上海地區(qū)裝配式建筑技術(shù)發(fā)展簡述

嚴(yán)陣 李新華 張洪超

摘 要在我國“資源約束趨緊、生態(tài)環(huán)境惡化趨勢尚未得到根本扭轉(zhuǎn)”的現(xiàn)狀下，以生態(tài)文明建設(shè)理論為指導(dǎo)思想，關(guān)注建設(shè)的全生命周期過程，提高資源利用綜合效益，才是正道。裝配式建筑不僅符合節(jié)能減排的時代要求，并能在全產(chǎn)業(yè)鏈以及全生命周期中提升建設(shè)質(zhì)量與建筑壽命。另外，現(xiàn)在推廣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化應(yīng)該注重提高產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量，維持合理的生存和發(fā)展空間，這也是維護行業(yè)健康發(fā)展的正確方式。

關(guān)鍵詞裝配式住宅建筑 裝配式住宅政策 節(jié)能 疊合剪力墻體系 預(yù)制剪力墻體系EPC模式

2015年末，中共中央政治局會議研究部署了城市建設(shè)工作，并發(fā)布了《中共中央國務(wù)院關(guān)于進一步加強城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》[1]，在發(fā)展新型建造方式方面，意見給出了明確的時間表，提出加大政策支持力度，力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建筑的比例達到30%。同時也對多年來提出的建筑工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化等定義給出了明確的闡釋和發(fā)展要求。緊隨其后，住建部也將推動裝配式建筑獲突破性進展列為2016年八項重點工作之一，裝配式建筑的發(fā)展迎來了歷史發(fā)展的機遇。

上海市在裝配式建筑發(fā)展方面非常重視，先后出臺了《關(guān)于本市新建住宅節(jié)能省地發(fā)展的指導(dǎo)意見》（滬府[2008]6號）[2]、《上海市人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)市建設(shè)交通委等七部門關(guān)于加快推進本市住宅產(chǎn)業(yè)化若干意見的通知》（滬府辦發(fā)〔2011〕45號）[3]、《上海市人民政府辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)市建設(shè)交通委等五部門關(guān)于本市進一步推進裝配式建筑發(fā)展若干意見的通知》（滬府辦[2013]52號）[4]、《關(guān)于轉(zhuǎn)發(fā)市建設(shè)管理委等六部門制訂的上海市綠色建筑發(fā)展三年行動計劃（2014-2016）的通知》（滬府辦發(fā)[2014]32號）[5]、《關(guān)于推進本市裝配式建筑發(fā)展的實施意見》（滬建管聯(lián)〔2014〕901號）[6]、《關(guān)于進一步強化綠色建筑發(fā)展推進力度提升建筑性能的若干規(guī)定》（滬建管聯(lián)[2015]417號文）[7]、《關(guān)于開展2015年裝配式建筑年度落實情況自查及編制2016年度實施計劃方案的通知》（滬建建材[2016]24號文）[8]等重要文件。根據(jù)滬建建材[2016]24號文，從2016年起，符合條件的新建民用、工業(yè)建筑應(yīng)全部采用裝配式建筑，建筑單體預(yù)制率不應(yīng)低于40%。

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中大量現(xiàn)場作業(yè)工作如樓板、墻板、樓梯、陽臺等轉(zhuǎn)移到工廠進行，然后運輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過科學(xué)的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝完成的建筑。與傳統(tǒng)施工方法相比，裝配式建筑可實現(xiàn)以下幾點：1）節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、節(jié)時，大幅減少建筑垃圾和揚塵，達到環(huán)保目的；2）可大幅提升建設(shè)效率和工程質(zhì)量，將傳統(tǒng)“粗改”作業(yè)轉(zhuǎn)化為工廠化、產(chǎn)業(yè)化的“精細”生產(chǎn)和安裝；3）在現(xiàn)階段人口紅利趨于消失的情況下，能解決勞動力短缺和建造業(yè)成本不斷上升的矛盾，形成市場內(nèi)生動力。

第二次世界大戰(zhàn)以后，發(fā)達國家已廣泛建造裝配式建筑，20世紀(jì)80年代初期國內(nèi)建筑業(yè)曾經(jīng)開展了一系列新工藝如大板體系、升板體系、南斯拉夫體系、預(yù)制裝配式框架體系等，對建筑工業(yè)化發(fā)展起到了有益的推進作用。但在這些有益的實踐之后均未有大規(guī)模的推廣，究其原因主要是因為當(dāng)時的這些新工藝在高度、建筑形式、功能要求等方面有很大的局限，因而目前我國新建筑中裝配式建筑所占比例不足5%，與國際先進水平相比差距較大。

現(xiàn)今國內(nèi)裝配式的主要類型包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等。國內(nèi)推廣最多的裝配式技術(shù)為混凝土結(jié)構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系和框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系，鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼框架支撐體系、鋼框架-鋼板剪力墻體系、鋼框架-混凝土剪力墻體系以及現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑體系等。

下面簡要介紹一下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的幾大體系：1）疊合剪力墻（PCF）體系是通過將工廠預(yù)制墻體部分與現(xiàn)場現(xiàn)澆部分疊合成整體的一種剪力墻構(gòu)造體系；2）現(xiàn)澆外掛體系是外圍護部分（非結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件）采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場裝配（非疊合）的體系；3）裝配整體式框架體系是全部或部分框架部分采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場裝配的體系；4）裝配整體式剪力墻體系是剪力墻結(jié)構(gòu)中全部或部分剪力墻采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場裝配的體系；5）裝配整體式框架-剪力墻（核心筒）體系是框架-剪力墻（核心筒）結(jié)構(gòu)中全部或部分框架構(gòu)件采用預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場裝配的體系。

上海市裝配式建筑無論從政策的引導(dǎo)、技術(shù)的迭代、市場的推廣、產(chǎn)業(yè)鏈的形成等方面都積累了豐富的經(jīng)驗，也取得了社會各方面的認(rèn)可，下面就上海市裝配式建筑的發(fā)展歷程進行回顧與介紹。

住宅質(zhì)量通病中，滲漏、開裂、隔聲差、保溫性能低等問題嚴(yán)重影響居住體驗，作為產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化中主要手段之一的預(yù)制裝配技術(shù)只有解決傳統(tǒng)手工現(xiàn)澆作業(yè)難以根除的以上問題，才有持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。所以，上海地區(qū)早期的裝配式住宅優(yōu)先選擇外墻預(yù)制，內(nèi)部由于考慮裝修內(nèi)容多、修改隨意性大等因素，未全部進行預(yù)制裝配；結(jié)合日本、香港等地區(qū)的成熟經(jīng)驗，進行了一批實踐，如框架-剪力墻結(jié)構(gòu)結(jié)合預(yù)制外掛墻板，總體上外墻質(zhì)量有了很大提高。代表項目是“上海浦江大型居住社區(qū)保障房項目”，5棟高層住宅采用框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，其中4棟18層住宅，主梁、次梁、外墻及女兒墻全部預(yù)制，樓板、陽臺板采用預(yù)制疊合板，柱、剪力墻采用現(xiàn)澆，預(yù)制率達到50%，1棟14層住宅，增加了預(yù)制柱，預(yù)制率高達70%[9]，但框架結(jié)構(gòu)中較大梁、柱的分布造成住戶體驗不佳，不符合國內(nèi)住戶使用習(xí)慣，且不利于空間面積的使用，使得裝配整體式框架-剪力墻體系的裝配式住宅技術(shù)形式未能得到全面的推廣應(yīng)用。

與此同時，對于剪力墻結(jié)構(gòu)體系進行外墻預(yù)制，在缺乏相關(guān)試驗數(shù)據(jù)且國際上無成熟預(yù)制剪力墻體系參考的情況下，2007年上海萬科開發(fā)的“金色里程住宅小區(qū)”嘗試了疊合剪力墻這一新型裝配式體系，結(jié)合外墻面磚反打、窗框預(yù)埋、接縫綜合防水措施等工藝，在外墻品質(zhì)、防水效果等方面取得了極大的改善，交付使用6年多以來，外墻無開裂、滲漏情況，達到了工業(yè)化的預(yù)期目的；在當(dāng)時的客觀情況下，綜合考慮成本、產(chǎn)能供應(yīng)、內(nèi)部裝修等因素，僅對外圍疊合層和樓梯梯段進行了預(yù)制裝配，外圍預(yù)制疊合墻體85mm厚（含面磚），僅作為荷載，通過桁架鋼筋與內(nèi)側(cè)180mm厚現(xiàn)澆剪力墻疊合形成整體外墻（簡稱PCF體系）；隨著相關(guān)試驗結(jié)果的整理分析，在采取合理拉結(jié)措施的情況下，疊合墻體與現(xiàn)澆部分是共同受力的，采取一定折減措施后可以按剪力墻形式提供抗側(cè)力剛度，在2010年的上海市裝配整體式混凝土住宅體系設(shè)計規(guī)程[10]中將此研究成果納入，在接下來的數(shù)個項目中進行了應(yīng)用，有力地保證了裝配式住宅的實踐推進。

疊合剪力墻體系雖然實現(xiàn)了工業(yè)化的初步推進，但在項目實施過程中仍存在需進一步改進的地方，如構(gòu)件加工復(fù)雜、安裝連接效率低、綜合成本較高、整體預(yù)制率不高等，即使在2011年上海市滬建交聯(lián)[2011]286號文[11]給予最多3%容積率獎勵的情況下，也并沒有得到多數(shù)開發(fā)商的普遍應(yīng)用。

2013年上海市滬府辦[2013]52號文[4]出臺，強制推進裝配式建筑發(fā)展，很多開發(fā)商必須開始實踐裝配式建筑，外環(huán)外預(yù)制率要求不低于15%，外環(huán)內(nèi)預(yù)制率不低于25%，根據(jù)已有項目經(jīng)驗，單體預(yù)制率越高，單位成本增量越大，故裝配式設(shè)計時滿足要求即可，不增大單體預(yù)制率；綜合項目質(zhì)量、加工工藝、安裝效率及綜合成本等因素，產(chǎn)生多種裝配式方案選擇。

對于15%預(yù)制率要求，外墻預(yù)制構(gòu)件面積不低于50%，存在疊合剪力墻體系和現(xiàn)澆外掛體系兩種方案；疊合剪力墻體系已有較多實踐，優(yōu)點和缺點均較明顯，而對于現(xiàn)澆外掛體系，預(yù)制構(gòu)件選擇外墻填充墻、凸窗、陽臺、空調(diào)板、連廊等非結(jié)構(gòu)抗側(cè)力構(gòu)件，并考慮將現(xiàn)場不易保證質(zhì)量的部位進行預(yù)制，在質(zhì)量控制上與疊合剪力墻體系基本相同，而在裝配設(shè)計、構(gòu)件預(yù)制、安裝難度等方面比疊合剪力墻大大降低，相應(yīng)成本控制上較有優(yōu)勢，成為低預(yù)制率情況下的大部分選擇。

15%預(yù)制率情況下的裝配式建筑，外圍預(yù)制構(gòu)件只做部分，預(yù)制構(gòu)件只是傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的補充，對于工業(yè)化的特點和優(yōu)勢無法有效體現(xiàn)，基本只是讓開發(fā)單位對裝配式建筑的全程管理有一定的了解，而對于積極提升建筑質(zhì)量和項目管理的開發(fā)單位來說，還會結(jié)合多種工業(yè)化手段共同實踐，以達到階段性目標(biāo)。

而對于內(nèi)環(huán)內(nèi)的單體25%預(yù)制率項目來說，疊合剪力墻體系和現(xiàn)澆外掛體系如只做外圍構(gòu)件，都很難滿足預(yù)制率要求，需結(jié)合疊合樓板方可；而預(yù)制剪力墻體系把外圍構(gòu)件全部預(yù)制后，基本可滿足單體25%預(yù)制率要求；對于疊合樓板拼縫問題的傳統(tǒng)觀念認(rèn)識還未完全轉(zhuǎn)變，直接大規(guī)模推廣有較多擔(dān)心；另外，上海地區(qū)大部分住宅均為精裝修，內(nèi)部構(gòu)件預(yù)制后，會涉及較多設(shè)備預(yù)留預(yù)埋做法，需精裝工作前置，對設(shè)計管理要求很高，綜合原則為先做外圍，滿足要求即可，盡量減少問題交叉，降低管理難度。

預(yù)制剪力墻體系實踐后，總體施工效率比低預(yù)制率裝配體系略有提高，成本增量稍有上升，有些項目結(jié)合鋁模、預(yù)制輕質(zhì)隔墻、免抹灰、整體廚衛(wèi)等技術(shù)應(yīng)用，施工現(xiàn)場的工業(yè)化特點已非常明顯。當(dāng)然不同項目的技術(shù)應(yīng)用各不相同，整體式仍需加強。

隨著上海市滬建管聯(lián)[2014]901號文[6]及滬建管聯(lián)[2015]417號文[7]的實施，對2015年裝配式項目的工業(yè)化要求更加提高，單體預(yù)制率不低于30%，樓板厚度不低于150mm，除外墻內(nèi)保溫外，裝配式建筑外墻與保溫材料、外窗、外飾面等部品構(gòu)件應(yīng)一體化預(yù)制，積極推進裝修工業(yè)化，政策的強力推動對裝配式建筑的發(fā)展起到極大的促進作用。

裝配式住宅政策要求的提高，首先需要考慮成本是否大幅上升。針對當(dāng)前實際情況，對此做了初步測算，所有因政策要求提高而增加的成本約400元/m2。由于30%以上單體預(yù)制率建筑預(yù)制構(gòu)件需選擇全部外墻、大部分疊合樓板、陽臺、空調(diào)板及樓梯等，40%預(yù)制率還需選擇部分內(nèi)墻，使得現(xiàn)澆部分工作大量減少，對提高現(xiàn)場施工效率有利，同時對比得知，30%單體預(yù)制率與40%單體預(yù)制率之間的的成本差僅為50元/m2左右，而隨著人工費的持續(xù)上漲和工業(yè)化項目規(guī)模優(yōu)勢的不斷體現(xiàn)，高度工業(yè)化的建筑項目與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)之間的差值越來越小。

裝配式建筑單體的較高預(yù)制率指標(biāo)，不能全面體現(xiàn)建筑的工業(yè)化、先進性程度，需結(jié)合其他全建設(shè)周期內(nèi)的提升質(zhì)量、提高效率、減少人工等措施，尤其是外墻一體化集成產(chǎn)品、內(nèi)裝高效成品安裝體系及專業(yè)配套施工設(shè)備等，在綜合項目信息化管理模式下才能實現(xiàn)高效、高質(zhì)和有效縮短總工期；但在目前的復(fù)雜情況下，低預(yù)制率裝配式建筑肯定無法體現(xiàn)工業(yè)化質(zhì)量和效率優(yōu)勢，如沒有具體量化指標(biāo)，則會落入空喊口號、推進緩慢的境況。而工業(yè)化政策的落實推進，實質(zhì)上取決于地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展?fàn)顩r和房價水平，各地需酌情考慮；一線城市可全面高標(biāo)準(zhǔn)快速推進，二三線城市宜確定合適的工業(yè)化落實政策，總體上應(yīng)以提高質(zhì)量為核心，不重點關(guān)注指標(biāo)高低，但求切實提高建筑質(zhì)量且實際可操作，甚至可針對單一工業(yè)化產(chǎn)品或技術(shù)進行專項推廣。總之，我們應(yīng)該努力去滿足不斷提高的人民居住品質(zhì)要求，成本的上升是短期內(nèi)的必然趨勢，隨著工業(yè)化技術(shù)的逐漸完善會趨于平緩。

現(xiàn)在一體化外墻中，夾心保溫預(yù)制構(gòu)件是可實施的較成熟做法，但也并非具有絕對優(yōu)勢。首先可靠性值得商榷，由于夾心保溫單塊墻板一般尺寸2～4m長、3m左右高，外頁墻板一般厚度60mm，單層雙向配筋，長期情況下的外表面開裂、接縫打膠的老化、保溫材料空腔進水凍融等問題，會一定程度影響整體的可靠性，同時外墻涂料類飾面仍需后施工，一體化程度不高；其次是住戶得房率降低，預(yù)制外墻容積率優(yōu)惠政策只對開發(fā)商有利，銷售面積仍按外輪廓計算，華東地區(qū)常規(guī)的預(yù)制剪力墻夾心保溫外墻約300mm厚，比采用內(nèi)保溫或傳統(tǒng)外保溫的總墻厚都要大，一定程度上造成住戶的得房率降低；最后當(dāng)前夾心保溫構(gòu)造還需進一步完善改進，減少后期使用過程的問題。讓人欣喜的是，行業(yè)內(nèi)設(shè)計單位、構(gòu)件廠家、總包單位、零配件廠家均在積極革新，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸健康，建筑產(chǎn)業(yè)化市場得到了有力支持。

產(chǎn)業(yè)鏈中，設(shè)計居于龍頭地位，產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的推進首先需要設(shè)計上有較好的解決，而工業(yè)化的加工和施工需要前期設(shè)計的高度集成化和精細化，且需符合后期實際采用的加工和施工工藝，這對傳統(tǒng)的項目管理模式提出了挑戰(zhàn)，設(shè)計必須轉(zhuǎn)變才能適應(yīng)這一要求，體現(xiàn)在兩個方面：1）設(shè)計思維需轉(zhuǎn)變，工業(yè)化項目已不僅僅是圖紙設(shè)計，而是高度集成的精密產(chǎn)品設(shè)計，需要用產(chǎn)品設(shè)計、組裝、維護的思維來完成，任何前期的疏忽和遺漏都將在現(xiàn)場安裝或使用上造成巨大損失；2）必須采用前后一體化項目管理流程，前期設(shè)計必須考慮后期材料特性、加工工藝、施工工藝，這樣就要求設(shè)計人員全面、跨界，施工圖設(shè)計時各配套設(shè)計需前置，如幕墻、精裝修、門窗、欄桿、石材、智能化等，專業(yè)眾多且互相交叉，牽一發(fā)而動全身，工作量成倍增加，設(shè)計的重要性愈加重要，設(shè)計人員也更加痛苦。

設(shè)計如此重要且基本決定了后期構(gòu)件和施工的效率和成本水平，使得以設(shè)計為主導(dǎo)的EPC模式得到了理論上的支持，讓設(shè)計意圖以最直接、最方便的方式落實，對項目的進度、成本管理都有較好的幫助。但目前開發(fā)單位完善的部門架構(gòu)、多樣的部門利益造成EPC模式推進缺乏源頭的動力，設(shè)計方綜合能力的欠缺也是目前實踐較少的原因之一。

房地產(chǎn)行業(yè)的整體下行對全產(chǎn)業(yè)鏈上的各段服務(wù)商都產(chǎn)生了極大的影響，總開發(fā)量的減少造成了全行業(yè)產(chǎn)能過剩，“僧多粥少”的現(xiàn)實使得大家競爭得頭破血流，而過度競爭未必能帶來更好的產(chǎn)品和服務(wù)，部分城市已出現(xiàn)初步狀況。從一定程度上說，現(xiàn)在推廣產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化，擔(dān)心產(chǎn)能不足可能是多余的，更應(yīng)該注重提高產(chǎn)品和服務(wù)的質(zhì)量。維持合理的生存和發(fā)展空間，是維護行業(yè)健康發(fā)展的正確方式，市場需求的推動力巨大也很殘酷，必將毫不留情地淘汰不滿足發(fā)展需要的企業(yè)或技術(shù)。

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