國內(nèi)外裝配式建筑發(fā)展綜述

朱家勇　柯善圣　李珍萍　向彪　何其勇

[摘要]隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，建筑業(yè)節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，傳統(tǒng)建筑施工方法已經(jīng)不能滿足居民的居住需求，而具有質(zhì)量好，效率高，施工快的裝配式建筑作為一種新興的建筑施工方法，卻在煥發(fā)著新的生機。

[關(guān)鍵詞]裝配式建筑

裝配式建筑是指以在工廠先生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件，通過現(xiàn)場裝配、錨固而迅速構(gòu)成的結(jié)構(gòu)類建筑物。這類建筑的優(yōu)點是提高質(zhì)量、縮短工期、節(jié)約能源、減少消耗、清潔生產(chǎn)。許多高質(zhì)量要求的建筑已選用預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)來建造，且取得了非常好的效果。

1、裝配式建筑的分類與特點

1.1裝配式建筑的分類

裝配式建筑依據(jù)構(gòu)件材料的不同可分為鋼筋混凝土預(yù)制裝配式，鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配式和全鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配式三大類。鋼筋混凝土預(yù)制裝配又分為全裝配和部分裝配。其中，全裝配適用于低層或抗震設(shè)防要求較低的多層建筑；部分裝配主要通過在現(xiàn)場現(xiàn)澆混凝土，連接形成裝配整體式結(jié)構(gòu)的建筑。鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配是指主要構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu)，但在局部承載、保溫性能等鋼結(jié)構(gòu)難以實現(xiàn)的區(qū)域與其它工法相結(jié)合。全鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配是完全采用鋼結(jié)構(gòu)通過現(xiàn)場組裝來完成整個建筑，代表了集成化技術(shù)的最高水平。

1.2裝配式建筑的特點

（1）質(zhì)量更好

裝配式建筑通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)、現(xiàn)場進(jìn)行整體裝配，可實現(xiàn)從工地“建造”到工廠“制造”的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)建筑精度由“厘米”到“毫米”的轉(zhuǎn)變，減少了因現(xiàn)場施工的不可控造成的質(zhì)量缺陷，顯著提高了建筑質(zhì)量，提高建設(shè)速度，易于實現(xiàn)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化。

（2）環(huán)保更優(yōu)

相較于傳統(tǒng)施工，無現(xiàn)場支撐，無現(xiàn)場砌筑，無外墻腳手架，無現(xiàn)場焊接，無水泥砂漿抹灰，無鋼筋綁扎，少濕作業(yè)，作業(yè)環(huán)境更優(yōu)，施工安全更好，更符合節(jié)能環(huán)保要求。

（3）工期更短

以某30層高層住宅地上部分為例，混凝土結(jié)構(gòu)施工工期為405天，而采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)只需270天，比傳統(tǒng)建筑施工節(jié)省135天，可實現(xiàn)“當(dāng)年開工，當(dāng)年竣工”，極大的提高了經(jīng)濟效益。

（4）成本更低

在相同面積的前提下，裝配式建筑所需工時是傳統(tǒng)建筑的1/3，按人工成本年漲幅15%計算，裝配式建筑人工功效將大幅度提升。隨著產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑綜合成本和傳統(tǒng)建筑可基本持平。

（5）形式更多元

傳統(tǒng)建筑太過于注重外觀，不能切實考慮住戶需求。設(shè)置了過多承重墻，室內(nèi)開間過少，房間內(nèi)的空間設(shè)置不夠靈活。裝配式建筑可以按照住戶需求對房間的空間自由分割設(shè)置，墻面可應(yīng)用材質(zhì)較輕的材料隔板將室內(nèi)空間隔開。此外，建筑吊頂和隔墻應(yīng)用輕鋼龍骨再配備石膏板，更具節(jié)能環(huán)保。

國外裝配式建筑的發(fā)展?fàn)顩r

1.3美國裝配式建筑

起源于工業(yè)革命，二戰(zhàn)后大規(guī)模創(chuàng)立和推廣。20世紀(jì)初，美國成立了預(yù)制混凝土協(xié)會（PCI），并由政策及相關(guān)部門出資，長期致力于裝配式建筑規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制定，一直推動著裝配式建筑的發(fā)展。其主要形式為鋼+PC掛板組合結(jié)構(gòu)，裝配式框架+預(yù)應(yīng)力雙T板車庫體系。

1.4法國裝配式建筑

法國1891年就已實施了裝配式混凝土的構(gòu)建，走過了一條以全裝配式大板和工具式模板現(xiàn)澆工藝為標(biāo)準(zhǔn)的建筑工業(yè)化的道路。以混凝土體系為主，鋼、木結(jié)構(gòu)體系為輔，多采用框架或板柱體系，并逐步向大跨度發(fā)展。特點一是推廣“構(gòu)造體系”；二是推行構(gòu)件生產(chǎn)于是工分離的原則，發(fā)展面向全行業(yè)的通用構(gòu)配件的商品生產(chǎn)。

1.5日本裝配式建筑

日本借鑒了歐美裝配式建筑的發(fā)展經(jīng)驗，結(jié)合其實際的建筑環(huán)境，將裝配式建筑的理念成功應(yīng)用至超高層建筑的防震設(shè)計中，最具代表性的就是2008年采用預(yù)制框架結(jié)構(gòu)建成的東京塔，在幾次突發(fā)地震中，都實踐檢驗了裝配式建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，易于抗震的優(yōu)勢。其主要形式為預(yù)制框架+灌漿套筒。到90年代采用產(chǎn)業(yè)化方式生產(chǎn)的住宅占竣工住宅總數(shù)的25%～28%。2009年，日本研究建立了業(yè)界通用的規(guī)范《預(yù)制混凝土工程》和《混凝土幕墻》，隨著政府的推動和市場發(fā)展的需求，日本裝配式建筑技術(shù)已經(jīng)處于世界前列。

2、國內(nèi)裝配式建筑的發(fā)展?fàn)顩r

2.1香港裝配式建筑

香港快讀發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化主要歸功于政府的積極引導(dǎo)和標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，從“和諧式”公屋的多種系列的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計使得房間尺寸相互配合，建筑構(gòu)件的尺寸得以固定，形成了公屋專用體系的預(yù)制生產(chǎn)，新開工的公屋全部采用預(yù)制、半預(yù)制構(gòu)件和定型模板建設(shè)。其主要形式為PC外墻掛板+標(biāo)準(zhǔn)化定型化。

2.2大陸地區(qū)裝配式建筑

我國裝配式建筑起步較晚，上世紀(jì)50年代，人們才逐漸了解裝配式建筑的概念。60年代，上海瑤興大廈首次使用了預(yù)制混凝土塊結(jié)構(gòu)，并以此形成了新型的建筑方式。隨著施工技術(shù)的積累和設(shè)計經(jīng)驗的增加，目前我國預(yù)制結(jié)構(gòu)（高度100m以內(nèi)）已發(fā)展至技術(shù)先進(jìn)的混凝土疊合樓蓋裝配建筑。該形式建筑即水平受力構(gòu)件采用疊合樓蓋、豎向受力構(gòu)件采用現(xiàn)澆豎向剪力墻和柱組成。外墻板為三明治板，該板內(nèi)外為鋼筋砼層，中建為擠塑聚苯乙烯保溫板，每層板通過上部預(yù)留出圓鋼錨入樓板或梁內(nèi)，以后外墻只要將縫填充，并用西卡聚氨脂防水膠勾縫，墻面采用吊蘭施工涂料即可。代表性的成果有：南京萬科上坊保障房，北方大區(qū)白領(lǐng)公寓，長沙“小天城”等。

3、裝配式建筑目前存在的問題

3.1技術(shù)體系仍不完善

當(dāng)前，裝配式建筑設(shè)計、加工生產(chǎn)、施工裝配等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)脫節(jié)，完整的混凝土預(yù)制裝配技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系沒有形成，建筑的設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)、裝配施工、裝飾裝修和驗收環(huán)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)缺失，全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)缺乏且系統(tǒng)集成度低。

3.2基礎(chǔ)性研究不足

目前所使用的鋼結(jié)構(gòu)材料耐火性較差，當(dāng)鋼材表面的溫度高于600度時，鋼材性能可能會完全失效，造成整個結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定和坍塌，極大的制約了裝配式建筑的發(fā)展。

3.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范支撐不夠

例如根據(jù)行業(yè)規(guī)程《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》，提供了建筑物在環(huán)境腐蝕等級為二級及以上時，設(shè)計防腐年限在15年以下時防腐做法，而住宅建筑一般使用壽命為70年，兩者相差較多。而選用防腐年限在50年以上做法，對于住宅建筑又造價偏高，缺乏適用的技術(shù)規(guī)范支撐。

結(jié)論：

隨著技術(shù)的發(fā)展和建筑行業(yè)經(jīng)驗的積累，使用新材料，應(yīng)用新工藝，發(fā)展新技術(shù)，提高工程質(zhì)量，提高功效，減少污染和浪費，實現(xiàn)更加文明施工是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。前途是光明的，路途是曲折的。相信隨著一系列標(biāo)準(zhǔn)體系和行業(yè)規(guī)范的出臺，我國裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系的形成指日可待。