裝配式建筑綠色施工的探討

（紹興市建筑產業(yè)現代化促進中心，浙江 紹興 312000）

0 引言

在全球范圍內，建筑物消耗了一次能源總量的35%以上，占能源和資源密集型建筑材料需求的很大一部分。隨著世界繼續(xù)城市化和人口增長，對建筑的需求也在增加。在中國，自2013年以來，每年建造的建筑超過40億平方米，并且建筑建設的強勁步伐預計將持續(xù)數十年，到2040年預計將增加330億平方米，到2060年將再增加170億平方米（聯合國環(huán)境署和國際能源署）。但是同時，建筑行業(yè)不能對當今瞬息萬變的環(huán)境視而不見。業(yè)主傾向于支持更快的項目交付，以保持經濟和社會發(fā)展的快速節(jié)奏。由氣候變化和資源稀缺引起的不斷惡化的狀況要求更加環(huán)境友好和彈性的建筑環(huán)境，朝著更加可持續(xù)的方向轉變中國建筑業(yè)的挑戰(zhàn)是巨大而緊迫的。中國已啟動了一項雄心勃勃的政府計劃，以促進預制，提高生產率并減少與建筑和施工相關的資源和環(huán)境足跡[1]。建筑預制件為其標準化的建筑設計，優(yōu)質的建筑零件，快速的現場建筑組裝，易于拆卸和兼容的建筑的再利用，為建筑業(yè)的可持續(xù)轉型提供了希望。

1 裝配式建筑生產效率分析

與傳統建筑相比，裝配式建筑可以提高生產率。裝配式建筑的顯著優(yōu)勢是快速建造，最近在中國建造的一座57層高的摩天大樓（迷你天空城）就證明了這一點，與傳統建造一座長達一年的建筑相比，預制建造僅用了19個工作日。此外，預制件需要更少的現場工作人員，為解決全國勞動力短缺以及勞動力價格上漲（2010年至2016年人均平均工資增長89%）提供了解決方案。

鑒于建筑預制件的上述生產率、安全性和資源優(yōu)勢，接下來的問題是中國的預制件供應鏈及其勞動力是否能夠得到充分發(fā)展，以實現滿足政府目標所需的規(guī)模。截至2014年，中國已有200多個預制工廠，年生產能力為2000萬立方米的混凝土建筑構件。但是，這種供應僅足以滿足80-200百萬平方米（分別按建筑預制率的50%和20%估算）的建筑結構，約占中國年建筑面積的2%-5%（2015年的建筑規(guī)模）。與具有鋼筋混凝土剪力墻結構的傳統建筑相比，每平方米裝配式建筑生產的溫室氣體減排量估計為23-27kg CO2，具體取決于多個因素，包括預制工廠的能源結構和技術前景、與建筑工地的距離、供應鏈配置以及建筑物中預制組件的百分比。減少的溫室氣體排放量相當于25噸柴油卡車的尾氣排放量（用于運輸1m2的建筑材料）約22-25公里，這意味著預制件的長途道路運輸可能會降低其減排優(yōu)勢。

2 裝配式建筑施工存在的問題

缺乏熟練工人是中國推進建筑預制件的另一個障礙。中國建筑業(yè)的勞動力主要是來自農村地區(qū)的老齡化和低技能工人，盡管培訓可以使工人掌握技能，但是很難在短時間內獲得必要的經驗和完成高技能制造和現場實踐的準備。還有，與建筑創(chuàng)造力和城市形態(tài)美學有關的問題是，標準化是建筑預制件的繼承屬性，可以增強建筑裝配和再利用的兼容性，但是標準化也可能抑制定制建筑設計中嵌入的唯一性和靈活性，因為預制工廠可能只提供某些類型的產品以實現規(guī)模經濟。建筑施工中的預制也改變了常規(guī)項目交付的格局，可能在建筑與設計、建筑構件供應、物流和建筑施工之間增加集成度，這需要更多協同和集成的建筑交付方法。前面的討論表明，如果做得正確，中國向預制件的轉變將有很大的潛力引導中國的城市化向更可持續(xù)的方向發(fā)展。

裝配式建筑對施工設計一體化（EPC）要求較高，要求在設計階段就須將構件標準化、后期施工吊裝方案、施工工人吊裝水平及建造規(guī)范等考慮在內。而我國由于傳統現澆模式造成了設計與施工的割裂，傳統設計人員設計深度不夠，缺乏對裝配部分、現澆部分及預留管道的統籌考慮，設計方案往往不夠合理，造成人力、物力、財力的浪費。

現階段預制構件生產廠家缺乏熟練的操作工人，施工現場缺乏受過專業(yè)培訓、熟悉構件吊裝的工人，人為因素對過程的影響較大，缺少專業(yè)技術人員，會造成浪費，效率低下，不符合綠色施工的四節(jié)一環(huán)保理念。

3 建議與總結

3.1 清潔能源轉型

鋼鐵和水泥等建筑材料的生產嚴重依賴化石燃料的消耗，清潔的能源供應有助于減少裝配式建筑的環(huán)境足跡。

3.2 預制廠的全廠綠色管理

新建預制件工廠可以將高性能的綠色技術和設備納入其規(guī)劃和設計中，而無需對現有設施進行升級和改造。

3.3 科學地選擇預制工廠的位置

預制工廠的最佳位置取決于多個因素，包括目標市場規(guī)模、銷售區(qū)域的位置、原材料和資源的可及性、運輸設施、公用事業(yè)的可靠性以及熟練工人的可用性。應考慮預制工廠與原材料供應商之間的距離以及目標市場，以最大程度地減少預制產品的運輸足跡。

3.4 注入并利用創(chuàng)新技術

3D打印等制造技術的最新進展有助于解決定制與生產少量預制零件的成本之間的沖突。同樣，不斷發(fā)展的建筑信息模型和物聯網技術可以通過虛擬建筑來最大程度地減少組裝裝配式建筑單元的可變性和不確定性，并確保整個建筑交付過程中的無縫接口，從而提高生產率，并最大程度地減少浪費。

3.5 培養(yǎng)穩(wěn)定和熟練的員工隊伍

可靠而充足的職業(yè)工人供應會影響建筑預制件在中國成功的程度，在當前的大學和職業(yè)教育中增加與預制相關的課程，將確保長期的勞動力需求。應通過靈活的方法對現有工人進行技能再培訓。將預制操作所需的技能和知識整合到當前的專業(yè)認證系統中，會有助于增強整個行業(yè)能力。

4 結論

裝配式施工相較于傳統施工具有設計、生產、施工一體化，施工速度快，施工質量高，施工環(huán)境改善，抗震性提高等優(yōu)點。與常規(guī)施工項目對比：1）裝配式施工基本做到了木材“零”消耗，減少了養(yǎng)護用水及施工用水；2）建筑及生活垃圾大幅減少；3）改善了施工環(huán)境，降低了揚塵；4）提高了勞動生產率；5）不僅提高了施工質量，也達到了節(jié)能減排的效果。裝配式建筑的發(fā)展，是建筑行業(yè)綠色施工的發(fā)展，更是人類發(fā)展與環(huán)境保護相協調的發(fā)展。裝配式建筑引領綠色施工，勢在必行。