1 装配式校园项目概况

　　深圳市坪山区3所学校项目采用大标段整体招标方式，总占地面积72 159m²，总建筑面积231711m²，其中，实验学校南校区包含2栋6层教学楼和1栋14层宿舍楼;锦龙学校、竹坑学校各包含3栋6层教学楼和1栋12层宿舍楼。学校项目实景如图1所示。

　　

　　图1 学校项目实景  

　　 

　　2 装配式校园一体化建造实施路径

　　2.1 一体化系统性思维

　　装配式校园一体化建造过程中遵循3个一体化的系统性思维。

　　1)建筑、结构、机电、装修一体化按照建筑集成、结构支撑、机电配套、装修一体的协同设计思路，4个子系统通过优化、协调，完成组装的建筑式产品，实现以建筑系统为基础，与结构系统、机电系统和装修系统一体化装配。

　　2)设计、生产、装配一体化强调建造全过程各环节管理协同和体系匹配，以设计标准化、生产工厂化、现场装配化为手段，把建筑设计、构件及部品部件生产和现场装配有机融合，实现建筑产品的工业化生产。

　　3)技术、管理、市场一体化以技术攻克难关，为管理提供服务;以管理统筹全局，为科研及技术攻关提供保障。同时，以技术与管理推动市场的健康发展和顺利开拓，打破市场瓶颈，促进装配式建筑的健康发展。

　　2.2 装配式建造方法

　　2.2.1 标准化设计

　　1)平面标准化以平面标准化、功能模块化为前提，因地制宜，通过多样化的平面组合模式，实现对学校功能流线组织的合理安排，避免千篇一律。在确定建筑空间的模块后，按照不同的功能和建设规模，做出多样化的学校布局组合(见图2)。

　　

　　图2 标准化模块教室及其组合  

　　 

　　2)立面标准化以模块单元形式进行外立面组合排列，辅以不同材料、色彩、肌理、质感、光影等手段，打破统一沉闷的形象，使立面更加丰富活泼，最终实现立面的多样化和个性化(见图3)。

　　

　　图3 多样化学校立面   

　　 

　　3)构件标准化结构构件采用标准化设计，保证预制构件在各项目上的通用性和安装便利性。标准化设计使得3所学校标准化构件应用比例均超过90%，从而便于工厂实现规模化、高效率、高品质、低成本制造。

　　4)部品部件标准化针对门窗、洁具、吊顶、空调百叶、栏杆、遮阳等内外装饰品及功能性部品进行标准化设计，实现高品质、低成本的规模化生产(见图4)。

　　

　　图4 部品部件标准化设计   

　　 

　　2.2.2 自动化生产

　　设计模型图纸的数据流向生产设备的实时交互、自动化流水线的生产、工厂机器人的研发应用，实现构件质量的高精度控制和生产进度的合理部署，以工业化的手段实现建筑产品的“智造”(见图5)。

　　2.2.3 装配化施工

　　1)结构预制柱与钢梁间通过高强螺栓实现干连接;预制叠合楼板和现浇面层叠合而成装配整体式楼板，免支模、干净利索、效率高。

　　2)机电教学楼均采用机电管线与主体结构分离技术，减少结构施工过程中的预埋预留，方便校方后期维护。

　　

　　图5 自动化生产线   

　　 

　　3)装修吊顶、地砖、装修部品部件等根据图纸提前排版，在工厂按图生产，现场组合安装，噪声和扬尘污染少。

　　2.2.4 一体化装修

　　装修与主体结构、机电设备等系统进行一体化设计与同步施工，可控制质量、提升工效，达到节能减排、易于维护的目的，实现一次精装交付。学校项目采用了管线与结构分离、干式工法施工、部品部件定制化工厂制造等一体化装修技术。

　　2.2.5 信息化管理

　　充分发挥互联网思维，用“互联网+”的手段，以技术体系为核心，以成本管理为主线，以智慧建造为平台，实现建造全过程的连通和高效运营。学校项目通过“装配式智慧建造平台”，结合BIM技术，全面实现研发、设计、采购、制造、施工等全过程的一体化管理。

　　2.3 REMPC五位一体工程总承包管理模式

　　2.3.1 基于建筑产品的全系统研发(R)

　　针对装配式校园结构体系中抗震要求、干式节点、分离式机电、装配式装修、装配式园林景观等进行全专业系统性研究，并针对学校装配式体系工厂自动化流水线设计和构件生产机器人、现场钢混组合结构装配工法及现场装配化施工机器人等开展全方位、全过程的技术攻关。

　　2.3.2 面向工程全过程需求的装配式设计(E)

　　设计初期将设计需求前置，校方及各分包提前介入，在方案设计阶段提出功能使用需求及施工需求，避免施工图阶段产生大量变更，降低项目成本，减少施工工期。此外，设计阶段充分考虑后续制造、招采及施工全过程的需求。

　　1)制造阶段需求设计与制造紧密配合，派驻设计人员监督工厂生产质量，确保按图施工。

　　2)采购阶段需求设计团队配合招采部门出具详细的招标图纸和技术要求，为项目的快速招采、专业分包的快速进场打下坚实基础。

　　3)施工阶段需求设计人员和EPC项目管理人员共同纳入项目考核体系，签订统一的目标责任状。项目建设过程中，设计人员全程驻场，及时解决现场出现的问题。

　　2.3.3 基于物联网及机器人的工业化制造(M)

　　工业化制造是装配式建筑的重要组成部分，对项目质量、进度及成本有重要影响。利用工业化机器人实现自动化、安全化及高效率的生产制造，完成如轻钢焊接、钢筋网笼制作、自动下料等复制性流水作业(见图6)。同时，利用物联网技术，对各构件进行唯一编码，与智能工厂中机器人以及自动化生产线的生产数据形成回传和多机协作通信，在实现高效自动化生产的同时，对各构件的全过程信息进行追溯及管理。

　　

　　图6 工业化机器人制造  

　　 

　　2.3.4 基于云计算和大数据的电子化招采(P)

　　利用云计算技术，通过轻量化模型信息，将前期设计信息快速转换为商务信息，实现快速的商务统计。同时利用大数据挖掘及分析技术，依托中建股份“云筑网”进行集采，并从“云筑网”内合格供应商库里选择优质供应商，实现算量和采购的无缝对接。

　　2.3.5 全面可控的装配式数字化施工管理(C)

　　现场施工是前面4个环节的集合和检验，一切以现场为核心，签订以项目总经理为第一责任人的目标责任状，将设计、生产、商务、施工等人员纳入目标责任，由项目总经理统一指挥，通过对报批报建、设计、生产、招采、装配施工的统筹管理，确保构件装配精度、工程进度、质量、安全和成本的全方位管理，实现全面可控。

　　对装配式施工现场采用智慧化管理，应用机器人装配、AI技术、无人机巡航、点云扫描等高科技手段，实现对施工工地的智慧化高效管理。数字化施工管理机器人应用如图7所示。

　　

　　图7 数字化施工管理机器人应用  

　　 

　　2.4 一体化智慧建造平台提升管理效率

　　利用“中建科技装配式智慧建造平台”对3所学校项目进行智能化管理，通过信息化手段打通各环节，提高效率，实现一体化数字管理。

　　2.4.1 数字设计

　　1)协同设计设计师可基于线上平台一体化协同设计，在设计初期提前发现问题。

　　2)部品构件库自动读取模型信息，实现有限构件的无限生长。

　　3)构件唯一编码通过轻量化生成构件唯一编码，实现设计数据的传输及回溯。

　　4)轻量化引擎采用数模分离的方式和WebGL轻量化技术，完成三全BIM轻量化以及线上的全过程数据无损流转和数据孪生。

　　2.4.2 云筑网购

　　1)造价管理利用云计算技术，自动生成工程量及造价清单、概算、预算、决算等，实现设计信息向商务的流转。

　　2)云筑网招采结合算量结果，利用大数据技术在云筑网进行及时优质的线上集中招采，实现算量和采购的无缝对接。数字化的商务信息清单及电子化的招采有助于控制商务成本。同时，分布式储存及去中心化的区块链技术，确保了数据及平台的安全性和高效性。

　　2.4.3 智能工厂

　　1)智能ERP管理系统利用物联网技术，使用BIM信息驱动工厂设备完成智能化生产，实现包括构件信息采集、自动排产、二维码信息传递、运输协调等功能。

　　2)机械自动化生产利用机械化及流水化生产，降低生产管理成本，实现高效自动化生产，有效控制生产质量。

　　2.4.4 智慧工地

　　为提高工程整体管理效率，在智慧工地模块，实现了人员管理、远程视频监控、点云扫描、无人机航拍、进度管理、安全管理等内容的信息化创新应用。例如，在安全管理方面，利用机器学习及AI技术，实现了基于摄像头的多个场景的视觉识别，并记录监控中采集到的人员不安全行为，对安全隐患及时预警，同时也实现了人员实名制及分账制，有效解决欠薪难题。

　　2.4.5 幸福空间

　　基于VR、全景虚拟现实技术，提供新建筑交付、全景物业管理导航、全景建筑体验等功能及服务，让后期运营单位更加轻松便捷地进行管理，缔造装配式建筑的幸福空间。

　　3 装配式校园一体化建造的优势

　　3.1 精益建造

　　3.1.1 设计成果的高质量

　　1)设计协同的高要求利用“装配式智慧建造平台”、BIM等信息化手段，进行全员、全专业、全过程的协同设计，实现各专业之间的无缝衔接。

　　2)设计品质的高要求学校项目于2019年5月通过了国家装配式建筑AA级认定(装配率76.6%)，于2019年9月获得了设计阶段国标绿建二星标识。

　　3)结构安全的高要求为提高建筑物的抗震性能，减小上部结构地震响应，按照8度地区抗震设计要求对该建筑采用了减震、隔震技术。

　　3.1.2 现场装配的高质量

　　1)专业化的套筒灌浆队伍成立专业化套筒灌浆实施队伍，严控套筒灌浆作业质量，实行考核上岗。

　　2)全程化的灌浆施工记录套筒灌浆施工时进行全过程视频拍摄，确保过程质量可控。

　　3)科学化的灌浆质量检测利用钻孔内窥镜法，对所有预制柱之间的连接接头进行灌浆料密实度检测。3所学校项目对预制柱灌浆套筒进行100%内窥镜检测，共检测19 626个套筒，实现了灌浆套筒100%检测零缺陷。

　　4)严格的样板先行制度主体结构和精装等各专业施工前，严格实施样板先行制度，提前发现并解决问题，确保工程质量，后期严格按照施工样板进行施工(见图8)。

　　

　　图8 施工样板先行   

　　 

　　5)无毒化的装饰装修材料装修材料均采用环保型产品，环保不达标材料不许进场。项目完工后，聘请第三方对室内空气质量进行检测。经检测，室内各类对身体有害的物质均满足国家标准要求，甲醛、甲苯、一氧化碳的检测结果接近零。

　　3.2 高效率建造

　　3.2.1 报批报建快速流畅

　　报建过程中坚持“并联审查、串联审批”，从项目信息备案到获得工程施工许可。坪山区3所学校仅用74d即完成。

　　3.2.2 协同设计精准有效

　　设计团队与教育局、校方建立高效沟通，采取快速设计定案沟通流程和机制，将设计尤其是基础图纸、主体图纸、预制构件等专业的施工图纸压缩到2.5个月完成。

　　3.2.3 构件生产规模高效

　　在施工图设计阶段明确标准构件类型、尺寸、埋件定位等，构件厂根据预制构件图纸提前对标准构件进行排产，所有预制构件的生产工作在2个月内完成。

　　3.2.4 穿插施工井然有序

　　根据合同要求倒排工期进度计划，以最快的速度做好施工部署工作，实现土建、机电、园林、装修等多专业穿插施工。

　　3.3 成本最优

　　在保证质量和满足甲方相关技术要求、设计标准的前提下，最大限度地降低成本。

　　3.3.1 合同总价格不超概

　　坪山区3所学校招标前，甲方根据坪山区《中小学建设指引及中小学建设提升指引》、市工务署品牌库要求，制定详细的建设标准，设计团队进行限额设计，确保不超概。

　　3.3.2 大标段招标降造价

　　坪山区3所学校统一打包招标，在一定程度上有利于降低造价。通过大规模构件标准化设计实现构件规模化生产，减少构件生产和现场装配的边际成本。

　　3.3.3 一体化管理控成本

　　设计团队通过设计优化将成本控制前置，如半地下室减少土方开挖、筏板基础代替桩基础、机电管线合理排布等;同时利用中建科技智慧建造平台提高管理效率，有效地降低管理成本。通过对同期规模相近的几所采用传统建造方式建造的学校调研发现，以一体化建造方式实施的学校项目具有较大优势，对比如表1所示。

　　  

　　表1 传统建造方式与一体化建造方式对比 

　　 

　　 

　　

　　表1 传统建造方式与一体化建造方式对比

　　4 结语

　　我国建筑行业正处于供给侧结构性改革阶段，要实现建筑工业4.0，必须转变建造方式，通过装配式建造建立系统工程思维，对标制造业，放眼国际，用工业化、绿色化、智能化等手段来改变建筑业。通过装配式校园的建造实践，摸索出适用于装配式项目的一体化建造方式，形成了REMPC五位一体工程总承包建造方式的创新提炼。