装配式建筑全生命周期的智能建造管控及应用研究
陈凯 1 兰敬爽 2 英振 3 等
（ 1. 济宁市住房和城乡建设局 , 山东济宁 272000 ；
2. 济宁市金泰建设工程质量检测有限公司 , 山东济宁 272000 ；
3. 山东汇源杭萧钢构有限公司 , 山东济宁 272000 ）
摘要： 建筑业是能耗大户，无论是推动实现 “ 碳达峰、碳中和 ” 目标，还是建设美丽中国，发展绿色建筑都是题中应有之义。 “ 制造 + 建造 ” 模式是推进新型建筑工业化和建筑领域 “ 双碳 ” 目标实现与市场发展的必然要求。工业 4.0 以智能制造的特征改变着人类的生活 / 生产方式。 PC 构件的全生命周期涵盖 PC 构件设计、生产、存储、运输及现场安装 5 个阶段，其质量管控技术综合决定了装配式建筑的整体质量。在新一代的信息技术的加持下，更智能的产业被融入传统的工业生产周期过程，从而突出表现在设计、生产、运输、安装、售后等阶段的更加标准化、集成化与规模化。
关键词： 装配式建筑； PC 构件；全生命周期；智能管控
中图分类号： TV334,TU74 文献标志码： A
Abstract ： Theconstruction industry is a heavy energy user. Whether it is to achieve the goalof "carbon peak and carbon neutral" or to build a beautiful China,the development of green buildings is a necessary part of the problem. The"manufacturing + construction" model is an inevitable requirement topromote the industrialization of new buildings and the realization of the"double carbon" goal and market development in the constructionfield. The whole life cycle of PC component covers five stages of PC componentdesign, production, storage, transportation and site installation. Its qualitycontrol technology comprehensively determines the overall quality ofprefabricated buildings. Industry 4.0 is changing the way of life/productionwith the characteristics of intelligent manufacturing. With the support of thenew generation of information technology, more intelligent industry has beenintegrated into the traditional industrial production cycle process, thushighlighting the more standardized, integrated and large-scale design,production, transportation, installation, after-sales and other stages.
Keywords: prefabricated building; PC components; fulllife cycle; intelligent control
0 、引言
目前，我国发展装配式建筑政策利好，预制构件需求量急速增加，混凝土预制件（ Precast Concrete 简称 PC ）是实现主体结构预制的基础，混凝土预制件被广泛应用于建筑、交通、水利等领域，在国民经济中扮演重要的角色 [1] 。装配式建筑有利于发挥工业生产的优势，提高生产效率，弥补劳动力日益短缺的问题 [2] 。通过标准化生产，实时监控的现场施工场景，信息化与工业化的深度融合从而有力推进了装配式预制产品的质量，从而减少了预制构件质量通病的发生 [3-4] 。此外，发展装配式建筑有利于促进经济可持续发展，因而装配式建筑 PC 构件得到越来越广泛的应用 [5] 。
PC 构件的全生命周期主要涵盖了五大阶段，主要包括：设计阶段、生产阶段、储存阶段、运输阶段及现场安装阶段。结合 ISO9001 质量管理体系要求及项目实践经验，针对 PC 构件生命周期各阶段质量管控的要求进行了概况总结。通过结合多个项目的现场施工经验及质量管理体系要求对 PC 构件 5 个阶段的质量管控要点进行了概括总结，有利于推动 PC 构件全过程的质量管控，保障装配式建筑项目施工质量 [6] 。
1 、设计阶段
现阶段建筑行业的营造方式已从传统的劳动密集型产业发展成建造效率高、工业化高、质量有保证、兼顾资源优化配置、环保节能的技术密集型。 PC 构件设计对 PC 构件后期各生命周期的质量控制均有较大影响，在当前环境下 PC 的设计流程为：建筑设计单位提供建筑图纸；预制构件的图纸拆分、深化；设计单位图纸审核签发；生产单位按图生产施工。 PC 的深化设计方案应经过生产、施工等单位的评审，以确保深化设计方案能满足后续生产、仓储、运输及施工要求 [7] 。
图 1 PC 构件的拆分与深化设计
Fig.1 The splitting and deepening design of PC components
如图 1 所示，在 PC 构件设计过程中，可借助 BIM 技术对深化设计成果进行全景模拟，规避施工安装后期可能存在的管线、预留洞口 “ 不兼容 ” 问题 [8] 。 PC 构件设计单位在进行拆分、深化设计时除应考虑有关国家规范、图集及合同方要求外，还应考虑如下因素：
(1) 模块建筑设计应遵循功能实用性、设计集成性、组合多样性与施工便利性的设计原则，并应兼顾模块单元及建筑部品的模数化、标准化和通用化。
(2) 模块建筑应进行一体化协同设计，各阶段应充分考虑模块建筑的设计流程特点及项目技术经济条件，对建筑、结构、机电设备及室内装修进行统一考虑，保证设计、制作、安装形成完整的体系，使各项技术体系得到协同和优化。
(3) 模块建筑的内装设计应与建筑、结构、设备等各专业进行一体化设计，预留洞口、预埋件、连接件应准确到位。通过减少优化不同预制构件种类达到便于工厂化生产的要求，外观复杂度对模具设计及生产便利性的影响。
2 、生产阶段
2.1 原材料管控
PC 构件原材料主要包括混凝土、钢筋、套筒、预埋件及保温材料等，多数 PC 工厂拥有自己的预拌混凝土搅拌站，因而包括砂、石、水泥、掺合料及外加剂在内的骨料作为原材料应按国家现有规范严格管理，同时检测合格后保存检验报告方可进厂 [9] 。构件生产图纸应经过设计单位审核，在施工总说明应明确质量要求并确保满足顾客要求。特殊情况下，当监理单位有要求时，对有见证取样要求的关键原材料及混凝土试块应进行见证取样送检。构件生产厂家通过智能配料设备建立运行良好的质量管理体系并通过质量管理体系认证 [10] 。
2.2 生产过程管控
