產業化技術在裝配式住宅中的應用研究

林森 劉迅 譚鳳

(江南大學環境與土木工程學院，江蘇無錫 214000)

0 引言

隨著經濟的發展及人們對住房水平需求的提升，每年建筑活動使用的自然資源量占人類使用總量的40%，而造成的建筑垃圾也占人類活動產生垃圾總量的40%，而這一情況在我國更甚。因此，推動綠色建筑的發展刻不容緩。

一個建筑體系，是否可稱為綠色建筑體系，其界定原則主要考慮它是否貫徹了可持續發展原則:一是應從建筑全壽命周期過程中，對環境和資源影響方面考慮;另一個要從建筑材料及使用功能對室內、室外，對局地、區域及全球環境和資源影響方面考慮。綠色建筑體系應符合“四節一環?！钡囊?，是符合生態調控規律的建筑體系［1］。

目前我國住宅產業化正處于蓬勃發展的勢頭，兩個主要發展方向是裝配式住宅建設技術和住宅室內全裝修技術，住宅產業化對于實現節能減排、保護生態環境、改善人居環境都有重要意義，是住宅建設發展的必然趨勢。Colin Davidson認為，住宅產業化是各國解決人口居住問題和資源環境保護問題最有潛力的方法之一［2］。若將住宅產業化技術應用于綠色建筑，即能達到產業化的大規模生產綠色建筑的效果，最大限度的實現節約能源、保護環境和減少污染的目的。

本文積極探索住宅產業化技術于裝配式結構住宅的應用，以期達到提高裝配式住宅品質與性能，促進節能減排，降低住房建設成本，將裝配式住宅發展為綠色建筑的目的。

1 裝配式結構體系

裝配式結構(Prefabricated Concrete，簡稱PC)，是以預制構件為主要受力構件，經裝配連接而成的混凝土結構。裝配式結構體系在國外已經發展成熟并得到很好的推廣，而目前在國內，處于大力倡導和積極探索階段，形成了具有中國特色的裝配式住宅，即形成了以輕鋼結構為主，以木結構、輕鋼—木結構、輕鋼—鋼筋混凝土結構和輕鋼—鋼結構為補充的裝配式住宅結構體系［3］(見圖1)。但經過一系列有益的實踐，并未得到規模性的推廣。究其原因，理論實踐受技術水平和經濟條件的約束，機具設備和運輸工具落后，無法滿足工藝的要求，加之推廣力度不大等客觀條件遏制了裝配式結構體系的發展。

目前，鋼筋混凝土工程施工中，現澆體系處于主導地位。這一體系在國內發展成熟，并得到廣泛認可和使用，但由于需要現場進行支模，鋼筋綁扎連接，混凝土振搗養護等一系列手工操作，因此現澆體系存在諸多弊端:工程施工工期長;工程成本不易有效控制;工程質量難以可靠保證;全面工業化生產難以實現［4］。

裝配式結構體系雖然目前存在一些缺陷，但是相較于現澆體系，存在巨大的優勢:1)住宅建造由工地化向工廠化轉變，使影響住宅質量和性能的不可控環節納入到可控制的體系下;2)采用預制鋼筋混凝土外墻及梁、柱，在工廠進行產業化生產，再運至現場直接裝配連接，安全快捷，節能環保;3)各預制構件機械化程度高，提高構件尺寸的精確度，減少材料浪費;4)現場作業人員減少，勞動量降低，作業時間減少，提高效率;5)節水、節電、節材、保護環境，社會效益提高。

圖1 裝配式結構建筑

因而，建筑業應打破目前的建筑體系格局，積極引入住宅產業化的先進技術，揚長避短，大力發展裝配式結構住宅。

2 裝配式住宅的產業化技術應用

2.1 動態交融性空間設計

居住空間是人類賴以生存的物質空間，一方面滿足了人們對日常生活環境的需要，另一方面又受人類生活方式變化的影響。隨著當今時代與人們居住行為的進步，人們對居住環境提出了越來越多的要求，如:

1)住宅、辦公、商業三大功能的界限日趨模糊;2)合租、分租現象日益增多;3)隨著老齡化時代的開始，“二代局”現象增加;4)家庭辦公的流行。這些現象對居住建筑設計提出了更高的要求，即滿足不同功能的空間需求［5］。

動態的居住空間設計應在模塊化設計的前提下，預先考慮空間功能的通融性，使住宅無論在居住、辦公、商業三者之間轉換使用時還是滿足分租、合租、二代家庭使用時，都能以較小的結構改動做出相應的空間調整，滿足用戶以較小的資源損耗和資金投入獲得最大程度的使用自由，使住宅在扮演不同角色時能盡量減少二次資源的消耗，包括人力、物力等方面的損耗，達到建筑在全壽命周期內空間的動態使用。

同時，在設計中應注意應用高技術和優質材料。建筑材料生命周期中的污染和能耗主要有三個方面，包括建筑材料和設備制造，材料、設備從產地到建筑工地的運輸及施工中的污染與能耗，這些將是建筑材料取舍的依據［6］。

2.2 工業化施工技術體系

2.2.1 我國目前施工現狀

當前我國的施工建造水平還停留在過分依靠手工操作、資源浪費嚴重的傳統施工階段，建筑的建造質量精細程度比較低，施工建造方式效率低，材料浪費、環境污染方面問題突出。在工業化生產的時代沒有實現建筑工業化施工，這也是我國綠色住宅發展和國外差距的最主要原因［7］。

隨著經濟的發展和人們環保意識的提高，對工業化施工的認識也進一步加強。目前，工業化施工技術主要包括剪力墻施工、單元組拼、單元吊裝、單元連接、樓梯及陽臺施工、信息化系統、產品保護措施等。核心理念包括:綠色施工、精益施工、集成施工和安全施工［8］，工業化施工流程圖見圖2。

圖2 工業化施工流程圖

2.2.2 工業化施工特點

1)保障住宅質量和性能。

集成施工做到了組合裝配、高效快捷，因為工業化建筑多使用預制構件，所以施工現場主要依靠機械，勞動力使用少且精，自動化程度高，施工速度快;精益施工做到了精確智能，住宅工業化施工將構件、機電和裝飾等需求融合到一起，采用構件標準化和模數化的方式，形成有機結合的整體，實現多重功能一體化。住宅建造的工地化向工廠化的轉變，使影響住宅質量和性能的不可控環節納入到可控制的體系下，保障了建筑產品質量的穩定性和精確性，實現住宅整體質量性能的要求。

2)實現了施工的節能減排。

節電:部品工廠化預制與現場裝配，減少了混凝土澆搗的振動棒、垂直運輸的塔吊和焊接所需的電焊機等的使用頻率。

節材:建筑構件采用吊裝裝配施工，模板、腳手架等器材使用減少了。

節水:施工現場濕作業減少，施工用水量減少;施工人員減少，生活用水量減少。

保護環境:由于采用部品工廠化預制與現場裝配，施工現場基本無混凝土現澆和鋼材加工作業，實現了干法施工，減少了建筑垃圾的產生和污水的排放及有害氣體和噪聲的產生。

2.2.3 工業化施工注意問題

工業化施工過程中，應實施清潔生產［9］，即在不犧牲建筑產品工程質量、成本、功能的前提下，不斷采取改進設計、使用清潔的能源和原料、改善管理等措施，從源頭削減污染，提高資源利用效率，減少或者避免生產、服務和產品使用過程中污染物的產生和排放，實施“廢棄物的處理和回收”，以減輕或消除對人類健康和環境的危害［10］。

2.3 工業化裝修

2.3.1 國內裝修技術現狀

目前，我國存在三種裝修模式:

1)傳統現場裝修模式。我國目前大部分采用的是現場裝修模式，即住宅市場提供的是毛坯房，需要業主自行裝修才可入住。

2)全裝修模式。全裝修模式指房屋交付前，所有功能空間的固定面全部鋪裝或粉刷完成，廚房和衛生間的基本設備全部安裝完畢，簡稱全裝修住宅。

3)工業化裝修模式。工業化裝修是指工廠中生產住宅裝修材料和部品，最后進行集成化裝配的模式，它主要由菜單式設計、工業化生產和集成化供應等三個主要部分構成［10］。消費者根據“菜單”，依照自己的消費水準選擇產品顏色和款式，工業化生產發揮了產業化的優勢，節約能源，降低成本，保證穩定質量的同時，縮短了裝修工期，也摒棄了現場裝修的諸多弊端，見圖3。

圖3 傳統施工與工業化施工資源消耗對比

2.3.2 工業化裝修提出的要求

設計一體化:目前裝修行業中存在的最大問題是裝修設計與建筑安裝設計不能相統一，造成了交房后，消費者在裝修時對新房的重新拆墻補墻，開槽改造原有的不合理的水電線路，墻體水電的二次改造造成了極大的浪費，同時也帶來了房屋的安全隱患。所以，必須在最初設計時考慮好日后裝修設計的需要，這就要求裝修設計與建筑安裝設計必須一體化，即在施工前做建筑設計和安裝工程設計時，必須同時做裝修設計。

3 結語

本文從建筑業對環境破壞嚴重，資源利用率低的背景出發，以裝配式結構住宅為例，提出了將住宅產業化技術應用于住宅建設，使建筑業產業化大規模生產綠色建筑，最大限度的實現節約能源、保護環境和減少污染的目的。在建筑業由粗放型轉型到集約型過程中，提高住宅的品質和性能，促進節能減排，使住宅產業化和綠色建筑邁入新的發展階段。

［1］田淑芬.綠色建筑與建筑業的可持續發展［J］.建筑經濟，2005(278):80-82.

［2］潘 璐.中國住宅產業化面臨的障礙性問題分析與對策研究［D］.重慶:重慶大學碩士學位論文，2008:2-3.

［3］粟 新.工業化預制裝配式(PC)住宅建筑的設計研究與應用［J］.建筑施工，2008，SO(S):201-202，208.

［4］嚴 薇.裝配式結構體系的發展與建筑工業化［J］.重慶大學學報，2004，26(4):131-136.

［5］章國琴，李軍環.滿足不同功能需求及動態使用的模塊化居住空間設計探討［Z］.2010:34-39.

［6］于春普.關于推動綠色建筑設計的思考［J］.設計研究，2005(7):50-52.

［7］陳泳全，王麗娟.綠色住宅的發展模式——精細化設計與住宅產業化［J］.住宅產業，2009(11):50-52.

［8］王金強，紀振鵬.住宅產業化在綠色建筑中的應用研究［A］.第七屆國際綠色建筑與建筑節能大會論文集［C］.2009.

［9］申琪玉，李惠強.綠色建筑與綠色施工［J］.科學技術與工程，2005(21):1634-1637.

［10］徐姍姍.住宅產業化進程中工業化裝修模式分析［J］.中國

住宅設備，2009(2):47-50.