的加工工藝相對穩定，同時減少了人工作業量，具體施工工藝的穩定性提高了，工程質量也因此得到了提高。

2.2 現場裝配式施工，降低了安全隱患及環境危害

傳統建筑機電安裝需要現場作業，采取焊接，打磨，切割，刷漆等工藝，這些施工作業很容易造成環境污染，而且大量的人工作業容易出現各種安全事故，不僅威脅著施工人員的生命健康同時還會對建筑工程帶來一系列的負面損失。由于裝配式建筑所使用的建筑構件在施工前已經按照設計方案所要求的規格和性能在工廠加工完成，現場裝配式施工減少了傳統作業的環節和工作量，有效地降低了施工環節出現火災安全隱患及其可能出現的噪音，粉塵，空氣等環境污染。安全隱患降低對建筑機電安裝預期經濟效益的取得非常重要，而實現了機電安裝施工的環境保護又可以提升工程的社會效益，對整個建筑工程的發展而言非常重要。

2.3 實現了集成施工，提高建筑美觀度

由于BIM技術在現代建筑中的應用越來越廣泛，其提供的可視化建模功能為建筑設計的完美優化提供了保障，在裝配式建筑機電安裝施工中可以利用BIM建模實現機電安裝區域及其管線綜合排布的優化，在選定區域內對給排水，消防，電氣，采暖，空調通風等專業管道或設備實現一體化預制加工，促進建筑工程實現集成一體化施工，避免由于不同施工環節之間的沖突，能夠極大地提高建筑物整體的美觀度。一是預制裝配結構使用的建筑構件或機電工程材料的工廠化加工采取的是統一的加工技術標準，質量規格，各類建材的安裝可以實現無縫銜接。二是標準化的建筑構件使得機電安裝施工開始向精細化，標準化的方向發展，機電安裝施工不再需要在建筑物進行開挖施工，進場的預制建筑構件已經為機電安裝預留了管線位置等，對提高建筑物整體美觀度作用明顯。

2.4 應用現代科學技術，提高了建筑施工效率

BIM技術是現代建筑業中應用非常廣泛的一種先進的科學技術，在BIM模型中將建筑所需要使用預制構件的結構導入到軟件中通過數據轉換，機械設計，模擬施工等環節將各類預制構件的基本參數及其質量性能要求以圖紙或其他數據信息提供給加工廠為其加工提供指導。標準化的預制構件在后期的施工中的使用可以減少傳統的現場澆筑，焊接，切割，噴漆等作業環節，利用一些機械設備即可實現建筑構件的安裝，拼接，而且由于建筑構件趨向同質同標準化，機電安裝施工存在的銜接不暢等問題得到了解決，施工管理工作將變得簡單，極大地提高建筑施工效率，對促進建筑工業化發展意義重大。

3 預制裝配結構的機電安裝工程施工存在的問題

3.1 技術規范標準不統一

裝配式建筑的發展起步時間較晚，雖然一些建筑企業加強了預制裝配式施工技術應用的研發與推廣，但現階段所取得的成效還非常有限，傳統澆筑式建筑作業仍然是主流，裝配式建筑占比相對較低，無論是預制建筑構件的加工還是建筑施工的技術規范都存在著標準不統一的情況。一是預制建筑構件加工標準不統一，當前由于預制式建筑的快速發展，預制構件的加工成為一項全新的產業結構，但在建筑實踐應用過程中由于不同建筑類型的需求不同，某些專業化的構件在加工生產過程中會出現較大差異。二是機電安裝貫穿于建筑工程的全過程，不同的機電安裝內容所采用的技術標準各不相同，一些常用的建筑構件雖然能夠保證尺寸，規格，性能的統一性，但在機電安裝的管線施工中則會由于技術要求不同而存在諸多差異。

3.2 裝配式建筑施工各專業的協調發展不一致

裝配式建筑發展起步較晚，各項施工技術仍然處于探索發展階段，機電安裝也無法擺脫傳統現澆結構施工方式，預制裝配結構與機電安裝作業難以有效協調，對施工效率及其質量的影響較大。一是當前裝配式建筑的實際應用有限，結構化的建筑材料大多是為建筑物主體而進行的加工，在機電安裝所需要的管線結構中的應用存在著相互之間銜接不暢，具體施工環節會因此而產生諸多阻礙。二是裝配式建筑施工，機電安裝施工所采用的機械設備，材料，工藝各不相同，而且現階段的建筑施工技術由于預制結構的出現而需要進行改革創新，但傳統的建筑施工技術仍然占據著絕對優勢，各專業技術的協調發展存在著嚴重的不一致，對建筑工業化發展非常不利。

3.3 預制裝配式施工技術人才缺口較大

施工技術人才是預制裝配式建筑施工的主要執行者，施工技術人才對建筑施工進度，安全，質量的影響非常大，長久以來傳統的建筑業發展對專業化的施工技術人員的要求較低，除專業的技術指導，設計人員，監理人員外，大多數一線的施工工人并不具備較高的知識水平及專業技術能力，隨著預制裝配式建筑的發展與興起，施工技術人才缺口的問題開始凸顯出來并直接影響了建筑工業化的健康發展。機電安裝與裝配式建筑施工對專業技術要求越來越高，從現階段的實際發展狀況來看，預制裝配式施工技術人才的數量及其素質難以滿足機電安裝工程預制裝配式施工的發展需求，而且由于該領域的發展處在探索階段，人才培養計劃存在著較大的局限性，人才缺口大的問題在未來一段時間會越來越明顯。

3.4 行業發展缺少足夠的政府支持

雖然我國政府相繼出臺了一系列關于預制裝配式建筑結構方面的政策性文件或指導性意見，但由于機電安裝工程預制裝配式施工技術的發展起步更晚于裝配式建筑發展，直到2018年國家才頒布實施了《裝配式建筑評價標準》并對機電安裝提出了一定的要求，但其主要內容仍然是關于建筑結構的。此外，雖然實踐和理論在一定程度上已經證明了裝配式建筑具有非常廣闊的發展前景，但由于傳統建筑模式非常成熟，國家在激勵措施上尚未形成完善的制度，機電安裝工程預制裝配式施工技術的持續發展缺乏足夠的支持。

4 預制裝配結構的機電安裝配合的策略

4.1 加強人才培養，為預制裝配結構的機電安裝提供人力資源

當前預制裝配結構的施工及管理還是一個全新的事物，許多技術標準和工藝規范都不健全，國內外關于預制裝配結構的機電安裝配合沒有成熟的技術可以學習，更沒有可以引進的專業性技術人才，所以，加強關于預制裝配結構的機電安裝專業技術人才培養非常重要，只有建立起了強大的人才資源庫才可以有效應對建筑工業化發展的趨勢與要求。

首先，裝配式建筑發展離不開應用實踐型人才，要加強與高等院?；蚵殬I院校的合作，定向委培專業技術人才。一是BIM技術在建筑領域中的應用已經非常成熟，許多著名高校的土木工程系已經在這些方面具有非常完備的教育教學及實踐體系，因此，對建筑企業而言，高校培養的土建類人才在經過一段時間具體的實踐后可以成為企業發展的中堅力量。二是除專業的施工技術人員之外，還需要對參與具體施工人員的綜合素質進行提高，傳統建筑工人不需要過高的教育教學背景，但預制裝配結構的機電安裝則涉及到了建筑學知識，機電知識等專業性較強的領域，可以加強與職業院校的合作，定向委培高素質的建筑工人。

其次，建筑類企業在技術轉型時期需要對現有人員結構進行優化與繼續教育，不斷提升其綜合素質，為裝配式建筑的發展提供人力資源保障。一是加強對管理團隊的培養，由于預制裝配結構及其機電安裝施工與傳統建筑施工存在著較大的差異，陳舊的管理理念與辦法已經不能適應新形勢下的發展，必須要提高管理人員對預制裝配結構的認識。二是針對現有的技術人員尤其是施工技術指導人員的專業知識培養，通過繼續教育，交流學習，實踐總結等方面為知識層次相對較高的技術人員提供平臺和機會幫助他們轉變認識并提升自身專業素養以適應裝配式建筑發展的需要。

4.2 完善技術路線為預制裝配結構的機電安裝提供技術保障

預制裝配結構的機電安裝目前存在著兩條技術路線：在預制結構體上埋設管線與管線分離的SI體系，這兩條技術路線導致機電安裝施工出現了截然不同的路徑或施工技術流程。目前，我國預制裝配結構中采用的埋設管線的機電安裝施工技術，通過在預制裝配構件中開挖管線槽來進行機電管線安裝，但是由于管線質量，壽命等與預制裝配構件，建筑墻體的壽命和質量不同，一旦裝配式建筑結構完工則會出現管線深埋建筑結構主體中，給后期的機電使用與維護帶來了極大的困難。管線分離的SI體系是指裝配式建筑中支撐體與填充體分離，支撐體是建筑的骨架，其耐久性較好;而填充體則是填充進支撐體的部分，機電安裝施工可以在填充體中完成，這部分的材料可以進行替換維護;管線分離的SI體系顯然在裝配式建筑施工中的應用更加靈活。

根據SI體系，預制裝配結構的機電安裝技術路線可以從如下幾個方面著手完善：一是支撐體結構采用預制構件，根據國家標準和行業標準實現工廠化生產，裝配式構件可以節約資源，提高施工效率，同時可以確保工程主體結構的質量及安全。二是電線管，通風管在裝配式構件的吊頂內部施工安裝，而給排水與供暖管線鋪設在架空的地板內部，即實現了空間節約同時有助于保持室內美觀。三是貼面墻技術可以繼續優化，隔墻內部空間可以鋪設機電安裝施工的管線，而且外墻與室內裝飾面層也可以經過改進完成管線鋪設。四是排水技術，在預制裝配結構中可以充分利用公共空間來設置公共立管以實現室內排水到公共區域的集合器中，而樓層內部的排水則可以采用相對先進的同層排水技術，而且由于裝配式建筑構件的預生產可以根據建筑物的性能進行科學設計。五是空調通風系統的施工可以通過預留管線和通風管道來實現，支撐體結構預留管線位置，在吊頂與墻面空間安裝空調管線，通風口和新風系統等，在實現美觀的同時可以幫助實現室內溫度調節劑空氣凈化燈功能。六是建筑智能系統，現代社會的發展擴充了機電安裝的施工內容，預制裝配式結構的支撐體和填充體分離系統為智能化設備的安裝提供了可能，尤其是隨著科學技術的不斷發展，軟件系統的更新可以實現在線升級，但網絡通信線路的更新則必須要在室內線路中完成，相互分離安裝施工則實現了在不破壞主體結構及建筑物整體外觀美感的條件下進行智能系統的硬件升級改造。

4.3 預制裝配結構的機電安裝要循序漸進有所側重

事物的發展從來都不是一蹴而就的，預制裝配結構的機電安裝尚在起步摸索階段，必須要循序漸進并有所側重，全面統一推進各項技術顯然有難度，應該重點在設備機房，管道井，空調通風系統和管線密集場所進行相關研究。預制裝配結構的機電安裝在建筑工業化發展過程必然要經歷精益化，信息化和智能化三個階段，精益化是基礎階段，是發展的初級階段，重點解決的是裝配式建筑構件的產品質量，機電安裝工程施工技術標準等問題;信息化是產品質量與性能經過初級階段發展而穩定之后利用發達的信息技術來對產品數據，建筑數據，機電安裝工程等進行全面科學的采集，分析后指導工廠化生產邁向科學化，初步實現建筑工業化的初步智能化發展;智能化是預制裝配式建筑發展到成熟階段的一種表現，利用信息技術，網絡技術，大數據，智能化技術相互配合，實現生產智能化，建筑智能化，施工智能化，極大地解放生產力并提高工程質量效益。經過發展整合后實現的裝配式建筑從構件生產，現場施工，竣工驗收等各個環節都實現了規?；?，科學化，精細化，建筑工程工業化發展才能有所保證，充分發揮并體現裝配式建筑的優勢。

4.4 強化經驗總結形成專業化體系不斷提升施工技術水平

由于預制裝配結構的發展仍在摸索階段，每一次的成功經驗都必須要進行總結歸納，對每一個環節進行全面細致的分析形成專業化體系，促進建筑工業化發展。一是建筑企業要根據自身業務發展的實例來對裝配式建筑施工及其機電安裝中容易出現的問題進行統計并尋找到最優解決方案，同時對其中關鍵環節的先進經驗要整理記錄，形成自身專業化裝配式建筑體系，必要時可以同行業進行信息資源交流共享，形成合力實現共同發展進步。二是強調BIM技術和預制裝配式施工技術之間的協調發展，現有的建筑實踐已經表明BIM技術在促進建筑業發展具有非常大的潛力，預制裝配結構的機電安裝利用BIM技術可以實現建筑項目信息化，BIM提供的模擬系統能夠幫助優化裝配式建筑中機電安裝施工設計方案，對每一個環節都可以實現可視化模擬，能夠快速地發現問題癥結所在，對促進預制裝配結構的機電安裝施工技術發展意義重大。三是建筑行業要加強與政府之間的溝通，利用政策性文件，政府投資以及技術研發等方面的支持來推廣預制裝配式建筑施工技術，來自政府層面的支持不僅有助于解決建筑企業發展中面臨的政策性調整問題還可以有效利用政府提供的雄厚的資金和技術來促進行業交流發展，施工技術可以實現良性發展，對促進建筑工業化發展意義重大。

5 結 語

預制裝配結構的機電安裝對建筑工業化發展非常重要，而現階段的各項技術仍處在發展探索階段，裝配式建筑需要使用大量的裝配式建筑構件，而機電安裝施工則需要與建筑主體相互配合，實現其健康協調可持續發展必須要做好預制裝配機構的機電安裝配合工作。通過全面分析機電安裝工程的特點及其在預制裝配式施工中存在的問題，進而采取一些有針對性的措施來解決和優化建筑技術，從人才培養，技術完善及形成專業體系等角度來促進建筑工業化的發展。

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