预制装配结构的机电安装配合策略
王海荣
[摘?要]装配式结构的出现与应用在节能环保，降低成本等方面具有的优势使其在建筑行业的应用越来越广阔，而机电系统直接决定着建筑物的使用功能，机电安装工程的地位非常重要，在预制装配式建筑持续深入发展的背景下，二者之间的配合成为当前研究的一个热点。本文简要介绍了预制装配结构的概念，特点及其分类，对建筑机电安装工程进行分析并提出了预制装配结构的机电安装施工技术特点及其施工中存在的问题，最后对预制装配结构的机电安装配合的具体策略进行探讨分析，以期对当前建筑工业的发展提供参考依据。
[关键词]预制装配结构;建筑机电安装;配合策略
文章编号：2095-4085（2019）12-0103-05
1?相关概念
1.1?预制装配结构
1.1.1?预制装配结构的概念
预制装配结构所使用的建筑构件事先在工厂制作完成后在施工现场经过一系列专业操作來装配形成的建筑。从现阶段建筑行业的发展趋势来看，预制装配结构已经成为重要方向之一，对促进建筑工业化，提高生产效率，节约能源以及环境保护具有非常重要的作用。传统建筑行业采取的是现浇施工工艺，占地面积大，能源消耗高，环境破坏严重，而预制装配结构的出现与应用极大地改观了这一局面，其绿色施工工艺对促进建筑行业的绿色可持续发展效果明显。
1.1.2?预制装配结构的种类
当前预制装配结构主要有预制装配式混凝土结构，预制装配式钢结构和预制装配式木结构三类。首先，预制装配式混凝土结构现阶段在建筑行业应用较为常见，通过事先将钢筋和混凝土在预制加工厂进行加工浇筑而成为特制的建筑构件，之后将达到预定规格，性能的构件运送到施工现场进行拼装，在施工现场通过对预制构件预留的叠合层，节点等部位进行现浇混凝土，焊接或机械连接而形成完整的建筑整体。其次，预制装配式钢结构是指建筑用的钢结构在出厂前按照建筑工程设计方案来进行加工制作成型，直接应用到建筑工程以满足建筑物使用功能，但钢结构应用容易出现保温隔热性能不佳，墙体开裂，板材拼缝处理难等问题。最后，预制装配式木结构是指木质建筑构件通过工厂化加工后直接应用到木质建筑当中，大多是低楼层住宅建筑中应用较多，在大型城市商业住宅中应用的局限性较大。由于预制装配式钢结构和木结构在具体的应用中存在着种种局限，在大型商业住宅，公寓，写字楼等建筑中的应用不多，本文主要基于预制装配式混凝土结构进行研究分析。
1.1.3?预制装配结构的特点及其应用优势
一是预制装配结构的多数建筑构件在工厂制作完成，在施工现场进行组装，连接，固定等施工技术相对简单，施工迅速，周期较短，时间成本投入较低且效益高。二是建筑用构件，尤其是混凝土结构提前实现了成型和养护，节约了物资成本，而且满足出厂使用条件的构件对环境气候的适应性强，能够在绝大多数条件下进行施工。三是预制装配结构不同于传统的现浇作业施工，其施工造成的扬尘，噪音污染小，极大地降低了建筑施工对环境造成的破坏，符合绿色环保与可持续发展的要求。四是预制装配结构使用的构件具有相对统一的标准化制作要求，其规格，性能能够满足不同建筑类型的需要，对建筑设计的优化提供了支持，可以最大限度地减少不合理的资源和能源消耗。
1.2?建筑机电安装
1.2.1?建筑机电安装的定义
建筑机电安装是指将已经生产的机电设备及其必要的附属配件在建筑施工现场经过具体必要的施工过程安装到预定位置上，通过一系列的调整，试运行等程序以满足建筑物使用功能。建筑机电安装是一项大型的系统性工程，贯穿于整个建筑工程之中，是确保工程质量及其使用性能的关键，直接影响着建筑工程预期社会效益和经济效益，而由于现阶段建筑工业化发展带来的一系列挑战对建筑机电安装工程提出了更高的要求，必须要对建筑机电安装工程进行必要的改进以满足建筑工业化发展的要求。
1.2.2?建筑机电安装的内容
当前，建筑机电安装工程的主要包括以下几个类别：建筑电气安装工程，电梯，建筑给排水及采暖工程，通风空调安装，智能建筑系统安装等。一是建筑电气安装工程的内容包括室外电气，变配电室，供电干线，电气动力，电气照明安装，备用和不间断电源安装，防雷和接地装置安装等，这些建筑电气的安装与应用对确保建筑物功能完备意义重大。二是电梯安装，现代大型建筑里电梯承担着非常重要的功能和作用，电梯安装包括电力驱动安装，液压电梯安装，自动扶梯安装等内容。三是建筑给排水及采暖工程，主要包括室内给水和排水系统安装施工，室内热水供应系统安装，室内采暖系统安装施工，室内给排水管网安装施工，供热锅炉及辅助设备安装等，给排水与采暖工程与人们在建筑物中居住，工作或生活息息相关。四是通风空调安装，现代建筑物的通风与空调系统是确保人们正常工作，生活的必须构成，包括送排风系统，防排烟系统，防尘系统，空调新风系统，制冷设备系统等。五是智能建筑系统安装，随着科学技术的进步，智能化设备的不断出现使得建筑智能系统越来越成熟，其广泛应用极大地改善和提高了人们的生活品质，促进了工作效率的提高，其主要施工安装内容包括通信网络系统，办公自动化系统，建筑设备监控系统，火灾报警与消防联动系统，智能化集成系统，小区智能化系统等。
1.2.3?建筑机电安装的特点
一是建筑机电安装涉及到的学科和专业技术类别非常多，不同的建筑机电安装工程类别所需要使用到的专业技术，机械设备，机电设备的规格和性能各不相同，其具体的安装施工工艺也大相径庭。二是建筑机电安装在现阶段涉及到了众多的新技术，新工艺，新材料和新设备的问题，由于科学技术的发展及装配式建筑的发展，机电安装已经开始从传统向创新发展应用之路全面进步。三是建筑机电安装的规模大，技术难度高，质量和性能控制非常重要，机电安装贯穿于建筑工程的始终，不仅关系到工程建设更直接决定了建筑投入使用后的性能，其时间跨度较大，具体的施工细节较多不易控制。
2?预制装配结构的机电安装施工技术特点
2.1?预制加工构件，有效提高建筑质量水平
装配式建筑的持续发展进步使得预制构件的加工技艺及其质量性能得到了较大提升，在预制装配结构中进行机电安装施工则可以借助预制加工的标准化构件的“简易”安装实现“无痕”安装施工，有效地提高了建筑质量水平。一是标准化的预制构件简化了传统的机电安装施工程序，现场安装施工的难度降低，建筑技术的进步为机电安装施工向高水平发展提供了可能。二是预制加工构件为建筑施工设计的简化提供了可能，标准化的建筑构件不涉及过多的施工安装技术标准，机电安装施工相对简化了。三是标准化构件的加工工艺相对稳定，同时减少了人工作业量，具体施工工艺的稳定性提高了，工程质量也因此得到了提高。
2.2?现场装配式施工，降低了安全隐患及环境危害
传统建筑机电安装需要现场作业，采取焊接，打磨，切割，刷漆等工艺，这些施工作业很容易造成环境污染，而且大量的人工作业容易出现各种安全事故，不僅威胁着施工人员的生命健康同时还会对建筑工程带来一系列的负面损失。由于装配式建筑所使用的建筑构件在施工前已经按照设计方案所要求的规格和性能在工厂加工完成，现场装配式施工减少了传统作业的环节和工作量，有效地降低了施工环节出现火灾安全隐患及其可能出现的噪音，粉尘，空气等环境污染。安全隐患降低对建筑机电安装预期经济效益的取得非常重要，而实现了机电安装施工的环境保护又可以提升工程的社会效益，对整个建筑工程的发展而言非常重要。
2.3?实现了集成施工，提高建筑美观度
由于BIM技术在现代建筑中的应用越来越广泛，其提供的可视化建模功能为建筑设计的完美优化提供了保障，在装配式建筑机电安装施工中可以利用BIM建模实现机电安装区域及其管线综合排布的优化，在选定区域内对给排水，消防，电气，采暖，空调通风等专业管道或设备实现一体化预制加工，促进建筑工程实现集成一体化施工，避免由于不同施工环节之间的冲突，能够极大地提高建筑物整体的美观度。一是预制装配结构使用的建筑构件或机电工程材料的工厂化加工采取的是统一的加工技术标准，质量规格，各类建材的安装可以实现无缝衔接。二是标准化的建筑构件使得机电安装施工开始向精细化，标准化的方向发展，机电安装施工不再需要在建筑物进行开挖施工，进场的预制建筑构件已经为机电安装预留了管线位置等，对提高建筑物整体美观度作用明显。
2.4?应用现代科学技术，提高了建筑施工效率
BIM技术是现代建筑业中应用非常广泛的一种先进的科学技术，在BIM模型中将建筑所需要使用预制构件的结构导入到软件中通过数据转换，机械设计，模拟施工等环节将各类预制构件的基本参数及其质量性能要求以图纸或其他数据信息提供给加工厂为其加工提供指导。标准化的预制构件在后期的施工中的使用可以减少传统的现场浇筑，焊接，切割，喷漆等作业环节，利用一些机械设备即可实现建筑构件的安装，拼接，而且由于建筑构件趋向同质同标准化，机电安装施工存在的衔接不畅等问题得到了解决，施工管理工作将变得简单，极大地提高建筑施工效率，对促进建筑工业化发展意义重大。
3?预制装配结构的机电安装工程施工存在的问题
3.1?技术规范标准不统一
装配式建筑的发展起步时间较晚，虽然一些建筑企业加强了预制装配式施工技术应用的研发与推广，但现阶段所取得的成效还非常有限，传统浇筑式建筑作业仍然是主流，装配式建筑占比相对较低，无论是预制建筑构件的加工还是建筑施工的技术规范都存在着标准不统一的情况。一是预制建筑构件加工标准不统一，当前由于预制式建筑的快速发展，预制构件的加工成为一项全新的产业结构，但在建筑实践应用过程中由于不同建筑类型的需求不同，某些专业化的构件在加工生产过程中会出现较大差异。二是机电安装贯穿于建筑工程的全过程，不同的机电安装内容所采用的技术标准各不相同，一些常用的建筑构件虽然能够保证尺寸，规格，性能的统一性，但在机电安装的管线施工中则会由于技术要求不同而存在诸多差异。
3.2?装配式建筑施工各专业的协调发展不一致
装配式建筑发展起步较晚，各项施工技术仍然处于探索发展阶段，机电安装也无法摆脱传统现浇结构施工方式，预制装配结构与机电安装作业难以有效协调，对施工效率及其质量的影响较大。一是当前装配式建筑的实际应用有限，结构化的建筑材料大多是为建筑物主体而进行的加工，在机电安装所需要的管线结构中的应用存在着相互之间衔接不畅，具体施工环节会因此而产生诸多阻碍。二是装配式建筑施工，机电安装施工所采用的机械设备，材料，工艺各不相同，而且现阶段的建筑施工技术由于预制结构的出现而需要进行改革创新，但传统的建筑施工技术仍然占据着绝对优势，各专业技术的协调发展存在着严重的不一致，对建筑工业化发展非常不利。
3.3?预制装配式施工技术人才缺口较大
施工技术人才是预制装配式建筑施工的主要执行者，施工技术人才对建筑施工进度，安全，质量的影响非常大，长久以来传统的建筑业发展对专业化的施工技术人员的要求较低，除专业的技术指导，设计人员，监理人员外，大多数一线的施工工人并不具备较高的知识水平及专业技术能力，随着预制装配式建筑的发展与兴起，施工技术人才缺口的问题开始凸显出来并直接影响了建筑工业化的健康发展。机电安装与装配式建筑施工对专业技术要求越来越高，从现阶段的实际发展状况来看，预制装配式施工技术人才的数量及其素质难以满足机电安装工程预制装配式施工的发展需求，而且由于该领域的发展处在探索阶段，人才培养计划存在着较大的局限性，人才缺口大的问题在未来一段时间会越来越明显。
3.4?行业发展缺少足够的政府支持
虽然我国政府相继出台了一系列关于预制装配式建筑结构方面的政策性文件或指导性意见，但由于机电安装工程预制装配式施工技术的发展起步更晚于装配式建筑发展，直到2018年国家才颁布实施了《装配式建筑评价标准》并对机电安装提出了一定的要求，但其主要内容仍然是关于建筑结构的。此外，虽然实践和理论在一定程度上已经证明了装配式建筑具有非常广阔的发展前景，但由于传统建筑模式非常成熟，国家在激励措施上尚未形成完善的制度，机电安装工程预制装配式施工技术的持续发展缺乏足够的支持。
4?预制装配结构的机电安装配合的策略
4.1?加强人才培养，为预制装配结构的机电安装提供人力资源
当前预制装配结构的施工及管理还是一个全新的事物，许多技术标准和工艺规范都不健全，国内外关于预制装配结构的机电安装配合没有成熟的技术可以学习，更没有可以引进的专业性技术人才，所以，加强关于预制装配结构的机电安装专业技术人才培养非常重要，只有建立起了强大的人才资源库才可以有效应对建筑工业化发展的趋势与要求。
首先，装配式建筑发展离不开应用实践型人才，要加强与高等院校或职业院校的合作，定向委培专业技术人才。一是BIM技术在建筑领域中的应用已经非常成熟，许多著名高校的土木工程系已经在这些方面具有非常完备的教育教学及实践体系，因此，对建筑企业而言，高校培养的土建类人才在经过一段时间具体的实践后可以成为企业发展的中坚力量。二是除专业的施工技术人员之外，还需要对参与具体施工人员的综合素质进行提高，传统建筑工人不需要过高的教育教学背景，但预制装配结构的机电安装则涉及到了建筑学知识，机电知识等专业性较强的领域，可以加强与职业院校的合作，定向委培高素质的建筑工人。
其次，建筑类企业在技术转型时期需要对现有人员结构进行优化与继续教育，不断提升其综合素质，为装配式建筑的发展提供人力资源保障。一是加强对管理团队的培养，由于预制装配结构及其机电安装施工与传统建筑施工存在着较大的差异，陈旧的管理理念与办法已经不能适应新形势下的发展，必须要提高管理人员对预制装配结构的认识。二是针对现有的技术人员尤其是施工技术指导人员的专业知识培养，通过继续教育，交流学习，实践总结等方面为知识层次相对较高的技术人员提供平台和机会帮助他们转变认识并提升自身专业素养以适应装配式建筑发展的需要。
4.2?完善技术路线为预制装配结构的机电安装提供技术保障
预制装配结构的机电安装目前存在着两条技术路线：在预制结构体上埋设管线与管线分离的SI体系，这两条技术路线导致机电安装施工出现了截然不同的路径或施工技术流程。目前，我国预制装配结构中采用的埋设管线的机电安装施工技术，通过在预制装配构件中开挖管线槽来进行机电管线安装，但是由于管线质量，寿命等与预制装配构件，建筑墙体的寿命和质量不同，一旦装配式建筑结构完工则会出现管线深埋建筑结构主体中，给后期的机电使用与维护带来了极大的困难。管线分离的SI体系是指装配式建筑中支撑体与填充体分离，支撑体是建筑的骨架，其耐久性较好;而填充体则是填充进支撑体的部分，机电安装施工可以在填充体中完成，这部分的材料可以进行替换维护;管线分离的SI体系显然在装配式建筑施工中的应用更加灵活。
根据SI体系，预制装配结构的机电安装技术路线可以从如下几个方面著手完善：一是支撑体结构采用预制构件，根据国家标准和行业标准实现工厂化生产，装配式构件可以节约资源，提高施工效率，同时可以确保工程主体结构的质量及安全。二是电线管，通风管在装配式构件的吊顶内部施工安装，而给排水与供暖管线铺设在架空的地板内部，即实现了空间节约同时有助于保持室内美观。三是贴面墙技术可以继续优化，隔墙内部空间可以铺设机电安装施工的管线，而且外墙与室内装饰面层也可以经过改进完成管线铺设。四是排水技术，在预制装配结构中可以充分利用公共空间来设置公共立管以实现室内排水到公共区域的集合器中，而楼层内部的排水则可以采用相对先进的同层排水技术，而且由于装配式建筑构件的预生产可以根据建筑物的性能进行科学设计。五是空调通风系统的施工可以通过预留管线和通风管道来实现，支撑体结构预留管线位置，在吊顶与墙面空间安装空调管线，通风口和新风系统等，在实现美观的同时可以帮助实现室内温度调节剂空气净化灯功能。六是建筑智能系统，现代社会的发展扩充了机电安装的施工内容，预制装配式结构的支撑体和填充体分离系统为智能化设备的安装提供了可能，尤其是随着科学技术的不断发展，软件系统的更新可以实现在线升级，但网络通信线路的更新则必须要在室内线路中完成，相互分离安装施工则实现了在不破坏主体结构及建筑物整体外观美感的条件下进行智能系统的硬件升级改造。
4.3?预制装配结构的机电安装要循序渐进有所侧重
事物的发展从来都不是一蹴而就的，预制装配结构的机电安装尚在起步摸索阶段，必须要循序渐进并有所侧重，全面统一推进各项技术显然有难度，应该重点在设备机房，管道井，空调通风系统和管线密集场所进行相关研究。预制装配结构的机电安装在建筑工业化发展过程必然要经历精益化，信息化和智能化三个阶段，精益化是基础阶段，是发展的初级阶段，重点解决的是装配式建筑构件的产品质量，机电安装工程施工技术标准等问题;信息化是产品质量与性能经过初级阶段发展而稳定之后利用发达的信息技术来对产品数据，建筑数据，机电安装工程等进行全面科学的采集，分析后指导工厂化生产迈向科学化，初步实现建筑工业化的初步智能化发展;智能化是预制装配式建筑发展到成熟阶段的一种表现，利用信息技术，网络技术，大数据，智能化技术相互配合，实现生产智能化，建筑智能化，施工智能化，极大地解放生产力并提高工程质量效益。经过发展整合后实现的装配式建筑从构件生产，现场施工，竣工验收等各个环节都实现了规模化，科学化，精细化，建筑工程工业化发展才能有所保证，充分发挥并体现装配式建筑的优势。
4.4?强化经验总结形成专业化体系不断提升施工技术水平
由于预制装配结构的发展仍在摸索阶段，每一次的成功经验都必须要进行总结归纳，对每一个环节进行全面细致的分析形成专业化体系，促进建筑工业化发展。一是建筑企业要根据自身业务发展的实例来对装配式建筑施工及其机电安装中容易出现的问题进行统计并寻找到最优解决方案，同时对其中关键环节的先进经验要整理记录，形成自身专业化装配式建筑体系，必要时可以同行业进行信息资源交流共享，形成合力实现共同发展进步。二是强调BIM技术和预制装配式施工技术之间的协调发展，现有的建筑实践已经表明BIM技术在促进建筑业发展具有非常大的潜力，预制装配结构的机电安装利用BIM技术可以实现建筑项目信息化，BIM提供的模拟系统能够帮助优化装配式建筑中机电安装施工设计方案，对每一个环节都可以实现可视化模拟，能够快速地发现问题症结所在，对促进预制装配结构的机电安装施工技术发展意义重大。三是建筑行业要加强与政府之间的沟通，利用政策性文件，政府投资以及技术研发等方面的支持来推广预制装配式建筑施工技术，来自政府层面的支持不仅有助于解决建筑企业发展中面临的政策性调整问题还可以有效利用政府提供的雄厚的资金和技术来促进行业交流发展，施工技术可以实现良性发展，对促进建筑工业化发展意义重大。
5?结?语
预制装配结构的机电安装对建筑工业化发展非常重要，而现阶段的各项技术仍处在发展探索阶段，装配式建筑需要使用大量的装配式建筑构件，而机电安装施工则需要与建筑主体相互配合，实现其健康协调可持续发展必须要做好预制装配机构的机电安装配合工作。通过全面分析机电安装工程的特点及其在预制装配式施工中存在的问题，进而采取一些有针对性的措施来解决和优化建筑技术，从人才培养，技术完善及形成专业体系等角度来促进建筑工业化的发展。
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