住宅建筑工業(yè)化研究
——基于建筑全生命周期視角

張飛燕

（浙江廣廈建設職業(yè)技術學院，浙江 東陽 322100）

住宅建筑工業(yè)化研究
——基于建筑全生命周期視角

張飛燕

（浙江廣廈建設職業(yè)技術學院，浙江 東陽 322100）

針對社會資源日益緊張、勞動力日趨緊張及成本不斷提高的局面，發(fā)展住宅建筑工業(yè)化是社會經濟發(fā)展必由之路。本文在國內外住宅工業(yè)化發(fā)展基礎上，結合住宅建筑的特點，分析研究合理的建筑工業(yè)化路徑，探索住宅建筑全生命周期的節(jié)能環(huán)保思路。

住宅建筑 工業(yè)化 全生命周期 節(jié)能

1. 言

建筑工業(yè)化是通過現(xiàn)代化的制造、運輸、安裝和信息化管理的大工業(yè)生產方式，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)建筑業(yè)中分散的、低水平的、低效率的手工業(yè)生產方式。其主要標志是建筑設計標準化、構配件生產工廠化、施工機械化和管理信息化。與傳統(tǒng)建筑方式相比，整個工程無須搭設腳手架，大量節(jié)地節(jié)材；基本不用傳統(tǒng)木模板、木方，節(jié)約木材；施工階段，現(xiàn)場基本無粉塵污染，噪音干擾大幅度降低；減少了現(xiàn)場施工場地；減少了現(xiàn)場作業(yè)人員；減少現(xiàn)場生活垃圾等。另外，建筑工業(yè)化能有效縮短工期，能大規(guī)模重復制造，且能提升建筑物的綜合品質。

2014 年我國房屋施工面積726482萬平米，其中住宅515096萬平米，住宅建筑占比達70.9%。住宅建筑全生命周期大致可分為設計、建造、使用、拆除、廢舊建材處置等五個階段，但是能耗集中于建造和使用階段。在住宅建筑中推廣使用建筑工業(yè)化生產技術能大幅度提高住宅建筑質量，延長建筑壽命，提升建筑安全性、舒適性和耐久性，節(jié)約維修成本和運營成本，縮短工期，達到節(jié)能降耗、降低環(huán)境污染，綠色環(huán)保的目的。

本文在住宅建筑工業(yè)化現(xiàn)狀基礎上，結合住宅建筑的特點以及相關政策，探索全生命周期下的住宅建筑工業(yè)化路徑,促進住宅建筑的能源節(jié)約。

2. 內外住宅建筑工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外住宅建筑業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

當前，在全球化資源緊缺和環(huán)境問題日益嚴重的背景下，可持續(xù)發(fā)展的建筑理念成為建造的核心，住宅建筑工業(yè)化的發(fā)展不僅快速，而且具有更高質量、更長壽命、更節(jié)能環(huán)保，符合社會發(fā)展需求。歐美、日本等發(fā)達國家住宅建筑工業(yè)化處于領先水平，甚至形成了自己的建造模式，如日本形成了建筑體系、主體結構、內裝修部品工業(yè)化三條發(fā)展路徑，發(fā)展了SI體系，建立了工業(yè)化體系和完善的部品制度；美國除成套供應住宅外，其它混凝土構件與制品、輕質板材、室內外裝修以及設備等產品十分豐富、數(shù)量達幾萬種，用戶可以通過產品目錄，從市場上自由買到所需產品；瑞典形成了通用部件為基礎的住房通用體系；丹麥開發(fā)以采用“產品目錄設計”為中心的通用體系，實現(xiàn)多樣化；荷蘭支撐體和填充體分離的完整理論，完善的部品體系和部品接口系統(tǒng)。各國的住宅建筑工業(yè)化預制裝配構件不僅包含了結構構件，而且集成了設備和內裝部品的模塊化構件，形成了以構件的連接方式為主的一套完善的構造方法。

通用體系是以工業(yè)化生產為前提，其構配件可互換通用、可多樣化組合的建筑體系。現(xiàn)階段，大數(shù)發(fā)達國家在國家層面上積極推行通用體系。以日本為例，該國經過多體系研發(fā)和推廣，最終形成了SI住宅體系，并在全國加以推廣。如今日本生產各類構配件、部品的標準化高達80%以上，部件尺寸和功能標準都已成體系。也即廠家按照標準生產的構配件，在裝配建筑物時均可通用。

2.2 國內住宅建筑業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀90年代起，隨著我國政府對“建筑節(jié)能減排”的進一步重視，人們對住宅品質的要求也日益提高。“建筑工業(yè)化”具資源集約、環(huán)境保護、產業(yè)化、施工方便、建筑質量與功能提升等優(yōu)勢，受到了建筑行業(yè)的高度關注。

21世紀后，隨著房地產業(yè)的快速發(fā)展，我國建筑市場發(fā)生了一些新的變化。2001年，“國家住宅產業(yè)化基地”由建設部批準建立并試行；2006年，《國家住宅產業(yè)化基地試行辦法》由建設部下文并正式實施；2013年，國辦發(fā)〔2013〕1號文《國務院辦公廳關于轉發(fā)發(fā)展改革委住房城鄉(xiāng)建設部綠色建筑行動方案的通知》明確提出要將建筑工業(yè)化作為重點任務來落實。截止目前，全國各地相繼成立了40多個國家住宅產業(yè)化基地，大量的設計、生產、施工和開發(fā)企業(yè)以及配套材料供應商和咨詢機構參與到新的“建筑工業(yè)化”的發(fā)展大潮中。以長沙為例，其住宅產業(yè)化發(fā)展已初具規(guī)模，至2016年末，全市住宅產業(yè)化新開工面積累計將超過1000萬平方米。

我國每年新增住宅建筑面積占世界50%以上，是世界最大的建筑大國。從我國整體范圍來看，住宅建筑工業(yè)化率仍然很低，僅為7%，與新加坡86%、瑞典的80%以上、英國和美國達到75 %以上、日本的70%相比差距甚大。可見，我國住宅建筑工業(yè)化仍處于摸索階段，而基于建筑全生命周期的住宅建筑工業(yè)化發(fā)展更加緩慢，諸如裝修、房屋經營和管理服務等很少“被產業(yè)化”，住宅建筑業(yè)的主流依然是傳統(tǒng)的生產方式[1]。

3. 生命周期下的我國住宅建筑低工業(yè)化率原因分析

住宅建筑是人們居住、生活的主要空間和場所，在保證建筑質量的基礎上，強調居住的舒適性，不僅要有良好的居住環(huán)境，還要有合理的建筑及室內居住空間，且建筑外立面講究耐用、美觀，造價上追求經濟合理。住宅可以分為別墅、排屋（低層住宅）、多層、小高層和高層等，其建筑形式和質量要求都會有所不同，個性特點明顯。從住宅建筑全生命周期來看，設計、建造、使用、拆除、廢舊建材處置等五個階段中能耗主要集中于建造和使用階段?，F(xiàn)代建筑設計集團總裁張樺認為，建筑耗能應該全生命周期考量，其中80%發(fā)生在使用運營階段，10%在建造階段，另10%在拆除階段?？梢姡≌ㄖa、施工期間的節(jié)能環(huán)保只是很小的一部分，而包括采暖、通風、空調、照明、炊事燃料等在內的建筑使用期間能耗更加巨大，可占到建筑全生命周期能耗的80%之多。因此，在住宅建筑工業(yè)化發(fā)展之路中，如何做好墻體、樓板等構配件的節(jié)能問題也是不容忽視的重點工作。

當前我國基于全生命周期的住宅建筑工業(yè)化率低，筆者認為主要有幾方面的原因：（1）住宅建筑工業(yè)化發(fā)展方向不夠明確。在木結構、鋼結構和鋼筋混凝土結構三大結構體系中，哪種結構體系更為適合中國住宅建筑工業(yè)化的主要發(fā)展方向。（2）住宅建筑工業(yè)化從何構件開始有待研究。在住宅建筑中，豎向構件有內外墻、剪力墻、框架柱，水平構件有框架梁、樓板，斜向構件有樓梯段。（3）起步階段的住宅建筑工業(yè)化經濟效益不高。起步階段由于規(guī)模小及我國人口眾多，勞動力成本低廉，手工作業(yè)反而比機械化程度高的技術作業(yè)成本更小，使得經濟效益不凸顯。（4）人們對住宅建筑工業(yè)化存在偏見。人們普遍認為工業(yè)化住宅質量差、安全性不高、抗震性差等，事實上，現(xiàn)代工業(yè)化住宅建筑輕質、高強、標準化、施工質量可靠穩(wěn)定及節(jié)能等優(yōu)點。（5）住宅工業(yè)化與建筑的藝術性和業(yè)主居住使用的個性存在一定的抵觸，諸如房屋裝修、使用等環(huán)節(jié)很難統(tǒng)一進行。

4. 我國住宅建筑工業(yè)化發(fā)展對策

4.1 構建標準化和模塊化的建筑結構體系

住宅建筑工業(yè)化需要依托各預制構配件與部品生產廠家、物流系統(tǒng)和專業(yè)的現(xiàn)場安裝隊伍，因此必須具備“標準接口”去接納不同企業(yè)的各類建筑構配件和部品[2]。如同電子行業(yè)中呼吁了多年的“充電器”標準化的問題一樣，大多數(shù)品牌的手機、相機等電子產品的電池和電源線的接口、尺寸均不同，導致更換電子產品，連同電池和電源線都更換，造成了資源浪費。工業(yè)化的住宅建筑應有“標準接口”的設置，如手機的電池、芯片、內存卡等配件可以靈活拆換，汽車的輪胎、方向盤等零部件可以靈活置換，工業(yè)化的住宅建筑中每個空間和部品也應該可以自由組合，滿足不同人群對住宅的要求。因此，實現(xiàn)住宅建筑工業(yè)化的頂層設計中的第一要務就是“標準化”，“模塊化”是“標準化”的深化形式[3]。

住宅建筑工業(yè)化的本質不只在于結構體系的拼裝，而是基于一個全社會標準化和模塊化體系下，各類構配件和部品生產企業(yè)可以在市場競爭規(guī)則調節(jié)下進行生產活動，由建設和設計單位通過“點菜單”的方式自由選擇符合自己要求的產品和廠家，組裝成一個住宅建筑。不僅彰顯住宅建筑的個性，又滿足各類人群的居住要求，而不用考慮構配件和部品與住宅的“接口”問題。

4.2 應用BIM技術，促進住宅建筑工業(yè)化

BIM（建筑信息模型技術），是對建筑的全生命周期進行全方位管理，容納了從設計、施工到使用的全過程信息，并且各種信息始終是建立在一個三維模型數(shù)據(jù)庫中[4]。BIM技術具有可視化、協(xié)調性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性等特點，BIM技術將應用到住宅建筑工業(yè)化的設計、施工、運營三個階段。

在住宅建筑工業(yè)化設計階段，工業(yè)化住宅建筑設計具有對土建、裝修、部品設計同步要求高，設計協(xié)同難度大；對構配件、部品設計質量要求高；構件圖圖深化設計要求精細化、表達全面，需協(xié)調構件生成、施工等環(huán)節(jié)要求，設計內容要求全；對設計建造成本控制嚴等特點。結合工業(yè)化住宅建筑設計特點，設計階段需對應用BIM技術進行綜合策劃，明確項目應用目標和技術路徑。具有應用如下：（1）構建建筑BIM模型，進行建筑性能初步分析。初步設計時分析風向環(huán)境、可視度 ，導出結果來調整建筑布局，實現(xiàn)通風和視野最優(yōu)；深化設計時統(tǒng)計經濟指標、日照分析、室內通風環(huán)境分析、大進深房間的采光分析等，幫助建筑師優(yōu)化設計，提高產品的綜合性能。（2）基于BIM模型，進行建筑、結構、給排水、電氣、暖通等各專業(yè)綜合碰撞檢查。（3）基于BIM模型，進行工程量統(tǒng)計和經濟性分析。（4）采用三維構件設計，簡化二維構件深化圖。（5）構建裝修模型體系，提供裝修套餐可視化。

在住宅建筑工業(yè)化施工階段，工業(yè)化住宅建筑的預制構配件對現(xiàn)場施工場地與時間組織要求較高，預制構建堆場、施工道路組織、塔吊位置及覆蓋范圍、生產周期等均需周密考慮，工業(yè)化住宅施工難度大。針對以上工作化住宅建筑在施工中的特點與難點，利用BIM技術具體應用如下：（1）結合施工進度模擬4D，優(yōu)化調整施工方案。（2）結合施工進度和造價模擬5D，優(yōu)化調整施工組織。（3）應用三維模型，指導現(xiàn)場施工。

在住宅建筑工業(yè)化運營階段，工業(yè)化住宅有租賃、轉讓、自住等，運營情況多變，各種信息管理難度大。利用BIM技術，能有效解決以上難點，具有如下：（1）幫助物業(yè)進行監(jiān)測和及時更換。（2）幫助物業(yè)提高管理水平。（3）提供應急管理培訓模擬。

4.3 設計可變房型，推動住宅建筑工業(yè)化

基于宅建筑使用特點，建筑企業(yè)有必要立足于住宅建筑全生命周期，探索一條“設計施工一體化”的住宅建筑工業(yè)化路徑。在該路徑里，設計環(huán)節(jié)是關鍵，在設計階段不僅要確定個性化的住宅建筑施工圖，還要確定相應的建筑構配件標準（包括新型節(jié)能環(huán)保材料的應用）、建造配套技術、建造規(guī)范等，全面考慮住宅建筑的個性彰顯和今后使用的節(jié)能環(huán)保要求，如此才能將建筑工業(yè)化技術大規(guī)模應用于住宅建設。2014年10月14日，寶業(yè)集團上海建筑工業(yè)化示范項目--寶業(yè)萬華城23號樓的發(fā)布，為住宅建筑工業(yè)化的發(fā)展提供了新思路。

住宅建筑工業(yè)化將賦予可變房型設計更多的想象空間。工業(yè)化住宅建筑采用大開間設計手法，通過結構優(yōu)化將剪力墻全部布置在建筑外圍，內部空間不設置剪力墻與結構柱，用戶可根據(jù)不同需求對室內空間進行靈活分割。同時結合環(huán)境性能分析軟件，對建筑物周圍環(huán)境進行綜合考慮，為用戶提供舒適的居住環(huán)境。隨著家庭結構居住人口變化與老齡化社會發(fā)展趨勢，確立基于全生命周期的可變房型建筑設計方法，通過住宅建筑工業(yè)化設計和生產，實現(xiàn)住宅性能化，加快建造速度，提高效率，有效進行成本控制。住宅可變房型設計、標準化設計將推動住宅建筑工業(yè)化進程，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會價值。

4.4 堅持政府為主導，提升住宅建筑工業(yè)化水平

由于住宅建筑工業(yè)化在我國仍處于發(fā)展初期，其建筑成本有可能比傳統(tǒng)生產方式還要高，企業(yè)的積極性會受到影響。但由于建筑工業(yè)化的顯著優(yōu)點，近年來我國政府層面已出臺了多項政策幫助企業(yè)減負，推動產業(yè)的升級發(fā)展。筆者認為，現(xiàn)階段，我國的住宅建筑產業(yè)化仍離不開政府的大力推動，在扶持的同時，政府需要從住宅建筑全生命周期層面來制定更為嚴格標準倒逼建筑企業(yè)提高精細化水平。

首先，政府應制定有效政策來引導企業(yè)去自主創(chuàng)新，以此來推動建筑工業(yè)化的發(fā)展[5]。當前有些企業(yè)在項目管理的全過程，不斷發(fā)展微創(chuàng)新，提高自動化水平、精細化水平，降低能耗。比如，原先施工現(xiàn)場用現(xiàn)澆混凝土鋪設臨時道路，等項目完工后敲除，而現(xiàn)在很多項目用預制厚水泥板鋪設臨時道路，可以周轉使用到下一工地，這就是工業(yè)化的縮影。企業(yè)諸如此類節(jié)約資源的創(chuàng)新潛力很大，但是需要政府部門政策引導來激發(fā)。

其次，國家應明確住宅建筑工業(yè)化在保障性住宅中的全面應用與推廣，并在政府主導下開展有關工業(yè)化結構體系及節(jié)點、連接標準、施工工藝等調研工作，制定工業(yè)化住宅建筑設計、相關材料、構配件、部品等標準，從而促進住宅建設與構配件生產企業(yè)間的協(xié)調。

此外，當前建筑業(yè)計劃經濟的色彩相對比較濃，政策應大力倡導市場化競爭，讓企業(yè)更加注重管理水平的提升和自身競爭力的增強。

5 結論

在全社會倡導厲行節(jié)約、節(jié)能減排的背景下，高耗能、高浪費的住宅建筑業(yè)原有發(fā)展模式已難以為繼。本文以住宅建筑工業(yè)化為突破口，緊扣住宅建筑及使用特點，從建筑企業(yè)和政府雙視角來探索基于住宅建筑全壽命周期的建筑工業(yè)化路徑，在彰顯住宅建筑個性的同時，能有效提高建筑物質量，提升建筑物的安全性、舒適性和耐久性，節(jié)約大量的維修成本和運營成本，并最大程度地達到節(jié)能降耗，達到降低環(huán)境污染、綠色環(huán)保的目的，促進住宅建筑工業(yè)化的大發(fā)展。

[1]潘云波，呂建民，梁曉軍.我國住宅建筑工業(yè)化發(fā)展淺析[J].中州建設.2014（15）:78-79

[2]張正庭.淺談在本市推進建筑工業(yè)化產業(yè)的幾個問題[J].綠色建筑.2015(1):15-18

[3]劉浩強.建筑工業(yè)化推動建筑節(jié)能[J].磚瓦.2014(6):53-54

[4]龍玉峰，焦楊，丁宏.BIM技術在住宅建筑工業(yè)化中的應用[J].住宅產業(yè).2012(9):79-82

[5]陳振基.住宅建筑工業(yè)化的適宜發(fā)展路徑[J].墻材革新與建筑節(jié)能.2014(9):40-45

G322

B

1007-6344（2015）11-0063-04

張飛燕（1985-），女，浙江諸暨人，碩士，講師，主要從事建筑工程方面的研究。

2015年浙江省金華市社科聯(lián)課題《住宅建筑工業(yè)化研究——基于建筑全生命周期視角》（項目編號：Y203）