裝配式建筑的實踐與思考

文/中國建筑設計院有限公司國住人居工程顧問有限公司 婁 霓 彭典勇 趙春婷 易國輝中國建筑設計院有限公司CSP研發推廣中心 劉 剛

婁 霓，中國建筑設計院有限公司國住人居工程顧問有限公司總經理，教授級高級工程師

彭典勇，中國建筑設計院有限公司國住人居工程顧問有限公司室內環境設計研究中心主任，室內設計師

趙春婷，中國建筑設計院有限公司國住人居工程顧問有限公司建筑師，國家一級注冊建筑師

易國輝，中國建筑設計院有限公司國住人居工程顧問有限公司高級工程師

劉 剛，中國建筑設計院有限公司CSP研發推廣中心主任，教授級高級工程師

1 建筑產業化發展背景與問題

1.1 建筑產業化發展背景

我國建筑產業化發展大致經歷了建筑工業化、住宅產業化、建筑產業現代化、裝配式建筑等階段[1]。

1956年5月，國務院頒布了《國務院關于加強和發展建筑工業的決定》，提出逐步實現建筑工業化的目標，以適應建筑規模的擴大和建設速度的加快，應對將來更加繁重的基本建設任務。該項決定開啟了我國建筑工業化發展之路。

1995年4月，原建設部發布《建筑工業化發展綱要》，以促進建筑工業化發展進程，使建筑業盡快走上質量效益型道路，發展成為國民經濟的支柱產業。

1999年，國務院辦公廳頒發了《關于推進住宅產業現代化提高住宅質量的若干意見》（國辦發[1999]72號文），該意見作為一個綱領性文件，開啟了我國住宅產業化的發展進程。同年，原建設部又頒布了一系列政策文件，涉及產品淘汰、住宅性能認定及評價、國家康居示范工程等配套政策。隨后，圍繞以上政策精神，于2000—2004年陸續出臺產業基地、技術標準、節能省地等相關政策。

2013年12月，全國住房城鄉建設工作會議明確了“促進建筑產業現代化”。2014年住建部頒布《關于推進建筑業發展和改革的若干意見》，提出了“轉變建筑業發展方式，推進建筑產業現代化”的發展目標。

2016年2月，《中共中央 國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》提出大力發展裝配式建筑，“力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%，積極穩妥推廣鋼結構建筑。在具備條件的地方，倡導發展現代木結構建筑”。2017年3月，住建部《“十三五”裝配式建筑行動方案》提出，到2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區達到20%以上。

1.2 實踐中的問題

在建筑產業化探索實踐過程中，產業環境的缺失始終是面臨的最大困擾。

1）市場環境尚待成熟 當前建筑產業化發展是傳統建筑業向制造業的轉型。我國是最大的代加工國家，卻不是最大的工業化國家，在精細工業化生產、制造方面還有欠缺；眾多高端品牌都在我國代加工，還不能形成自主生產產業。原因在于國內沒有形成市場需求，也缺乏相關研發創新動力。想讓建筑業在國內真正做到理念變革和轉型升級，成熟的市場環境是很重要的問題，包括品質價值、經濟政策、勞動力問題等。

2）產業支持力度不夠 目前裝配式建筑正在大面積推廣，政府和行業各層面也都意識到一體化整合的重要性，但真正要想在大部分項目上實現精細化設計和建造階段的統一，這個過程至少還需若干年的發展，原因是產業支持力度還不夠。在項目實施過程中，存在設計、施工、生產和后期運維等各階段缺乏高效鏈接，設計思路與手段落后、執行規范條例教條、全流程管控手段缺失、創新技術進入市場緩慢等問題。因此建筑產業化是一項需要產業鏈各環節同步前行的系統工程，任何環節的落后都將造成發展速度的延緩和停滯。

3）行業整合平臺缺失 現在的產業鏈在建筑業轉型發展中亟待整合。我國傳統建筑產業鏈模式從策劃、規劃、設計、施工直至生產采購為直線型模式。而建筑產業化對產業鏈提出了環繞型需求，很多原來置于后端的環節，在工業化模式下恰恰需要提到前端。另外一個明顯的需求是產業鏈之間加強銜接的需求，工廠化制作的產品對現場安裝提出更高的精度要求，對原來現場安裝的部品提出工廠流水線安裝的一體化組裝要求，對質量監管的方式和流程也提出了系統化管理要求。這2個需求在現有產業鏈和監管模式下還無法實現完整的系統整合。

2 裝配式建筑技術實踐與思考

在建筑產業化領域，中國建筑設計院（以下簡稱“中國院”）研發團隊長期開展技術研究和案例實踐，對我國建筑產業現狀和預期實現的發展目標進行了多維度的對應梳理，提出以下思考與總結。

2.1 裝配式內填充體系技術實踐與思考

2.1.1 實踐案例

2008—2012年，中國院研發團隊實踐了國內第一個裝配式內填充體系的項目案例——雅世合金公寓項目（見圖1）。該項目是我國與日本在住宅領域進一步深化交流、合作開發的示范項目，由中國院負責該項目的組織實施和設計研發工作。日本的住宅產業化程度非常高，團隊通過這個示范項目將日本的先進理念和技術在國內落地，實踐了我國新型工業化建造模式，將結構體與內填充體系分離（SI），是我國裝配式內填充體系的一次有益嘗試。雅世合金公寓項目所實踐的裝配式內填充體系為我國裝配式建筑體系的研發打下堅實基礎，也證明了我國裝配式住宅有良好的發展潛力。

同期，研發團隊在我國經濟欠發達地區蘭州開展了裝配式內填充體系的本土化實踐，建設完成了蘭州鴻運潤園住宅項目（見圖2）。該項目在室內裝修的家具集成設計、設備設施成套設計、太陽能技術及智能化技術等精細化設計和集成化設計方面取得了可喜成果，并通過了國家住宅性能評定的3星級標準，申請了3項國家專利技術，為我國西北部建筑產業化發展進步做出了重要貢獻。

圖1 雅世合金公寓項目

圖2 蘭州鴻運潤園住宅項目

圖3 裝配式內填充體系系統示意

圖4 裝配式收納系統集成設計示意

2.1.2 對實踐的思考

建筑內填充體系涉及的產品和部品種類繁多，而我國的內裝部品又缺乏系統的頂層設計，標準化程度低，造成部品之間的可替換性差，接口多依靠現場的傳統施工技術解決偏差和不兼容的問題，由此也帶來了巨大的資源浪費及使用與維護成本的增加。對裝配式內填充體系的探索正是基于上述問題的思考而開展的。

1）“裝配”的概念 在工業化制造領域，裝配是指將零部件按規定的技術要求進行組裝，并經過調試、檢驗使之成為合格產品的過程，裝配始于裝配圖紙的設計。在建筑領域，中國院嘗試用制造業的思維方式進行思考，提出裝配的概念。因此，不能狹義地將裝配等同于現場干作業。裝配的實施過程至少還應考慮以下事項：①保證產品質量，延長產品的使用壽命；②合理安排裝配順序和工序，盡量減少手工勞動量，滿足裝配周期要求，提高裝配效率；③盡量減少裝配占地面積，提高單位面積的生產率；④盡量降低裝配成本；⑤組裝并經過調試、檢驗使之成為合格產品的過程。

2）“系統化”的認識 系統化是指采用一定的方式，對已確定的產品或工藝進行歸類、整理或加工，使其集中起來進行系統排列，以便于使用。在裝配式內填充體系的實施過程中，頂層設計最為重要。中國院在關注技術體系的同時，尤其重視接口技術實施的可行性，并確保制造理念在設計與管理中貫穿始終。要將裝配式內填充體系看作一個系統工程去實施（見圖3）。在設計方案之初，要開展產業化技術選型工作，將產業鏈條中設計、制造、施工、運維等環節的技術體系在前期統一進行頂層設計，制定技術方案。良好的系統化思維和頂層設計可為后期的項目實施節約大量成本，避免不必要的工作反復帶來資源與時間浪費。

3）“集成化”的認識 集成化是指把某些部品（或功能）集成在一起。集成化可實現空間、成本、人力的節約。例如，可將隔墻與收納進行一體化集成設計（見圖4），將分隔、收納、裝飾、布線等多種需求進行綜合考慮并整體解決，并可降低成本、節約工期，實現空間完整性和功能多樣性。但集成化的實施需要注意 “度”的把握，要實現集成度與靈活度的雙重目標。因此在進行集成設計和部品選擇時，既要考慮建造的便利性，還要考慮后期使用與維修更換的便利性，一方面需要設計師的系統化思考，另一方面需要有好的部品與產品支持。

4）建筑三分法 即建筑由三大部分組成，包括結構支撐體系、外圍護體系和內填充體系（見圖5）。在建筑中用于承載、傳導、分解建筑自身和外部荷載的結構體統稱為結構支撐體系；在結構支撐體外部，具有保溫隔熱、防風防雨、避雷防輻射、采光遮陽、裝飾美化等功能的非結構支撐構件，因功能和設計需要而設置的挑陽臺、凸窗、附加構件等統稱為外圍護體系；在結構支撐體、外圍護體構筑的建筑空間內，為分隔空間而設置的墻體、隔斷、天花等，為使用需要而安裝的設備、管線、功能部品等，為舒適美觀而添加的裝飾部品等統稱為內填充體系。

建筑的差異性讓人們看到多樣的建筑，也容易讓人忽略差異中內含的共性。當從建筑構成、功能特性角度系統拆分、梳理建筑時，可清楚地看到建筑的三大部分既具有自身相對獨特的功能要素，又具有各部分間相互依存的關聯要素，缺一不可。

建筑三分法是對建筑進行研究、分解的一種分類體系，建筑作為一個完整的產品，結構支撐體系、外圍護體系、內填充體系各部分既自成體系又不可分割。

5）精細化設計與集成化設計 由于裝配式內填充體系的設計需要對傳統設計理念提出變革，即向制造業的設計思維作轉變，因此在設計中既要考慮目標需求，又要考慮最終的技術實現度。這2個目標可分別通過精細化設計技術和集成化設計技術實現。精細化設計著力于對需求目標的研究，把握設計細節，運用模數化、標準化、一體化的設計原則完善建筑各項功能（見圖6）。集成化設計著力于對技術實現度的把握，通過解決部品接口、建造工法、系統關聯等問題，實現建筑的正常運行。

圖5 建筑三分法示意

圖6 精細化設計案例示意

2.2 裝配式建筑體系技術實踐與思考

2.2.1 實踐案例

2012—2015年，中國院研發團隊實踐了國內首個工廠化的裝配式模塊建筑體系——鎮江港南路公租房項目（見圖7，8）。該項目采用預制集成建筑模塊進行建筑設計、生產與建造，其中預制集成建筑模塊是根據標準化生產流程和嚴格的質量控制體系在模塊組裝工廠車間流水生產線上制作完成，其制作加工精度高，廚房、衛生間可標準化定制生產，管線系統高度標準化，室內精裝修甚至清潔全部可在工廠完成，是一種較徹底的工業化、標準化建造技術產品，有效實現了建筑業與制造業的技術融合。

2013—2017年，研發團隊還嘗試了市場化的裝配式集成技術體系——北京豐臺澤信悅府項目（見圖9）。該項目采用一體化設計理念，從設計初期就建立各專業的統一標準，有效保證了設計理念前后的一致性和完整性，實現了高品質設計質量；并提出了建筑產業化、建筑長壽化、品質優良化、綠色低碳化的“四化”目標，建立裝配式集成技術體系（見圖10）。項目采用裝配式內裝體系，實現設計的標準化與模數化，提高建造效率。

2.2.2 對實踐的思考

1）“成品”的概念 在制造業領域，成品是指企業已完成全部生產過程并已驗收入庫，符合標準規格和技術條件，可按照合同規定的要求送交訂貨單位，或可作為商品對外銷售（見圖11）。房屋建筑是一種建筑產品，在建筑經濟學中建筑產品的概念是指建筑業向社會提供的具有一定功能、可供人類使用，經過勘查設計、建筑施工、構配件制作和設備安裝等一系列勞動而最終形成的產品[2]。

圖7 裝配式模塊建筑體系工廠生產

圖8 鎮江港南路公租房項目室內實景

圖9 北京豐臺澤信悅府項目

產品是有標準的，與部品、部件、半成品有本質上的不同。當從完整的、可使用、可交易的產品角度審視、分析、界定建筑時，不難發現建筑也是一種產品，一種具有一定使用功能、具備必要使用條件、可使用、可交易的產品，這一結論界定了建筑的目的性、產品特性和商品屬性。

很明顯，在我國長期以來存在的毛坯房不是一個完整的建筑產品，不具備完整的建筑產品性能評定要素，只能叫做建筑半成品。從建筑半成品到成品之間存在資源浪費、產業結構不合理現象。為解決以上問題，中國院研發團隊提出建筑成品論，即以建筑成品為研究對象，拆分梳理其制造過程中設計、生產、裝配、運維等要素的關聯性；用現代科技手段實現完整的建筑成品制造，并保證其科學性、實用性、安全性、多樣性；強調建筑整體性、過程關聯性和結果安全性。

2）“一體化”的認識 一體化是指多個原來相互獨立的實體，通過某種方式逐步在同一體系下彼此包容、相互合作。建筑作為一個系統工程，一體化的概念是多維度的，其核心技術是頂層設計，即運用系統論的方法，從全局角度，對某項任務或某個項目的各層次、各要素統籌規劃，以集中有效資源，高效快捷地實現目標。

在裝配式建筑設計中，如何通過一體化理念的運用實現系統性的工程建設，顯得尤為重要。例如，建筑方案設計如何與裝配式建筑體系的選擇相結合考慮，規劃設計、景觀道路設計如何與裝配式建筑的施工堆放場地、運輸道路、吊裝機具設置等綜合考慮設計，建筑立面設計如何與裝配式結構體系的選擇、構件加工設計相結合等問題，這些都需要通過一體化的頂層設計提前考慮。只有真正做到理念一致、功能協調、結構統一、資源共享、部件標準化，才能實現一個真正完整的裝配式建筑項目，并且實現減少資源浪費、降低成本、提高質量的目標。

圖10 裝配式集成技術體系示意

圖11 成品建筑示意

3 結語

如何實現“像造汽車一樣造房子”？這不單單是農民工進入工廠，也不僅僅是引進先進設備的概念，這需要全行業的理念轉變與統一。需要的不僅是建筑業與制造業的結合，更需要的是建筑業與制造業的融合，是一次建筑業的革命。在這個過程中，管理者與實施團隊必須具有很強的大局觀和協調能力，才能夠保證項目順利完成。希望通過中國院不斷的思考與實踐，能為我國建筑產業化的發展提供參考。

參考文獻：

[1]修龍．裝配式建筑的再認識[J]．城市住宅，2016（5）：10-13．

[2]黃如寶．建筑經濟學[M]．上海：同濟大學出版社，2009．