鋁合金裝配式建筑的發展前景與應用

張 爽 楊 明 孫禮莊 王洪卓 曹志賢 李學臣

（遼寧忠旺集團有限公司，遼寧 遼陽111003）

鋁合金作為一種常見的有色金屬材料，具有強度高、易加工，耐腐蝕等特點，被廣泛應用于工業電子，交通運輸、建筑結構等重要領域。在傳統建筑領域，混凝土、鋼材等建筑材料存在耐久性不佳、力學性能差，自身重量大等缺陷[1]。近年來，鋁合金作為建筑領域的綠色材料得到了廣泛應用[2]。

1 裝配式建筑的定義及發展現狀

1.1 裝配式建筑的定義。裝配式建筑是將預制的建筑構件，運輸到施工現場，在現場完成房屋構件的裝配建造工作。裝配式建筑與以往澆筑式建筑相比具有以下優勢：首先，住宅的建造與裝修實現一體化，房屋的設計、施工與建造可同步進行。其次，由于房屋構件在工廠中已經制作完成，現場進行吊裝拼接作業即可，受外界環境影響較小，施工效率更高，縮短了建造工期。最后，裝配式建筑適應綠色建筑的發展要求，減少了施工過程中渣土、淤泥及其他廢棄物的排放，降低了建造過程中有害氣體和粉塵的排放，促進建筑行業走綠色、可持續發展之路。

1.2 裝配式建筑的分類

（1）裝配式輕鋼結構。裝配式輕鋼房屋自重輕，構件截面面積小，相較于傳統混凝土建筑增加了房屋的使用面積，采用整體式框架設計的輕鋼結構，在遭遇地震強烈晃動時，房屋結構不會完全垮塌，抗震性能優異[3]。輕鋼結構應用范圍廣泛，適用于民用住宅、別墅酒店、度假山莊等，以及建筑的屋頂加層、平頂改坡頂等，但輕鋼結構的耐腐蝕性能較差，輕鋼構件表面易生銹，需要不定期的維護檢查，且鋼材的耐久性也不如混凝土結構。

（2）預制裝配式混凝土結構。混凝土預制件在建筑領域也稱為了PC 構件，是建筑的主要承重、受力部分。PC 構件經過現場裝配，組合成預制裝配式混凝土結構[3]。與傳統澆筑式混凝土結構的施工方式不同，PC 構件在工廠生產線就已制作完成，這種結構有利于建筑企業提高生產效率，減少施工過程中對周邊環境的負面影響。

（3）可移動式房屋?？梢苿邮椒课菔且詥蝹€箱體為基本單元，將房屋各組成部分劃分為不同的功能模塊，用標準化、通用化、模塊化的生產模式，實現房屋單元的結構建造，再按不同的功能與用途，搭建成不同風格的建筑產品。市場上的可移動式房屋多采用閑置的集裝箱進行改裝，集裝箱自身重量大，且需要整體運輸。利用集裝箱改裝的可移動式房屋，其居住熱舒適性也較差。

1.3 國外裝配式建筑的發展

（1）美國。進入21 世紀，裝配式建筑的發展進入了嶄新的階段，世界主要發達國家十分重視建筑產品的預制化、通用化以及建造過程的產業化。美國在裝配式建筑領域起步早，發展快，在相關領域積累了豐富的經驗，形成了特色鮮明的裝配式建筑產業鏈。目前，美國國內的裝配式建筑占比達90%，是建筑裝配化應用最廣泛的國家之一，大型建筑企業及行業協會通過建立伙伴關系、兼并收購等多種方式，擴大企業規模，從而降低生產成本。美國在中、小城鎮中多采用鋼、木結構的裝配式建筑，企業十分重視住宅產品的舒適性，強調個性化設計，通常不以毛坯房的形式交付客戶[4、5]，大城市的裝配式建筑多采用裝配式鋼結構或預制式混凝土結構，在提高建筑構件通用性的同時，也減少了項目建造時間。

（2）德國。住宅產業化是戰后德國為應對國內住宅緊缺所采取的重要舉措，為德國國內住宅的大規模興建鋪平了道路。進入21 世紀，隨著產業化技術的進一步提高，德國房屋的產業化建造水平已經相當成熟[6]。建筑企業會根據項目的特點及客戶的不同需求，采用相應的施工方式，將預制構件搭建體系與現場澆筑體系、鋼混結構體系相結合，不盲目要求住宅裝配率。尋求項目的經濟性、實用性和環保性的綜合平衡。

（3）日本。世紀60 年代，日本國內提出裝配式住宅的設計理念，其建筑企業多采用標準化、工廠化的建造方式來提高生產效率；且住宅內部結構可變，用以滿足不同消費者的多樣化需求[7]。日本的土地資源稀缺，人口密集，其建筑企業也十分重視住宅構件的配套化生產。與此同時，日本政府通過制定相關的法律法規，來保證建筑構件及材料的產品質量，具體措施包括：推動裝配式建筑發展主要技術的標準化建設，建立優良住宅部品（BL）認定制度以及住宅性能認證制度，為促進其國內建筑領域的技術發展，實行住宅技術方案競賽制度，這些政策的實施有力的推動了日本裝配式建筑的健康發展。

2 鋁合金裝配式建筑的發展優勢

2.1 國家政策

按照建設資源節約型、環境友好型社會的發展要求，中央及各地方政府十分重視建筑行業的技術進步和健康發展，出臺一系列關于推進裝配式建筑的實施意見及辦法，2016 年9 月國務院常委會審議通過了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》，為我國裝配式建筑的發展提出了指導目標和方案。

2017 年9 月遼寧省政府出臺《關于大力發展裝配式建筑的實施意見》,提出要大力推廣適合企業工廠化生產的新型裝配式建筑，裝配式建筑占比要逐年提高，每年提高比例不低于3%。力爭到2025 年裝配式建筑占當年全省新建建筑面積比例要達到35%以上，并對省內各主要城市新開工項目中裝配式建筑所占比例做出了明確部署。

2018 年住房城鄉建設部發布關于征求行業標準《裝配式住宅建筑檢測技術標準（征求意見稿）》意見的函，對國內裝配式建筑施工質量的檢測進行了詳細規定。

2.2 鋁合金裝配式建筑優勢

（1）符合綠色環保的發展理念。鋁合金型材具有優良的耐腐蝕性，不需除銹，適用多種表面處理方式，節約后期人工維護成本，也避免了噴漆防腐作業對周圍環境可能造成的危害，鋁也是一種可循環利用的礦產資源，可重復率遠高于鋼鐵產品，回收冶煉廢鋁在加工成本比冶煉鋁更便宜，并且污染較小，符合綠色建材的發展要求。

（2）應用范圍廣，樣式美觀。鋁的密度大約是鋼材密度的三分之一，添加合金元素的鋁合金型材強度高、可塑性好。在建筑設計上，通過對型材斷面的周密設計，鋁合金型材可直接加工成建筑結構所需要的斷面形狀，簡化了建筑用鋁型材的生產工藝、縮短了生產周期。隨著模具研發水平以及擠壓工藝的快速發展，建筑用鋁型材的生產，日趨自動化、精密化、專業化，可以滿足不同品種、規格、用途的建筑用構件的生產要求，鋁合金型材將會更廣泛應用到裝配式建筑領域。

（3）經濟效益優勢突出。鋁合金裝配式建筑在滿足產品造型美觀，符合綠色發展理念之外，被廣泛應用的另一重要原因，是其經濟效益優勢明顯。鋁合金裝配式建筑雖然在前期的投資較高，但相對于鋼鐵以及混凝土材料，鋁合金產品的周轉次數多，后期維護和保養的費用少。

（4）便于工業化生產。鋁合金型材的生產工藝主要采用擠壓法，加工效率高、生產周期較短，同時鋁合金裝配式建筑采用模塊化的設計思想，在工廠內制造可通用化的結構構件，運輸到現場后，完成建筑單元的組合裝配，根據設計方案不同，采用不同的節點連接方式縮短了項目完成時間。

3 結論

隨著建筑技術的日益發展，國內已陸續建成多個大、中型鋁合金結構建筑，為新型鋁合金裝配式建筑的開發應用提供了寶貴經驗。在綠色發展理念備受關注的今天，鋁合金裝配式建筑作為一種節約資源，可重復利用的綠色建筑，迎來了前所未有的發展機遇，必將擁有廣闊的發展前景。