像造汽車一樣造房子

—— 綠色建筑之裝配式建筑

    發(fā)布日期：2014-09-03

日前，上海市發(fā)布了《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動計(jì)劃(２０１４－２０１６)》（以下簡稱“行動計(jì)劃”）?！缎袆佑?jì)劃》對綠色建筑發(fā)展提出了新的更高的要求。作為實(shí)現(xiàn)綠色建筑發(fā)展的重要途徑，裝配式建筑得到了前所未有的重視，并規(guī)定了嚴(yán)格的量化指標(biāo)，如文中規(guī)定：“（上海市）各區(qū)縣政府在本區(qū)域供地面積總量中落實(shí)的裝配式建筑的建筑面積比例，２０１４年不少于２５％；２０１５年不少于５０％；２０１６年，外環(huán)線以內(nèi)符合條件的新建民用建筑原則上全部采用裝配式建筑。”基于這一背景，本文從裝配式建筑的特點(diǎn)、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，綜合探討發(fā)展裝配式建筑的意義、目前存在的瓶頸、未來的發(fā)展趨勢，并結(jié)合裝配式建筑在二十冶的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行梳理總結(jié)，以期達(dá)到拋磚引玉的作用。

一、裝配式建筑發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

預(yù)制裝配式建筑是用工業(yè)化的生產(chǎn)方式來建造建筑，是將建筑的部分或全部構(gòu)件在工廠預(yù)制完成,然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，將構(gòu)件通過可靠的連接方式組裝而建成的建筑。常見諸報端的“住宅產(chǎn)業(yè)化”是建筑工業(yè)化在住宅建筑領(lǐng)域的另一種稱謂。工業(yè)化建造模式與傳統(tǒng)的現(xiàn)場建造方式不同，其建造環(huán)節(jié)、產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成、甚至工程建設(shè)和市場運(yùn)行模式也存在明顯的差別。簡言之，工業(yè)化建造就是“像造汽車一樣造房子”。 裝配式建筑的發(fā)展是工業(yè)化大生產(chǎn)及特定社會歷史條件下的結(jié)果。第二次世界大戰(zhàn)后的20世紀(jì)50年代，由于住房緊缺和勞動力匱乏，歐洲掀起了建筑工業(yè)化高潮。隨著各國經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和建筑技術(shù)水平的提高，歐洲國家采用預(yù)制裝配的工業(yè)化生產(chǎn)方式建造建筑，為后來的裝配式建筑發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。這期間前蘇聯(lián)、英、法等國重點(diǎn)發(fā)展了裝配式大板結(jié)構(gòu)體系。與此同時，北歐的瑞典和丹麥大力發(fā)展裝配式建筑，并產(chǎn)生了適于自己的結(jié)構(gòu)體系，訂立了相應(yīng)的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)。此后，美國于20世紀(jì)70年代頒布了預(yù)制建筑施工和安全標(biāo)準(zhǔn)，使預(yù)制建筑比現(xiàn)場施工建筑更有保障。在亞洲，日本一直走在裝配式建筑發(fā)展的前列。從上個世紀(jì)六十年代開始，伴隨著日本經(jīng)濟(jì)的恢復(fù)和騰飛，預(yù)制裝配式建筑得到了飛速的發(fā)展，并逐漸形成了一套完整的體系，是世界上裝配式建筑發(fā)展最為成熟的國家之一。同為亞洲國家和地區(qū)的新加坡和香港于上個世紀(jì)80年代開始引入預(yù)制技術(shù)，開啟了建筑工業(yè)化的發(fā)展歷程。 回顧裝配式建筑在國外的發(fā)展歷程，日本、美國、法國、瑞典、丹麥等是最具典型性的國家，都根據(jù)自己的國情選擇了不同的道路和方式，呈現(xiàn)出各自的特點(diǎn)。例如，日本是率先在工廠中批量生產(chǎn)建筑的國家；美國注重建筑的舒適性、多樣性、個性化：法國是世界上推行工業(yè)化建筑最早的國家之一；瑞典是世界上建筑裝配化應(yīng)用最廣泛的國家，其80%的建筑采用以通用部件為基礎(chǔ)的建筑通用體系；丹麥發(fā)展建筑通用體系化的方向是“產(chǎn)品目錄設(shè)計(jì)”，它是世界上第一個將模數(shù)法制化的國家。 在我國，預(yù)制裝配式建筑始于20世紀(jì)50、60年代從蘇聯(lián)引進(jìn)的裝配式大板結(jié)構(gòu)體系。但限于歷史條件及技術(shù)水平的限制，當(dāng)時的裝配式建筑缺乏對抗震性能的考慮，1976年唐山大地震后裝配式建筑發(fā)展陷入了停滯狀態(tài)。此后，現(xiàn)澆混凝土建筑成為房屋建造的主流。然而，隨著施工現(xiàn)場濕作業(yè)的復(fù)蘇，現(xiàn)澆技術(shù)的缺點(diǎn)日益突出，勞動力成本日益增加，使得裝配式建筑重新回到國人視野。上個世紀(jì)末，國務(wù)院重新出臺了推動住宅產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)文件，我國建筑工業(yè)化再次啟程。此次建筑工業(yè)化發(fā)展過程中，我國充分吸收國外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)，充分考慮結(jié)構(gòu)整體抗震性能，形成了以裝配整體式建筑為主流的裝配式建造技術(shù)。諸如，萬科集團(tuán)的“裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系”、南京大地集團(tuán)的“預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)體系”、中南建設(shè)集團(tuán)的“全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)（NPC）體系”等。同時，在這一過程中，除預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系（框架體系、剪力墻體系）外，預(yù)制裝配式木結(jié)構(gòu)體系、預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系（低多層的輕鋼龍骨體系、多層輕鋼框架體系、高層框架-剪力墻/支撐體系等）以及模塊化體系，也得到了快速發(fā)展，受到了部分企業(yè)和高校等科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注，并出現(xiàn)了一些工程實(shí)例和示范，如寶業(yè)集團(tuán)推出的輕型鋼結(jié)構(gòu)框架體系、遠(yuǎn)大可建模塊化體系等。

二、 發(fā)展裝配式建筑的意義

建筑業(yè)是當(dāng)今碳排放量最大的行業(yè)，據(jù)估計(jì)，在二氧化碳排放總量中，建筑排放量占到了近50%，這一比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于運(yùn)輸和工業(yè)領(lǐng)域。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的高速發(fā)展，世界大約50%的建筑開發(fā)在中國，在這些建筑的建造和使用過程中，消耗的能源占社會總能耗的30%，相關(guān)建材的生產(chǎn)能耗占16.7%，這造成了能源的極大浪費(fèi)，對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。相比而言，采用建筑工業(yè)化的生產(chǎn)方式將有效地解決此類問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于大量高噪聲高污染的“濕作業(yè)”在工廠中進(jìn)行，裝配式建筑垃圾將減少91%，腳手架用量減少50%以上，鋼材節(jié)約2%，混凝土節(jié)約7%，同時極大程度地減少了建筑污水的排放、建筑噪音的干擾、有害氣體及粉塵的排放，最大限度地減少建筑施工對周邊環(huán)境的影響。顯而易見，推動裝配式建筑發(fā)展，是有效地降低資源、能源消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，是發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的必然要求。 由于裝配式建筑部件通過工廠化制作，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，產(chǎn)品的質(zhì)量和精度可以得到有效保證，產(chǎn)品性能可得到有效提高。例如，裝配式建筑可以改善結(jié)構(gòu)精度、滲漏、開裂等質(zhì)量通病，提高隔聲、保溫、防火等性能，便于系統(tǒng)維護(hù)、更新。根據(jù)日本、美國等建筑工業(yè)化發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)，在國外眾多建筑投訴案例中，使用裝配式技術(shù)的建筑保溫、防噪、防水投訴率比現(xiàn)澆模式減少9成以上。因此，發(fā)展裝配式建筑是提升建筑品質(zhì)的有效方式。 與傳統(tǒng)的以現(xiàn)場施工為主的建造方式相比，裝配式建造技術(shù)表現(xiàn)在建筑構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場施工機(jī)械化、組織管理信息化，體現(xiàn)了工業(yè)化社會的建造方式和技術(shù)手段，是一種現(xiàn)代的高技術(shù)含量的建造方法，具有建造速度快、建設(shè)周期短的特點(diǎn)。根據(jù)歐洲的統(tǒng)計(jì)，傳統(tǒng)建造方法每平方米建筑面積需2.25個工日，而預(yù)制裝配式施工僅用1個工日，可節(jié)約人工25%~30%，降低造價約10%~15%，縮短工期30~50%左右。由此可見，發(fā)展裝配式建筑是提高建筑業(yè)生產(chǎn)效率、降低成本的理想途徑。 由于裝配式建筑有著巨大的節(jié)能減排作用，提升了建筑品質(zhì)和效能，大大提高了施工效率，縮短了施工周期，并充分體現(xiàn)了綠色建筑“四節(jié)一環(huán)保”的特點(diǎn)，可以預(yù)見，在未來的建筑業(yè)發(fā)展過程中，裝配式建筑的重要意義將會日益凸顯。

三、制約我國裝配式建筑發(fā)展的瓶頸

自建設(shè)部1998年發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高建筑質(zhì)量若干意見的通知》，特別是2006年6月下發(fā)《國家建筑產(chǎn)業(yè)化基地試行辦法》以來，中央政府先后批準(zhǔn)建立了45個國家建筑產(chǎn)業(yè)化基地，我國裝配式建筑研究及工程應(yīng)用取得了長足的進(jìn)步。但這一過程中，建筑工業(yè)化在頂層設(shè)計(jì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、全產(chǎn)業(yè)鏈打造、關(guān)鍵技術(shù)等方面仍存在明顯欠缺，從全國來看，還不具備全面大規(guī)模推廣的條件和能力。 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部副部長仇保興將上述問題歸結(jié)為：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)滯后、建造成本偏高、項(xiàng)目建設(shè)管理體制不利于工業(yè)化建筑發(fā)展等三大瓶頸。其一，裝配式建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝施工、驗(yàn)收評定等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未建立，試點(diǎn)成果無法大規(guī)模推廣。  其二，由于至今預(yù)制構(gòu)件尚未形成大規(guī)模生產(chǎn)，規(guī)模效益無法體現(xiàn)；同時，由于稅收成本過高增加了生產(chǎn)成本，也阻礙了預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝配式建筑的建造成本比傳統(tǒng)方式成本每平方米高500元左右。其三，具備總承包資質(zhì)的企業(yè)目前不具備專業(yè)化生產(chǎn)能力，尤其是裝配式建筑生產(chǎn)、安裝的能力不足，少數(shù)具備能力的企業(yè)又無承包項(xiàng)目資格，造成專業(yè)化公司需要掛靠，增加管理成本。 針對上述問題，上海市在政策上給予了大力支持?！缎袆佑?jì)劃》中提出的“完善建筑工業(yè)化技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)、增加財政政策激勵、完善土地供應(yīng)項(xiàng)目落地機(jī)制” 等政策為上海市大力發(fā)展裝配式建筑提供了助力。

四、裝配式建筑的發(fā)展趨勢

 回顧發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的裝配式建筑發(fā)展經(jīng)歷，可以發(fā)現(xiàn)，技術(shù)進(jìn)步對推動裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重要的推動作用。綜合考察國內(nèi)外裝配式技術(shù)發(fā)展走向，從技術(shù)角度而言，裝配式建筑呈現(xiàn)出這樣的發(fā)展趨勢，即向開放體系、干體系、集成體系以及信息管理體系方向發(fā)展。 從閉鎖體系向開放體系轉(zhuǎn)變。在裝配式建筑的發(fā)展過程中，原來的閉鎖體系強(qiáng)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、快速施工，但結(jié)構(gòu)形式非常有限，設(shè)計(jì)缺乏靈活性。開放體系致力于發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化功能塊、設(shè)計(jì)上統(tǒng)一模數(shù)，這樣易于統(tǒng)一又富于變化，方便生產(chǎn)和施工，給設(shè)計(jì)更大自由。 從濕體系向干體系轉(zhuǎn)變。裝配式建筑濕體系是指在施工過程中，預(yù)制構(gòu)件接口通過現(xiàn)澆混凝土連接以提高其整體性能。而對于干體系，即采用螺絲螺帽等方式連接，這一體系在控制施工的環(huán)境污染等方面，具有明顯的優(yōu)勢。 從只強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的裝配式，向結(jié)構(gòu)裝配式和內(nèi)裝系統(tǒng)化、集成化方向發(fā)展。 建筑產(chǎn)業(yè)不僅包括主體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化也包括內(nèi)部裝修部品的產(chǎn)業(yè)化，兩者相輔相成，互為依托，因此，未來裝配式建筑將由單部分構(gòu)件預(yù)制向內(nèi)裝系統(tǒng)集成化方向發(fā)展。 信息化管理將發(fā)生更為突出的作用。BIM技術(shù)將在其中發(fā)揮重要作用。通過BIM技術(shù)搭建建筑的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和管理各個環(huán)節(jié)中的信息交換平臺，進(jìn)一步以“信息化”促進(jìn)“產(chǎn)業(yè)化”，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈的信息支持，最終實(shí)現(xiàn)建筑全生命周期的質(zhì)量可追溯管理。

五、裝配式建筑在二十冶的發(fā)展

2012年以來，中國二十冶精準(zhǔn)把握裝配式建筑發(fā)展方向，充分發(fā)揮中國二十冶在構(gòu)件房地產(chǎn)開發(fā)、檢測、設(shè)計(jì)、構(gòu)件生產(chǎn)、施工這一完整產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)勢，以中國二十冶工程技術(shù)分公司（建筑設(shè)計(jì)院）及混凝土構(gòu)件分公司為基礎(chǔ)，依托中冶集團(tuán)科技創(chuàng)新平臺適時成立中冶裝配式建筑工程技術(shù)中心，開展了以裝配式節(jié)點(diǎn)為核心的系列研究工作。在組建期的兩年內(nèi)，工程中心參加國家“十二五”科技支撐項(xiàng)目1項(xiàng)，省部級科研項(xiàng)目2項(xiàng)，授權(quán)、受理專利6項(xiàng)，研發(fā)新型裝配式混凝土柱-柱、梁-柱節(jié)點(diǎn)4種，完成裝配式建筑梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)1項(xiàng)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文1篇，完成基于自主研發(fā)節(jié)點(diǎn)的裝配式實(shí)驗(yàn)建筑1棟。同時，與同濟(jì)大學(xué)、沈陽建筑大學(xué)、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院等高校建立合作關(guān)系，簽訂科研項(xiàng)目合作合同3項(xiàng)。在工程中心不斷發(fā)展壯大的過程中，所做的技術(shù)工作為集團(tuán)公司裝配式建筑研究奠定了基礎(chǔ)，將會進(jìn)一步為公司裝配式建筑推廣應(yīng)用起到技術(shù)支撐作用。

六、結(jié)語

我國目前正處于城鎮(zhèn)化高速發(fā)展時期，每年約有一千萬人住進(jìn)城市，每年的新建建筑總量達(dá)20億平方米，占全世界年建筑總量的40%。對于如此巨大建筑體量，繼續(xù)采用原有的建筑生產(chǎn)模式必將對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，生產(chǎn)不可持續(xù)。因此，尋找一種既是綠色又能快速生產(chǎn)的方式已經(jīng)迫在眉睫，而裝配式建筑恰好提供了有效的解決途徑。 現(xiàn)階段，中國二十冶正處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，充分利用公司現(xiàn)有優(yōu)勢，借助國家和上海綠色建筑發(fā)展的有力政策，大力發(fā)展裝配式建筑，必將為公司帶來新的發(fā)展機(jī)遇。 　(中國二十冶集團(tuán)   孫千偉） ?、?/P>