建筑工業(yè)化實(shí)踐與啟示

文｜本刊記者 王景

在新常態(tài)下，建筑行業(yè)面臨著新的發(fā)展形勢(shì)，當(dāng)前建筑市場(chǎng)投資領(lǐng)域的新變化、生產(chǎn)方式的新轉(zhuǎn)變、資源環(huán)境和生產(chǎn)要素的制約以及用工荒等問(wèn)題的出現(xiàn)，都呼吁傳統(tǒng)建筑業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，進(jìn)一步轉(zhuǎn)型升級(jí)。認(rèn)識(shí)新常態(tài)、適應(yīng)新常態(tài)、引領(lǐng)新常態(tài)，保持建筑業(yè)穩(wěn)中有進(jìn)，實(shí)現(xiàn)調(diào)速不減質(zhì)、量增質(zhì)更優(yōu)，已經(jīng)成為建筑業(yè)新的發(fā)展主題。推行工程總承包和走建筑工業(yè)化發(fā)展之路已成為國(guó)內(nèi)大型建筑施工企業(yè)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的重要方式，也是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的未來(lái)建筑業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)。

建筑工業(yè)化是隨西方工業(yè)革命出現(xiàn)的概念，工業(yè)革命讓造船、汽車(chē)生產(chǎn)效率大幅提升，隨著歐洲興起的新建筑運(yùn)動(dòng)，實(shí)行工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械裝配，逐步形成了建筑工業(yè)化最初的理論雛形。二戰(zhàn)后，西方國(guó)家亟需解決大量的住房而勞動(dòng)力嚴(yán)重缺乏的情況下，為推行建筑工業(yè)化提供了實(shí)踐的基礎(chǔ)，因其工作效率高而在歐美風(fēng)靡一時(shí)。1974年，聯(lián)合國(guó)出版的《政府逐步實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的政策和措施指引》中定義了“建筑工業(yè)化”：按照大工業(yè)生產(chǎn)方式改造建筑業(yè)，使之逐步從手工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向社會(huì)化大生產(chǎn)的過(guò)程。它的基本途徑是建筑標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)配件生產(chǎn)工廠化，施工機(jī)械化和組織管理科學(xué)化，并逐步采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成果，以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快建設(shè)速度，降低工程成本，提高工程質(zhì)量。

建筑工業(yè)化也指通過(guò)現(xiàn)代化的制造、運(yùn)輸、安裝和科學(xué)管理的大工業(yè)的生產(chǎn)方式，來(lái)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(chǎn)方式。建筑工業(yè)化的內(nèi)涵則是先進(jìn)工業(yè)化生產(chǎn)方式在建筑領(lǐng)域的集成應(yīng)用，同建筑功能的集成，與結(jié)構(gòu)體系的集成和房屋性能的集成和信息化的集成。

建筑工業(yè)化集成技術(shù)項(xiàng)目實(shí)踐

華東建筑集團(tuán)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“華建集團(tuán)”）是一家以建筑設(shè)計(jì)為核心，以先瞻科技為依托的技術(shù)服務(wù)型上市企業(yè)，集團(tuán)定位為以工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)?yōu)楹诵?，為城?zhèn)建設(shè)提供高品質(zhì)綜合解決方案的集成服務(wù)供應(yīng)商。旗下?lián)碛腥A東建筑設(shè)計(jì)研究總院、上海建筑設(shè)計(jì)研究院、華東都市建筑設(shè)計(jì)研究總院、工程建設(shè)咨詢(xún)公司、上海水利工程設(shè)計(jì)研究院、建筑裝飾環(huán)境設(shè)計(jì)研究院、美國(guó)威爾遜室內(nèi)設(shè)計(jì)公司等十余家分子公司和專(zhuān)業(yè)機(jī)構(gòu)。連續(xù)十多年被美國(guó)《工程新聞?dòng)涗洝妨腥搿叭蚬こ淘O(shè)計(jì)公司150強(qiáng)”企業(yè)。

華建集團(tuán)是上海建設(shè)全球創(chuàng)新中心重要力量之一，在標(biāo)志性建筑和超高層建筑領(lǐng)域處于領(lǐng)導(dǎo)地位，全國(guó)化、全過(guò)程戰(zhàn)略布局領(lǐng)先，以建筑設(shè)計(jì)為核心，向業(yè)務(wù)鏈兩端縱向延伸。華建集團(tuán)也是中國(guó)工業(yè)4.0（智能建造）及建筑工業(yè)化模式引領(lǐng)者，一直以來(lái)，華建集團(tuán)在建筑工業(yè)化領(lǐng)域領(lǐng)先于行業(yè)，先后有諸多優(yōu)秀案例問(wèn)世。

以某體育場(chǎng)項(xiàng)目為例，該體育場(chǎng)是裝配式技術(shù)與結(jié)構(gòu)體系的集成體現(xiàn)，從該體育場(chǎng)的建筑形體來(lái)看，它的外觀是呈現(xiàn)柔和、飄帶狀。在具體的建造過(guò)程中，怎樣利用工業(yè)化手段、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)建筑的形體呢？首先，對(duì)建筑的“飄帶”進(jìn)行一些解構(gòu)，然后讓它成為體育場(chǎng)的一個(gè)支撐體系。那么整個(gè)屋蓋就是一個(gè)張力的支撐體系，這個(gè)是剛性的內(nèi)部和剛性的外部，中間是通過(guò)輻射性的鎖來(lái)進(jìn)行一個(gè)張力形成支撐體系。所以說(shuō)在結(jié)構(gòu)的整個(gè)體系當(dāng)中，體現(xiàn)了屋蓋與維護(hù)體系的一體化。而在以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常會(huì)強(qiáng)調(diào)整體考慮、整體分析，而這個(gè)結(jié)構(gòu)體系既反應(yīng)了建筑物上下屋蓋與支撐體系的一體化設(shè)計(jì)，也在豎向的支撐體系上進(jìn)行了一些工業(yè)化思考。通過(guò)對(duì)“飄帶”進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，復(fù)雜的拉花外形只需要20種型號(hào)，共計(jì)310塊預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件拼裝而成，有效縮短了項(xiàng)目工期，并節(jié)省了造價(jià)?？梢哉f(shuō)，體育場(chǎng)項(xiàng)目就是將建筑的支撐體系與工業(yè)整體結(jié)合考慮，同時(shí)在支撐體系下面利用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，來(lái)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)化和工廠化的生產(chǎn)。

關(guān)于裝配式技術(shù)與結(jié)構(gòu)體系、建筑功能的集成方面，Yamato Forum體育館項(xiàng)目則是另一個(gè)典范。該項(xiàng)目位于東京羽田縣，是一座能容納500名觀眾席位的現(xiàn)代化體育館，體育館整體造型呈倒圓臺(tái)狀，圓臺(tái)最大直徑60米，屋頂最大標(biāo)高13.48米。整個(gè)體育館分看臺(tái)和屋蓋體系兩大部分，其中下部看臺(tái)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，看臺(tái)擋墻總高14米，外傾45度，傾斜后墻頂標(biāo)高10米。

該體育館如果采用現(xiàn)澆方式建造會(huì)存在風(fēng)險(xiǎn)。一是看臺(tái)擋墻支模困難，看臺(tái)擋墻呈弧形且外傾，現(xiàn)場(chǎng)施工需要大量曲面模板和臨時(shí)支撐，費(fèi)時(shí)費(fèi)工，對(duì)周邊環(huán)境會(huì)造成大量破壞。二是混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑質(zhì)量難以控制，容易出現(xiàn)混凝土大面積開(kāi)裂的情況。

針對(duì)這些風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)改變思路，利用預(yù)制混凝土構(gòu)件做成24塊看臺(tái)擋墻板。整個(gè)屋蓋與擋墻體系通過(guò)鉸連接成一體，屋蓋頂升過(guò)程則類(lèi)似于一把折疊傘的打開(kāi)過(guò)程。華東建筑集團(tuán)股份有限公司副總工程師楊聯(lián)萍表示：“這個(gè)項(xiàng)目有一個(gè)最大的受益亮點(diǎn)，就是隨著觀眾數(shù)量增加的同時(shí)，體育場(chǎng)的屋面始終處于受壓狀態(tài)，而懸梁在使用過(guò)程中的受力非常好。可以說(shuō)這個(gè)項(xiàng)目把它的功能和建筑形體，以及后期維護(hù)、使用過(guò)程等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，將受力狀態(tài)發(fā)揮到極致。這個(gè)項(xiàng)目也將結(jié)構(gòu)和建筑功能進(jìn)行了結(jié)合，結(jié)構(gòu)也與標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合。同時(shí)，結(jié)構(gòu)在整體分析時(shí)，也考慮到屋頂與支撐結(jié)構(gòu)，進(jìn)行整體考慮、整體分析，是真正實(shí)現(xiàn)了空間結(jié)構(gòu)的典型案例?！?/p>

裝配式技術(shù)與結(jié)構(gòu)體系的集成方面，以某大空間展館為例，該展館為雙層展廳，下層柱網(wǎng)27米*27米，上層柱網(wǎng)27米*108米，可供設(shè)置無(wú)柱展覽空間；二層樓面結(jié)構(gòu)體系可采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系。對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，需要考慮它的現(xiàn)場(chǎng)施工和現(xiàn)場(chǎng)裝配情況，“因?yàn)閺捻?xiàng)目的樓層來(lái)看，它的實(shí)際總高度為15米，同時(shí)它還要承擔(dān)兩噸的荷載，所以在這種情況下，如果采用現(xiàn)澆方式，那么現(xiàn)場(chǎng)的腳手架需要五層還不止，這樣一來(lái)會(huì)對(duì)項(xiàng)目施工帶來(lái)非常大的難度?；谶@種情況，我們采用了裝配式的概念，具體步驟是，首先將帶梁柱節(jié)點(diǎn)柱就位；第二步將花籃預(yù)應(yīng)力梁吊裝就位；第三步，安裝就位后，采用‘壓著工法’，進(jìn)行接頭部位施工；第四步，預(yù)制雙T板安裝就位；最后整澆層施工。”楊聯(lián)萍具體介紹到。

建筑工業(yè)化集成技術(shù)思考

裝配式技術(shù)與結(jié)構(gòu)體系、建筑功能的集成方面，以某圖書(shū)館的開(kāi)架書(shū)庫(kù)為例，眾所周知，圖書(shū)館需要擺放很多書(shū)架，同時(shí)還要有足夠的采光。在這個(gè)項(xiàng)目中，最大的亮點(diǎn)是建筑的結(jié)構(gòu)體系與采光功能和書(shū)架擺放形成了一個(gè)有機(jī)結(jié)合，比如說(shuō)書(shū)庫(kù)的曲面實(shí)際上就是結(jié)構(gòu)板，沒(méi)有做任何的裝飾，在整個(gè)結(jié)構(gòu)板放置的過(guò)程中，它與書(shū)架進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。開(kāi)架書(shū)庫(kù)樓層采用了“底梁一體型曲面PC板”樓蓋體系，“曲面燈罩”的橫向間距與將來(lái)書(shū)架的排放間隔一致，達(dá)到自然和諧的效果。該項(xiàng)目樓蓋跨度均勻、板塊分割標(biāo)準(zhǔn)，一體化曲面PC板采用了工廠化預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)拼裝的方式建造?？梢哉f(shuō)這個(gè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了建筑功能結(jié)構(gòu)的體系和建筑工業(yè)化的一體化，同時(shí)在建造的過(guò)程當(dāng)中也便于在現(xiàn)場(chǎng)的拼裝。

此外，華建集團(tuán)已經(jīng)建成的惠南鎮(zhèn)23號(hào)樓示范項(xiàng)目也是裝配式技術(shù)與建筑功能的集成體現(xiàn)。該項(xiàng)目建筑面積9755平方米，建筑層數(shù)為13層，建筑高度達(dá)38.6米，結(jié)構(gòu)體系是疊合板式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)。

這個(gè)項(xiàng)目從結(jié)構(gòu)角度而言，華建集團(tuán)選取了一個(gè)大開(kāi)間剪力墻體系，其初衷是設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在項(xiàng)目設(shè)計(jì)之初就在考慮可不可以使整個(gè)房屋隨著人的生命周期進(jìn)行全生命周期的房型設(shè)計(jì)。對(duì)此，楊聯(lián)萍具體解釋到：“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是房屋可以在小兩口剛結(jié)婚的時(shí)候是兩房一廳，到小孩出生之后就能變?yōu)槿恳粡d；而如果用戶(hù)是大戶(hù)人家，也許會(huì)購(gòu)置兩套房屋，當(dāng)老人或者親戚來(lái)訪時(shí)，房屋就可以變成四房一廳。由于該項(xiàng)目大開(kāi)間的結(jié)構(gòu)體系，使建筑在功能設(shè)計(jì)和后期裝修過(guò)程中，有供用戶(hù)足夠施展的空間?！?/p>

采取大開(kāi)間剪力墻體系也提高了標(biāo)準(zhǔn)化程度，因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中預(yù)制板的類(lèi)型和總類(lèi)都有減少，這樣不僅滿(mǎn)足了建筑的功能要求，同時(shí)也提高了性能品質(zhì)。

華建集團(tuán)在歷經(jīng)眾多實(shí)踐之后，對(duì)建筑工業(yè)化的發(fā)展也有著自己的思考。建筑工業(yè)化在工程項(xiàng)目方面不能僅僅局限于住宅，還要走向公共建筑，“之前我們可能更多考慮的是可重復(fù)性單元，但在公共建筑中，依然有工業(yè)化建筑的發(fā)展前景。華建集團(tuán)過(guò)去經(jīng)手的一些項(xiàng)目，實(shí)際上就很好的詮釋了裝配式與結(jié)構(gòu)體系、建筑功能、建筑性能的有機(jī)結(jié)合。而在華建集團(tuán)的這些案例中，真正的住宅可能只有一個(gè)保障性住宅，更多的項(xiàng)目則是體育場(chǎng)、展覽館和圖書(shū)館等公共建筑。” 楊聯(lián)萍補(bǔ)充到。

建筑工業(yè)化的課題研究方面，在“十二五”之前，行業(yè)可能更多將注意力集中在結(jié)構(gòu)體系的研究上，但隨著建筑工業(yè)化的發(fā)展和需求變化，應(yīng)該從與建筑功能與建筑性能的結(jié)合去考慮，只有這樣建筑行業(yè)才能真正圍繞著產(chǎn)品、用戶(hù)來(lái)進(jìn)行建筑工業(yè)化的推廣和應(yīng)用。

目前來(lái)看，建筑工業(yè)化規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)略顯單一，反映建筑工業(yè)化真正特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也不是很多，需要從規(guī)范體系的角度，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、課題研究以及相關(guān)規(guī)范，制定符合建筑工業(yè)化特點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)體系。相信在項(xiàng)目研究和規(guī)范體系的前提下，工業(yè)化建筑的發(fā)展目標(biāo)一定會(huì)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，一體化的施工和管理，最后以信息化的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑的全生命周期管理。