工程总承包模式下装配式建筑设计施工融合研究

薛 袁，周笑寒，宁 延

（1. 东南大学 土木工程学院，江苏 南京 211189；2. 南京大学 工程管理学院，江苏 南京 210046，E-mail：1466176214@qq.com）

装配式建筑相关政策层面一致提出装配式建筑原则上应采用工程总承包模式[1]。装配式建筑设计呈现模块化、高集成性和生产-施工间顺次依赖性等特征[2]，需要设计与施工的深度融合[3]。

研究者也从管理视角分析了装配式建筑设计施工融合问题。如叶浩文等[4]阐述工程总承包模式在促进装配式建筑发展上的优势，并提出促进装配式建筑设计施工融合的建议。刘寅[5]认为完善装配式建筑设计施工一体化需从组织模式入手，如采用工程总承包模式。张守峰[6]则从总承包单位视角提出了装配式建筑设计施工一体化措施。岑孙晖等[7]提出采用EPPC模式以实现设计、采购、生产、施工的一体化。研究者充分认识到发挥工程总承包模式优势有利于克服传统承发包模式下装配式建筑设计、生产、施工间脱节问题[8]，实现设计施工融合。但实践中，工程总承包模式下装配式建筑设计和施工的割裂仍广泛存在[9]。目前对于该问题的研究多从管理模式、管理方法、BIM技术应用等视角提出促进设计施工融合的建议，呈碎片化状态，缺乏系统性的分析。基于此，本文采用案例资料分析和专家访谈方式，梳理工程总承包模式下装配式建筑设计施工融合的障碍因素及深层次原因，进而设计其融合机制，以期为工程总承包模式下装配式建筑设计施工融合提供参考。

1 工程总承包模式下装配式建筑设计施工融合的障碍因素

1.1 障碍因素识别

本文针对从事装配式建筑或工程总承包业务的专家共进行了36次访谈，访谈者来源于包括建设单位、咨询单位、设计单位及施工单位等各参与主体，访谈时长达3000分钟，其背景信息如表1所示。

表1 访谈背景信息

此外，还深入剖析了8个工程总承包模式下装配式建筑项目案例，其中包括招标文件、项目策划书、施工组织设计和制度文件等工程文件。最终总结得出工程总承包模式下装配式建筑设计施工融合的主要障碍因素。包括设计主导性弱、构件厂对设计理解不足，可施工性差、施工组织设计优化不足、设计施工联动不足、组织界面不协调6个方面，如表2所示。

表2 工程总承包模式下装配式建筑主要障碍因素

1.2 障碍原因分析

（1）装配式建筑工程总承包管理体系不完善。由于长期以来实行平行发包模式，设计与施工分离。目前大多数企业以施工总承包模式为主，而工程总承包模式下变成只是施工总承包模式的简单延伸或拼接，缺少设计主导下的全寿命期设计措施、清晰的界面协调机制等，增加设计与施工的技术、组织协调难度，削弱了工程总承包模式的集成优势[10]。

（2）设计、施工企业管理模式差异大。实践中，工程总承包项目常采用设计施工联合体或采用分包的形式，尚缺少设计施工一体化的企业。设计单位为了降低设计风险，会采用保守设计，而施工单位长期按图施工，对设计方案理解不足。虽然设计院在设计集成、全寿命周期设计方面有所探索，但因施工经验不足，在设计的可施工性、施工成本管控方面仍十分薄弱，不利于设计与施工的融合。而施工企业设计能力差，设计优化参与度低，难以实现施工组织设计与施工图深化设计的融合。

（3）设计、施工界面划分不清。在工程总承包模式中，许多承包商未摆脱以往平行发包模式的习惯，将设计与采购、施工计划机械拼凑，忽视设计、施工的交叉联动，造成设计、施工工作界面混乱等问题，容易导致界面冲突，削弱工程总承包的集成优势。

2 工程总承包模式下装配式建筑的设计施工融合机制

2.1 设计主导下的全寿命期设计

工程总承包模式下装配式建筑需将设计工作贯穿全寿命期，以实现设计与生产、施工的合理搭接[11]。首先明确装配式建筑的全寿命期设计原则。全寿命周期设计是指工程设计单位参与到从工程构思到结束（被拆除）的全部阶段[12]。依据装配式建筑实施流程，其设计原则的制定应考虑生产、运输、吊装、施工、装修、使用和拆除7个阶段[13]，包括可靠性和安全性设计、可生产性设计、可运输性设计、可吊装性设计、可施工性设计、设计专业间协同性设计、可维护性设计和可扩展性设计。

为加强设计施工融合，设计人员在设计阶段，充分考虑施工可行性及生产能力；在施工阶段，设计人员应结合施工现场，制定设计深化方案，指导施工，以保证施工过程有效贯彻设计意图，促进设计、施工融合，提高装配建筑整体质量。

2.2 可施工性分析和施工团队的提前介入

可施工性设计是指装配式建筑的设计方案应便于施工，保证设计的可靠性。

2.2.1 可施工性分析要点

（1）建筑设计可施工性分析。建筑设计可施工性分析包括构件拆分、构件外形设计等方面。其中，构件拆分需联系设计要求、现场实际、使用需求等方面，如考虑构件尺寸和重量的限制、受力要求、运输工具条件、安装连接材料设备的能力等。而且，构件拆分时需选择合适的模数标准。设计人员依据具体结构的设计参数进行模数选择，实现各类构件或材料的规格、尺寸、间距等标准化[14]，便于预制混凝土构件生产及后续施工建设。

（2）结构设计和机电管线可施工性分析。结构设计可施工性包括预制构件接合面连接方案、预制构件钢筋连接方式、预制构件模板支设等方面；机电管线可施工性包括管线连接位置、连接方式、管线交叉优化、预埋件设置（代替预留孔洞）、预留孔洞间距等方面，分析设计是否满足设计标准和便于施工。

（3）施工措施的前置设计。在设计阶段，进行施工环境和条件的充分调研，如了解预制工厂的产能、预制工厂生产线工艺水平、施工单位吊装水平等。依据现场条件，优化塔吊设计及布置方案、构件堆场及运输线路、人货电梯深化设计、构件预埋件及钢筋布置情况等。

（4）应用BIM技术检验可施工性。应用BIM技术建立设计模型，借助系统化模拟、施工可视化方案模拟及碰撞检验等手段，检验设计可施工性，深化预制构件设计并指导构件生产。

2.2.2 成立可施工性研究小组

工程总承包单位可组织设计、施工人员，成立临时可施工性研究小组，使设计方及时掌握施工单位吊装水平、施工环境等情况，促进设计可施工性。

此外，将施工团队提前参与至施工图设计，使设计和施工单位的人员共同参与、发挥专业所长，在提升设计可施工性的同时，实现建设效能最优。

2.3 施工图设计和施工组织设计的交叉优化

工程总承包模式下，可分阶段进行施工图设计、施工组织设计的交叉优化，如图1所示。

图1 施工图设计和施工组织设计的交叉优化

施工图设计初稿形成后，设计方邀请施工单位参与初稿会审，充分听取施工单位意见和建议，根据提出的优化建议，完成施工图设计优化工作。施工方通过与设计方沟通，进一步明确设计意图，进而贯彻到施工组织设计中。结合设计方提供的设计驻场服务，如驻场优化、危险源识别并提供措施方案，优化施工组织设计。以此确保施工图设计与施工组织设计同步交叉进行，强化设计与施工之间的联动关系。

2.4 组织界面协调

2.4.1 施工对设计的协调督导

为促进设计施工的融合，施工可对设计进行协调督导[15]。设计单位为保证设计可施工性，在前期充分调研的同时联系施工单位，就关键问题或重点部位征求意见；在设计会审或交底时，施工单位对设计文件进行审核，指出问题或提出优化建议。

（1）施工方派驻施工人员作为设计、施工单位间联系的纽带，进入可施工性研究小组，参与施工图设计，协调设计施工双方在设计意图与施工可行性方面的冲突，并充分理解设计意图。

（2）施工方派选施工人员或负责人参与会审，审查设计文件，确保设计方案的可施工性，以便施工的开展。如材料堆场的加固须编制详细的施工方案，附有计算书，经设计确认和专家论证通过后方可实施。

2.4.2 设计对施工的配合责任

（1）设计配合施工全过程。为便于施工阶段设计、施工沟通对接，实现设计施工融合，设计单位派设计代表常驻现场，跟踪设计方案的实施，根据现场情况及时进行设计优化、修改或变更，提高设计的科学性和可行性。设计代表参与关键工序交底，使设计意图准确贯穿于施工全过程，并参加施工中的检查工作，分析施工中可能发生的技术问题。

（2）施工图设计征求施工意见。施工图设计阶段，设计方加强与施工方的交流，并与施工单位合作成立临时可施工性研究小组。施工方充分应用施工知识和经验，结合施工组织要求，审查施工图并提出建议。设计方根据施工意见优化施工图设计，提升施工图设计的安全性、可运输性、可吊装性等，从而提高施工工作的效率和项目质量。

2.4.3 设计施工界面协调

设计与施工的界面协调可采用专题工作组、交底、会议、公告和工作联系单5种协调互动方式[16]，结合定期调度会议、计划会议、评审会议等对设计施工界面的协调进行管理。具体如表3所示。

表3 界面协调方式及内容

出现矛盾冲突时，负责设计施工融合的管理部门负责人基于已有信息分析矛盾冲突形成的原因，借助沟通制度，通过目标、界面、利益协调方式，化解设计、施工协作的过程矛盾，改进各方之间协作关系，促进项目建设的顺利推进。

3 案例验证

以合肥市某装配式建筑工程总承包房建项目为例，验证本文提出的设计施工融合机制有效性。该项目采用工程总承包模式，承包人承担设计、深化、施工、采购等工作。

3.1 发挥设计在跨专业联动中的主导作用

该项目设计负责人开展施工图会审，督促可生产性审查、可运输性审查、可吊装性审查和可施工性审查的开展，负责设计的可生产性、可运输性、可吊装性和可施工性等。如设计方在构件设计时同步考虑吊点选择及吊点处桁架筋设计，充分考虑设计可行性、方便施工，杜绝了影响构件安全及质量的因素；构件深化设计时结合装配式建筑施工特点和现场情况，考虑挂架预留洞口位置，保证了施工过程有效地贯彻设计意图，有效促进设计、施工融合。

3.2 利用BIM技术审查设计的可施工性

在设计阶段进行建筑、结构、机电各专业管道综合工作，对可能的碰撞，及时完成调整并报批，使设计方便施工。

3.3 同步、交叉开展施工图设计和施工组织设计

施工团队参与施工图的初稿会审，提出优化建议，如提出适应本文特征和塔吊特性的专用吊索及吊具类型，使吊点选择及吊点处桁架筋设计便于吊装。设计参与施工组织设计、施工方案等内部审查会，从安全、耐久、设计符合性、满足项目目标方面对施工方案进行了复核。通过设计与施工的充分交流，不断完善设计方案和施工方案，缩减正式施工图下发后施工组织设计时间。

3.4 明确组织界面协调方式

项目经理部下设工程管理部，在项目经理、项目副经理的领导下，具体负责设计、施工方之间的协调活动，通过交底、会议、工作联系单、公告的方式，提升设计、施工方的沟通效率，加强了设计与施工的融合。如本文通过专家会议确定采用铝合金窗框与预制外墙一体成型方案，彻底解决窗台漏水、铝窗松动等质量问题。

3.5 项目实施融合机制的效果

基于本文提出的设计施工融合机制，该项目取得了如下效果：

（1）以设计为主导，科学、合理选择项目塔吊型号、吊点，解决了高层建筑结构设计风险高、施工难度大的问题，提升设计可行性、可吊装性，确保高层主体结构安全可靠。

（2）预制混凝土墙体无法拆改、线管重布，通过BIM技术审查进行可施工性分析，避免了管道碰撞，提高设计可施工性，使设计意图得到了有效贯彻。

（3）同步、交叉开展施工图设计和施工组织设计，缩减了正式施工图下发后施工组织设计的时间，为工期内完成项目争取了时间，解决了因体量大、劳动力波动造成的工期紧张问题。

（4）设计、施工方通过专家会议等组织界面协调方式，解决了窗台漏水、铝窗松动等质量通病问题，减少材料、人工的浪费。最终该项目完成了项目进度和质量安全等管理目标，实现关键工序合格率100%，被评为“省级新技术应用示范工程”。

4 结语

工程总承包模式下，装配式建筑设计施工融合的必要性凸显。但实践中仍存在设计施工“联而不合”的问题。为更好解决设计施工割裂问题，本文识别了工程总承包模式下设计施工融合的障碍因素及原因，研究发现工程总承包模式下装配式建筑的设计施工融合机制，包括设计主导下的全寿命期设计，可施工性分析和施工团队提前介入，施工图设计和施工组织设计的交叉优化，并明确组织界面协调可采取的措施，如施工对设计协调督导、设计配合施工工作、明确设计施工沟通方式等，有利于提高项目各参与主体间沟通协作效率，加强设计、施工双方联动关系，确保设计施工融合的协调性和实施性，最终促进项目的价值实现。