國內外裝配式建筑發展

文｜程曉珂

（作者為中建政研企業服務事業群項目經理）

西方發達國家的裝配式建筑始于工業革命，目前，已經發展到了相對成熟、完善的階段，裝配式建筑行業規模化程度高，技術先進，追求高品質與低能耗以及資源循環利用。經過近年來的快速發展，我國裝配式建筑規模化發展格局正在形成。隨著國家制定了明確的發展規劃和目標，出臺了一系列的經濟政策、技術政策、標準規范，培育了一批裝配式建筑示范城市和產業基地，建設了一批試點示范項目，裝配式建筑新開工面積逐年穩步增長。近幾年裝配式建筑進入全面發展的時期，政策支持與技術支撐已逐步建立，行業內生動力也逐漸增強。

本文介紹了美國裝配式建筑、日本裝配式建筑、歐洲裝配式建筑以及新加坡裝配式建筑的發展歷程及特點，結合我國裝配式建筑發展現狀，總結出裝配式建筑的發展特點及推動因素，為業內相關人士提供參考。

圖1 美國裝配式建筑發展歷程

一、國外裝配式建筑發展現狀

1.美國裝配式建筑

美國的裝配式建筑起源于17世紀的移民浪潮，當時采用的木構架拼裝房屋就是一種裝配式建筑。在經歷了二十世紀40年代二戰后移民高潮、50年代塔式起重機的出現、60年代專業工人短缺、70年代的能源危機以及法律體系的不斷健全后，美國的裝配式建造體系更加標準化與規范化，且形式更加多樣。

美國國會在1976年通過了國家工業化住宅建造安全法案。同年，美國聯邦政府住房和城市發展部（HUD）頒布了美國工業化住宅建設和安全標準（簡稱為HUD 標準），對設計、施工、強度和持久性、耐火等方面進行了規范。隨后出臺了聯邦工業化住宅安裝標準，用于審核所有生產商的安裝手冊和州立安裝標準。

美國低收入人群是裝配式住宅的主要購買者。在各地城市郊區的低收入家庭中，購買裝配式住宅高達35%；在農村地區有63%的家庭購買裝配式住宅。這是因為對于中、低收入家庭，通過租用土地而自己擁有一套裝配式住宅，與租住一套公寓相比，前者是更為經濟的選擇。

美國的裝配式建筑中，大城市住宅的結構類型以混凝土裝配式和鋼結構裝配式住宅為主，在小城鎮多以輕鋼結構、木結構住宅體系為主（其中木結構占比達80%以上，其余為鋼結構），這主要與美國人的居住習慣相關。為了擺脫裝配式住宅“低等”“廉價”形象，HUD與全國裝配建筑界一方面在質量和美觀上下功夫，使之符合房地產的普通標準，逐漸擺脫傳統的火柴盒式外觀，與傳統建造的住宅外觀及特點非常相似；另一方面大力發展中高端裝配式住宅產品，低端活動房屋從1998年總建量23%下降至2016年的0.15%，而中高端裝配式住宅產量則由1998年的0.5%增加到2016年的85%。

目前，美國裝配式建筑構件和部品的標準化、系列化、專業化、商品化、社會化程度較高，具有結構性能好、通用性高且易于機械化生產的特點。美國的裝配式建筑經歷了從追求數量到追求質量、從傳統行業中低檔品種到產業化中高檔品種的階段性轉變，并且融入新環保綠色理念的技術正在市場需求中加快成長，以最大限度地節能、節地、節水、節材，保護環境和減少污染。

圖2 美國預制房屋固定資產投資情況

2.日本裝配式建筑

圖3 日本裝配式建筑發展歷程

日本早在1963年便成立了預制建筑協會，于1968年提出裝配式住宅的概念，并在1969年制定了《推動住宅產業標準化五年計劃》。此后每五年都會頒布住宅建設五年計劃，每一個五年計劃都有明確的促進住宅產業發展和性能品質提高方面的政策和措施，從而推動了住宅標準化建設。二十世紀70年代，日本又通過建立優良住宅部品認定制度、住宅性能認定制度以及住宅技術方案競賽制度等一系列制度體系來推動住宅產業化。預制建筑協會還出版了各種工業化模式的詳細設計規范，先后建立PC工法焊接技術資格認證制度、預制裝配住宅裝潢設計師資格認證制度、PC 構件質量認證制度、PC 結構審查制度等，先后編寫了《預制建筑技術集成》叢書，包括剪力墻預制混凝土（W-PC）、剪力墻式框架預制鋼筋混凝土（WR-PC）及現澆同等型框架預制鋼筋混凝土（R-PC）等。

從建筑結構類型來看，2017年日本已開工建筑面積中，木結構占比41.70%，鋼結構占比37.71%，混凝土結構占比18.02%，鋼混結構占1.84%，其他類型結構占0.73%，鋼結構占比僅次于木結構建筑。由于日本屬于地震頻發的國家，且森林資源較為豐富，鋼結構雖有良好的抗震性能，但與木結構相比占比仍低一些。自上世紀80年代以來，已開工建筑面積中鋼混結構占比下降了9%，而鋼結構和混凝土結構的占比較為穩定，其中鋼結構建筑開工面積占比穩定在30%以上。

日本裝配式建筑追求中高層住宅配件化的生產體系，以滿足日本人口比較密集的住宅市場需求，同時通過立法來保證預制構件的質量，在裝配式住宅方面制定了一系列的方針政策和標準，形成了統一的模數標準，使得日本裝配式建筑的發展逐漸標準、規范且日趨多樣化。

圖4 近十年日本建筑結構呈穩定態勢

3.歐洲裝配式建筑

歐洲各個國家裝配式建筑的發展歷程及結構形式有所不同，但建筑工業化大發展均源于二戰后。社會環境上，一方面戰后歐洲經濟發展迅速，人口向城市集中，但戰爭損壞大量房屋，房荒嚴重；另一方面勞動力不足，傳統技工緊缺，且傳統的建筑施工效率較低，不能適應當時所面臨的房屋增長的迫切需要。技術條件上，歐洲的工業基礎雄厚，戰后恢復和發展較為迅速，且充裕的水泥、鋼材和施工機械等，為建筑工業化的推行提供了更為有利的條件。

法國1891年就已推行裝配式混凝土建筑，迄今已有130年的歷史。法國建筑工業化以混凝土體系為主，鋼、木結構體系為輔，多采用框架或板柱體系，并逐步向大跨度發展。近年來，法國建筑工業化呈現出三方面特點，一是焊接連接等干法作業流行；二是結構構件與設備、裝修工程分開，減少預埋，使得生產和施工質量提高；三是主要采用預應力混凝土裝配式框架結構體系，裝配率達到80%，腳手架用量減少50%，節能可達到70%。

德國的裝配式住宅主要采用疊合板、混凝土、剪力墻結構體系，剪力墻板、梁、柱、樓板、內隔墻板、外掛板、陽臺板等構件，采用裝配式混凝土結構，耐久性較好。德國是世界上建筑能耗降低幅度發展最快的國家，直至近幾年提出零能耗的被動式建筑。從大幅度的節能到被動式建筑，德國都采取了裝配式建筑來推動實施，這就需要裝配式住宅與節能標準之間的相互充分融合。

瑞典開發了大型混凝土預制板的工業化體系，大力發展以通用部件為基礎的通用體系，瑞典的住宅預制構件達到了95%之多。瑞典的建筑工業化特點，一是在完善標準體系基礎上發展通用部件，二是模數協調形成“瑞典工業標準”（SIS），實現了部品尺寸、對接尺寸的標準化與系列化。

丹麥則將模數法制化應用于裝配式住宅，國際標準化組織ISO 模數協調標準即以丹麥的標準為藍本編制。丹麥推行建筑工業化的路徑實際上是以產品目錄設計為標準的體系，使部件達到標準化，然后在此基礎上實現多元化的需求。

4.新加坡裝配式建筑

新加坡經歷過三次建筑工業化嘗試，1963年引進法國大板預制體系，但由于本地承包商缺乏技術與管理經驗，宣告失敗；1971年引進大板預制體系，同時引入合資企業，設立構件廠，但由于施工管理方法不當，并遇上石油危機，再一次宣告失敗；1981年，同時引進澳洲、法國、日本等多種體系，并率先在保障房大規模推廣，最后發展成具有新加坡特色的預制裝配整體式結構。

新加坡政府在發展裝配式建筑方面作用顯著，裝配式施工技術強制應用于組屋建設，其開發出15 層到30 層的單元化裝配式住宅（塔式或板式混凝土多高層建筑）占全國總住宅數量的80%以上，并且通過平面的布局、標準化以及以設計為核心的工業化，使其裝配率達到了70%。

二、我國裝配式建筑發展現狀

我國的裝配式建筑起步于二十世紀五十年代，經歷了開創、發展、低潮及恢復再發展四個階段。20世紀50年代，第一個五年計劃中提出借鑒前蘇聯、東歐國家經驗，推行標準化、工廠化、裝配式施工的房屋建筑建造方式，并于1955年在北京東郊百子灣興建北京第一建筑構件廠；20世紀60-80年代，各類建筑標準不高、形式單一，容易采用標準化方式建造，且房屋建筑抗震性能要求不高，總體建設量不大，預制構件廠供應基本可滿足需求，全國多地形成了設計、制作和施工安裝一體化的裝配式混凝土工業化建筑模式，裝配式混凝土建筑和采用預制空心樓板的砌體建筑成為兩種最主要的建筑體系，應用普及率達70%以上；20世紀90年代，大板住宅建筑等出現滲漏、隔音差、保溫差等使用性能方面的問題，我國建筑建設規模急劇增長，建筑設計出現個性化、多樣化、復雜化等特點，房屋建筑抗震性能要求提高，裝配式建筑發展停滯。與此同時，各類模板、腳手架的應用普及，商混普及，現澆施工技術大發展，現澆結構更適應這一時期的國情；21世紀至今，隨著我國經濟發展模式逐步從投資拉動向質量發展轉變，對綠色建筑、生態環境、建筑能耗等要求不斷提高，同時，隨著勞動力成本的不斷上升，預制構件加工精度與質量、裝配式建筑施工技術和管理水平的提高以及國家政策因素的推動，裝配式建筑慢慢恢復、發展、創新，逐步形成技術體系和技術標準，開展推廣應用。

圖5 我國裝配式建筑發展

根據住房和城鄉建設部統計，2015年全國新建裝配式建筑面積為0.73 億平方米，占當年新建建筑面積的比例為4.7%。2016年開始我國建筑工業化步入快速發展期，進入“十三五”以來，國務院發布《關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》后，裝配式建筑市場規模呈顯著增長態勢。2016年全國新建裝配式建筑面積為1.14 億平方米，同比增長56%，占新建建筑面積的比例為6.8%。2017年我國裝配式建筑面積約1.5 億平方米，同比增長32%，新建裝配式建筑面積占本年新開工房屋面積比例已達到8.4%。

2020年，全國31 個省、自治區、直轄市和新疆生產建設兵團新開工裝配式建筑共計6.3 億平方米，較2019年增長50%，占新建建筑面積的比例約為20.5%，完成了《“十三五”裝配式建筑行動方案》確定的到2020年達到15%以上的工作目標。京津冀、長三角、珠三角等重點推進地區新開工裝配式建筑占全國的比例為54.6%，積極推進地區和鼓勵推進地區占45.4%，重點推進地區所占比重較2019年進一步提高。

圖6 我國裝配式建筑發展歷程

三、國內外裝配式建筑比較

發達國家和地區的裝配式建筑發展大致經歷了三個階段。一是初期階段，重點是政府主導建立工業化生產（建造）體系；二是發展階段，重點是提高建筑的質量和建造性價比；三是成熟階段，重點是進一步降低建筑物能耗和對環境的負荷，解決多樣化、個性化、低碳環保等問題。對比之下，我國裝配式建筑發展仍處于初期階段，政府正發揮主導作用統籌建立裝配式生產（建造）體系，并逐漸激活市場。

裝配式建筑的發展與社會經濟、地理環境和科技水平相關，各國因地制宜地選擇適合自己的裝配式技術路線。歐、美、日等發達國家的工業化水平和科技水平較高，勞動力緊缺，因而建筑裝配率較高。我國裝配式建筑發展存在低潮期，進入21世紀才逐漸恢復，近幾年在政府主導下迎來較大進展。此外，法國、丹麥以裝配式混凝土建筑為主，日本以木結構和鋼結構為主，新加坡因為人口密度大選擇多高層裝配式混凝土結構，我國主要以裝配式混凝土結構和鋼結構為主。

政府在發展裝配式建筑方面作用顯著。新加坡組屋中強制推行裝配式混凝土結構，取得了較高的社會效益，對土地所有制形式類似、人口密度較高的我國有很好的借鑒意義。

完善的法律法規及技術進步可促進裝配式建筑發展。法律法規方面，美國工業化住宅建設和安全標準為建材產品和部品部件產業發展奠定了基礎，日本通過立法來保證預制構件的質量，瑞典工業標準實現了部品尺寸、對接尺寸的標準化與系列化；技術體系方面，基本建筑體系和關鍵技術、產業化技術工人、部品部件生產質量水平、物流體系、質量管理和評價體系等的進步和完善推動了各國裝配式建筑的發展。