PC构件工厂总体规划与功能分区探讨

1产业发展趋势与政策导向

当今社会，为解决建筑业“用工荒”、提升建筑品质、顺应节能环保和可持续发展的要求，建筑构件、部件越来越多的通过标准化设计，并实现工厂化生产，即由传统的现浇模式向装配式建筑转型升级。2020年7月，住建部联合国家发改委等十三部门印发《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》指出要以大力发展建筑工业化为载体，以数字化、智能化升级为动力，形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。在这样的背景下，越来越多的装配式建筑构件生产基地，尤其是预制装配式混凝土（PC）构件生产基地应运而生（因混凝土原材料成本低、取材方便、加工技术相对简单、应用最广泛）。如何保证PC构件工厂的生产、储存和运输效率和质量，为生产企业带来可观的利润，是PC构件工厂投资和建设的核心问题，这就需要在建设前对工厂进行科学合理的总体规划和功能分区。

2PC构件工厂总体规划

PC构件即预制混凝土（PrecastConcrete）构件，而生产预制混凝土构件的工厂或基地即为PC构件工厂[1]。

2.1厂区总体规划依据和原则

2.1.1总体规划依据（1）拟选厂址区域200公里半径范围内的建设市场对PC构件的大体需求情况，如当地政策对预制率的要求、计划新建建筑面积等。（2）投资企业的市场定位和经济、技术条件，拟采取的生产工艺，以及对拟建PC构件工厂的预期定位。（3）PC构件产成品的定位、计划产量、企业投资收益等。（4）拟选厂址所在地的投资强度、规划条件、相关政策要求，以及周边原材料获取、配套设施、交通运输情况[2]。2.1.2总体规划原则投资企业在决策PC构件厂区的总体规划时，首先应满足生产工艺要求、建筑功能和技术要求、安全和环保要求这三项基本要求，并应遵循如下规划原则：系统性原则。PC构件厂区总体规划应以功能区划分为核心，以道路系统为支撑，辅以一定面积的绿化配套，并综合考虑厂区所处的地理区域、周边的自然条件和市政配套等外部因素。适应性原则。总体规划需因地制宜，充分利用现有的场地和环境条件合理的进行功能区划分和交通设计。如依据现有场地边界设置建筑物方位和绿化景观，可使厂区布局与周围环境协调一致；依照场地地形制定合理的竖向设计方案，确定室外地坪标高，尽量做到挖、填方平衡，可降低施工难度，减少建设投资。经济性原则。在保证总体规划满足规划条件和规范要求，且使用功能完善的前提下，尽可能控制建设成本。如条件允许，可选择分期投资建设，预留足够的场地作为厂房和生产线扩充使用，扩充部分需在一期总体规划时一并设计。

2.2厂区基本规划布局

根据行业内平均偏上的产能和产线设备配置要求，PC构件工厂较理想的地块宜为边界规整的矩形，面积在85000m2至110000m2之间，且长边长度不小于350m。厂区内主要建、构筑物包括：生产车间、办公（研发）楼、生活配套用房、生产辅助用房、原材料储存用房、实验室、废料仓、门卫室、成品堆场、地磅等。在整个厂区面积中，生产车间面积约占30%，成品堆场面积约占35%~40%，办公及生产、生活配套面积约占5%~10%，其余为绿地和道路。厂区规划布局应在满足容积率、建筑密度和绿地率指标的基础上，充分利用土地面积。厂区内交通走向应明确、通畅。为满足最长的成品运输车辆（17m）转弯半径，厂区内物流道路宽度通常不小于8m，人流路线道路宽度不小于6m。物流路线与人流路线应分开设置：原材料（砂石、水泥、钢筋、钢材等）、外协加工成品的进货物流和车辆路线为一条物流路线；成品堆场的成品出货物流和车辆路线为另一条物流路线。工人、管理人员、参观学习人员（含非机动车、小汽车、客车）等进出厂区的路线为人流路线。厂区内应配置满足规划条件要求的足量停车位，且绿地面积应满足规划绿地率要求，通常为10%~20%。绿地率相对提高，可使厂区整体更舒适、美观。

3基本功能区设置

3.1生产车间

生产车间是生产加工PC构件的建筑，含有半成品加工、PC构件混凝土浇筑、构件集中养护、构件质量检测和修补等功能，通常为单层钢结构厂房。为达到行业平均产能，满足通用的PC构件生产要求，厂房内需设置3条板类构件生产线、1条异形构件生产线和1条钢筋加工产线，共计5条生产线，各占用一跨车间。每跨车间的最小宽度为27m，所以厂房总体宽度不小于135m；而为满足自动化生产线的设备设置，厂房总体长度不小于210m。生产车间总占地面积至少为28350m2。生产车间净高度取决于室内行车的起吊高度。根据通用的最大构件尺寸和起吊、运输方式，行车起吊高度为9m，生产车间的内部最低点净高约为13.5m~14m。生产车间应尽可能充分利用自然采光与通风条件，使各个工位具备良好的工作条件；同时，车间内应留出贯通的消防通道和必要的交通运输通道，宽度不小于4.5m，以保证人员安全疏散和物流运输。需要注意的是，对于生产过程中的污水排放，通常在车间内根据工艺要求和产线布置情况设置室内废水沉淀池或室内废水收集系统（废水收集小车+轨道），并合理设置排水明沟，明沟宽400mm，坡度i=1%，起点深度500mm，上设铸铁镂空盖板，可承受运输车辆通行。车间内沉淀池、明沟排水均排至室外沉淀池收集处理和回用。

3.2办公（研发）楼

PC构件工厂管理人员较多，且需兼具一定的展示、研发和培训功能，宜设置独立的办公（研发）楼。办公（研发）楼主要包含管理人员办公区、会议室及培训室、展示区、研发试验区、接待区、档案室、文印室及茶水间、更衣室、医务室等，办公楼内也可根据需要设置餐厅或食堂。办公（研发）楼的面积根据人员数量和功能区数量，通常在2000m2~3000m2，投资者可结合自身需求和规划设计条件确定。

3.3成品堆场

成品堆场是PC构件出厂前的重要储存区，其设置要考虑与生产车间的距离，一般紧邻生产车间设置，且成品可由生产车间内通过平板运输车或轨道车延伸转运至堆放区。堆场面积宜根据满足最大产能情况下1个月的构件产出量的储存空间需求确定。堆场面积可取生产车间面积的1.1~1.4倍。成品堆场需配置起重设备、照明设施、必要的冲洗设施、水电接口等[3]。起重设备主要为龙门吊，龙门吊跨度宜大于25m，吨位不小于16t，尽量采用两端悬挑的形式，悬挑端（≥5.5m）区域下方满足停放运输车辆装运构件。龙门吊通常至少设置两跨，加上安全距离，故堆场的宽度一般不小于80m。3.4原材料储存用房和搅拌站原材料储存用房是储存生产PC构件用的石子、粗砂、细沙等原材料的建筑，封闭设置，不同原材料分格存放，每个开间设置敞开式大门，满足货车卸料和铲车取料的要求，宜靠近搅拌站设置。PC构件工厂应至少配置一台混凝土搅拌站以满足车间的混凝土供应，一般为HZS120型，且站内需设置两台搅拌机，一备一用，保证生产的连续性。根据环保要求，搅拌站应封闭设置，并紧贴生产车间，通过混凝土输送车轨道和鱼雷罐为生产区提供混凝土。原材料储存用房面积约2000m2~3000m2，根据产能确保满足1个月的原材料供应量储存需要。搅拌站区域内按需设置冲洗池和沉淀池。

3.5实验室

由力学实验室、混凝土制备间、办公室、综合分析室、留样室、标准养护室等组成，主要用于进行混凝土试件制备和养护、试件力学性能检测、原材料物理性能测试及取样送检、产品配合比设计等，通常紧贴生产车间设置或建于生产车间内，且临近搅拌站和原材料间，方便取样。实验室面积约220~300m2，主要功能间齐全即可。

3.6生产辅助用房

主要包括变配电房、消防泵房、蒸汽发生器间或燃气锅炉房[4]、空压站等为正常生产运营活动提供动力和辅助功能的房间。通常来说，变配电房内需设置2台1250kVA干式变压器，负责全厂的用电负荷（生产、办公设备设施有功功率约2200kW）。为保证少数需连续供电设备的能正常运转，变配电房需安装备用发电机组和紧急供电系统。变配电房面积根据机组占地及布置情况确定，不小于280m2。蒸汽发生器间主要设置蒸汽发生器，通过热力管道通往生产车间内的养护窑系统，为PC构件提供蒸汽养护，提高构件养护效率，大幅度缩短养护时间。在无市政蒸汽可接入厂区的情况下，通常设置1台额定蒸发量为4t/h的蒸汽发生器。如果条件允许，厂区内首选接入市政蒸汽。市政蒸汽管道接入厂区后，通过调压阀将蒸汽分流，分别由支管接至各生产线的蒸汽养护系统上。

3.7生活配套用房

生活配套用房主要包括食堂、宿舍等，食堂可独立设置也可与办公区或宿舍楼结合设置，宿舍楼房间数量和面积应根据厂区人员数量确定，而是否在厂区内建宿舍应根据项目所在地规划行政管理部门的具体规定确定。

4建设、设备及人员配备情况

4.1主要建设计划

上述规模的PC构件工厂，从项目立项至项目正式开工建设的前期阶段约3~4个月，耗时较长的为项目拿地和设计工作。若不需要大范围的地基处理，则项目正式开工至竣工验收的建设工期约8~9个月，其中基础（含桩基）施工约2个月，主体结构工程约2~3个月，机电安装工程约2个月，设备安装工程与机电安装同步进行，约2.5个月，其余装饰装修及室外工程约1.5个月。

4.2主要产线设备

PC工厂设备选型与所需生产的构件种类密切相关，市场上主要的PC构件包括：叠合楼板、内墙板、保温夹心墙板、楼梯板、阳台板、空调板、柱、梁等可预制生产的混凝土构件。其中叠合楼板、内墙板、保温夹心墙板可在自动化流水生产线上生产，其他均属于异形构件，只能在固定模台上生产并养护。自动化流水线是工人在设定好的特定工位上进行作业，钢模台通过地面驱动装置循环移动到每个特定工位，混凝土布料、振捣装置固定在某一工位布料振捣，可实现集中养护，节约能源和人工，机械化程度高，实现程序控制。目前的设备仅适合生产几类尺寸较规则的板式构件。而固定模台生产线为钢模台固定，靠工人移动来完成各项操作，适合多种类型构件生产，但机械化程度较低，用人多。所以工厂内一般两种类型的生产线配合使用，可满足各类构件的生产。主要产线设备包括：标准钢模台（12m×3.5m）、驱动轮、地面支撑轮（导轮）、感应防撞装置、码垛机（模台存取机）、养护窑、布料机、振动台、摆渡车（模台横移车）、翻转台、混凝土空中送料车、构件运输车、钢筋桁架焊接、弯曲、调直、弯箍、棒材剪切设备等。

4.3人员配备

工厂生产采用两班制工作方式，白天班次生产人员数量占生产车间人员总数的65%；全年生产天数为300天。每条构件生产线两班人数约55人，钢筋加工产线约40人，物流、机修及实验室等人员共35人，故生产人员总数约295人。工厂管理人员一般为50~70人，按需设置。

4.4总投资

上述规模的PC构件工厂年实际产能约10~12万立方，总投资由工程费用、工程建设其他费、预备费、建设期利息和流动资金组成。其中工程费用约19500万元（建安13000万元，设备6500万元），工程建设其他费约4500万元（含建设用地费用），建设期利息约700万。工厂达产年年营业收入约32000万元，流动资金按营业收入20%计取，约6400万元。总投资共计约31100万元。

5结语

PC构件工厂的顺利建设和投产得益于前期科学合理的总体规划、功能分区和设备选型。工厂投资决策前应进行系统的市场调研，从市场供需、企业自身财务、技术实力和人才配备等多方面进行分析，确定建设规模和发展方案，并选择合适的厂址，才有利于产品生产和推广，进而推动当地建筑工业化的发展。

参考文献

[1]纪明香，杨道宇，马川峰.装配式混凝土预制构件制作与运输[M].天津：天津大学出版社，2020.

[2]湛文.PC工厂建设要点分析[J].中国住宅设施，2014(11)：80-82.

[3]张玉标，梁少敏，赵国良.PC构件工厂建设相关问题研究[J].建筑技术，2018，49(z1)：134-137.

[4]刘赛，田士峰，王亚超.固定式PC构件工厂建设及设备配置[J].建筑技术，2018，49(z1)：209-211.

作者：时啸林 单位：中建材（上海）航空技术有限公司