裝配式建筑發(fā)展研究綜述

劉光學(xué)，郝軍亮，劉 帥 （．山西省煤炭建設(shè)監(jiān)理有限公司， 山西 太原 000；．景洪市城市投資開發(fā)有限公司，云南 景洪 66699；．河南碧桂園置業(yè)有限公司， 河南 鄭州 45006）

0 引 言

傳統(tǒng)建筑粗放型的生產(chǎn)方式存在建設(shè)周期長、耗能高、污染重、生產(chǎn)效率低和標(biāo)準(zhǔn)化程度低等多種問題。面對日益嚴(yán)峻的環(huán)境和資源危機(jī)，亟需改變傳統(tǒng)建筑原有的生產(chǎn)方式，充分考慮環(huán)境保護(hù)和資源的合理利用。因此，建筑業(yè)的發(fā)展迫切需要實現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化、集約化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配化施工為特征的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式。裝配式建筑是以工廠化生產(chǎn)的混凝土預(yù)制構(gòu)件為主要構(gòu)件，經(jīng)現(xiàn)場裝配、拼接或結(jié)合部分現(xiàn)澆而成的建筑。相對于傳統(tǒng)建筑高能耗、高污染的特點，裝配式建筑更加節(jié)能、高效、環(huán)保，而且其資源利用率高，部品質(zhì)量易控制，現(xiàn)場裝配施工周期短。在國家倡導(dǎo)發(fā)展低碳、環(huán)保、節(jié)能、綠色建筑理念的背景下，裝配式建筑有著很大的競爭優(yōu)勢。

1 國內(nèi)外裝配式建筑研究現(xiàn)狀

1.1 國外發(fā)展概況與研究現(xiàn)狀

裝配式整體混凝土結(jié)構(gòu)（Prefabricated Concrete，PC）在國外的發(fā)展已經(jīng)有很多年了。20 世紀(jì) 50 年代，為解決第二次世界大戰(zhàn)造成的住房問題，以丹麥和瑞典為代表的歐洲國家率先掀起了發(fā)展住宅工業(yè)化的高潮；美國、加拿大等北美國家在歐洲住宅工業(yè)化發(fā)展的影響下，在 70年代開始實施機(jī)械化生產(chǎn)和裝配化施工[1]。目前，歐美國家在技術(shù)體系研究上已經(jīng)取得較多的成果，如：Edward K.Rice[2]歸納總結(jié)了裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的吊裝定位和錨固措施，Melvin.Zimmerma[3]提出了裝配式建筑施工建造的新模式；同時也積累了大量的裝配式建筑現(xiàn)場施工經(jīng)驗，形成了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的專用體系和標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)品系列；并根據(jù)高度、體型、跨度等要求，編制了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用指導(dǎo)手冊，為裝配式建筑施工過程的質(zhì)量、安全及進(jìn)度管理提供了參考依據(jù)。

日本、韓國等亞洲發(fā)達(dá)國家充分吸收歐美的成功經(jīng)驗，在借鑒其發(fā)展模式和技術(shù)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)自身的發(fā)展要求，對裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系的整體性抗震和隔震設(shè)計進(jìn)行了深入研究，如：E.Lukaszewska 和H.Johnsson[4]著重研究了裝配式混凝土組合樓板的連接性能，并提出了抗剪性能較好的干燥連接方法；Alberto pavese[5]對裝配式墻體關(guān)鍵部位連接的抗震性能進(jìn)行了研究和實驗，進(jìn)一步擴(kuò)充了裝配式結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)研究理論的基礎(chǔ)。日本在裝配式建筑體系設(shè)計、生產(chǎn)及施工的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已相對完善，裝配式建筑的預(yù)制率也比較高。俄羅斯裝配式建筑的發(fā)展也比較早，在蘇聯(lián)時期就有所發(fā)展，目前也已經(jīng)形成多種裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，并且在學(xué)校和醫(yī)院等工程中得到了廣泛的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)資料顯示[6]，美國、俄羅斯、丹麥等國家的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用密度分別為 35%、50% 和 35%～40%，在土木工程結(jié)構(gòu)中已經(jīng)處于主導(dǎo)地位。

1.2 國內(nèi)發(fā)展概況與研究現(xiàn)狀

我國從 20 世紀(jì) 50 年代開始研究裝配式混凝土建筑施工技術(shù)，并大力推行構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化、機(jī)械化生產(chǎn)和現(xiàn)場裝配化施工；在 80 年代初期，已經(jīng)形成了裝配式框架體系、南斯拉夫體系及裝配式大板建筑體系等一系列裝配式混凝土建筑體系；同時，各種預(yù)制屋面板、預(yù)制屋面梁、預(yù)制墻體及預(yù)制空心板被廣泛應(yīng)用到實際工程中，對我國裝配式建筑的發(fā)展起到了重要的推動作用。但是，受當(dāng)時我國裝配式混凝土技術(shù)落后、現(xiàn)場施工經(jīng)驗匱乏、施工現(xiàn)場管理混亂、施工質(zhì)量低下（如：外墻防滲、保溫性能差）、房屋結(jié)構(gòu)單一、預(yù)制構(gòu)件跨度小及承載能力低等因素的制約，加之配套的法律法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工管理體系等不完善，無法滿足社會需求，致使裝配式建筑在應(yīng)用過程中不斷受到人們的抵觸，因此，裝配式建筑并未實現(xiàn)大規(guī)模建造和持續(xù)發(fā)展，并在以后的 90 年代逐漸被技術(shù)比較成熟的現(xiàn)澆混凝土體系所替代。

隨著建筑企業(yè)和社會對裝配式建筑的認(rèn)知不斷提高，越來越多的企業(yè)對發(fā)展裝配式建筑的態(tài)度發(fā)生了明顯轉(zhuǎn)變。許多企業(yè)在政府的鼓勵和號召下，由原來的持觀望態(tài)度到現(xiàn)在的積極推動新型建筑工業(yè)化與建筑節(jié)能的發(fā)展，特別是大型國有企業(yè)，對建筑產(chǎn)業(yè)化的投入力度逐步加大。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)資料統(tǒng)計，全國已經(jīng)建立 56 個國家住宅產(chǎn)業(yè)基地及 11 個住宅產(chǎn)業(yè)化試點城市，全國新建的裝配式建筑面積已經(jīng)超過 1.4 億 m2。30 多個省、市、自治區(qū)出臺了發(fā)展裝配式建筑的針對性指導(dǎo)意見和相關(guān)配套措施，一些地方更是針對裝配式建筑提出了明確的發(fā)展要求。各地政府的積極扶持和激勵的政策措施，為裝配式建筑的發(fā)展提供了新的發(fā)展機(jī)遇期和平臺。

伴隨裝配式建筑產(chǎn)業(yè)水平的不斷提高，以及國家對傳統(tǒng)建筑業(yè)改造升級政策的引導(dǎo)，裝配式建筑發(fā)展和應(yīng)用的重新升溫，對裝配式建筑的研究也掀起了新的熱潮。陳建偉、蘇幼坡[7]歸納總結(jié)了國內(nèi)外結(jié)構(gòu)體系與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的研究概況及裝配式剪力墻分布鋼筋連接技術(shù)；郭兆軍[8]利用實例對裝配式整體預(yù)應(yīng)力板柱結(jié)構(gòu)的合理高度和跨度進(jìn)行了詳細(xì)的分析；譚平[9]對裝配式結(jié)構(gòu)隔震節(jié)點的抗震性能進(jìn)行了深入研究，提出一種新型的裝配式隔震節(jié)，并驗證了應(yīng)用于裝配式隔震結(jié)構(gòu)是可行的；王曉鋒[10]對裝配式大板結(jié)構(gòu)接縫的詳細(xì)構(gòu)造、接縫受力特點及接縫的破壞機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)分析；李麗紅[11]、齊寶庫[12]從建造成本、綜合效益方面將裝配式建筑與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑進(jìn)行了詳細(xì)對比，結(jié)果表明，裝配式建筑的建造成本比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑成本高出約300 元/m2，但是裝配式建筑的綜合效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)建筑的綜合效益；劉美霞[13]從節(jié)能效益和碳排放方面對裝配式建筑的建造方式進(jìn)行了研究和評價，研究表明，裝配式建筑在碳排放和垃圾排放上有一定的優(yōu)勢。此外，還有諸多專家從預(yù)制構(gòu)件制作、構(gòu)件運輸及安裝、現(xiàn)場裝配等方面對裝配式建筑進(jìn)行了探討。國內(nèi)一些較大的建筑企業(yè)，如上海萬科集團(tuán)、黑龍江宇輝集團(tuán)、遠(yuǎn)大住工集團(tuán)等企業(yè)均設(shè)立專門的裝配式建筑技術(shù)研發(fā)中心，并在開發(fā)的項目中采用了裝配式建筑，具有重要的示范和實踐價值。

1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀對比

綜上所述，國外對裝配式建筑的研究已非常成熟和全面，并且其實踐的應(yīng)用性也比較強(qiáng)，各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系也已非常完善。而目前我國已經(jīng)形成的相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)程，主要有 JGJ 1—2014《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》、ZJQ08-SGJB 013—2017《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、DB11/T 1030—2013《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)施工與質(zhì)量驗收規(guī)程》、DB37/T 5053—2016《裝配式結(jié)構(gòu)獨立鋼支柱臨時支撐系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》、GB 50666—2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》等。雖然對裝配式建筑的研究及頒布的技術(shù)規(guī)程、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)等已不少，但是存在使用的區(qū)域性；并且大多數(shù)的研究主要集中于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境影響及綜合效益層面，而對管理層面，特別是現(xiàn)場裝配化施工管理的研究還比較少。因此，針對裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化施工管理的研究還亟需盡快完善，以豐富裝配式建筑研究體系，更好地指導(dǎo)裝配式建筑的快速發(fā)展。

2 結(jié) 語

裝配式建筑是建筑業(yè)發(fā)展的趨勢，我國對裝配式建筑研究的發(fā)展已取得了一定的成果，在政府政策的促進(jìn)下迎來很好的發(fā)展機(jī)遇，但是尚未形成完善的研究理論體系，需要在推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展的同時盡快完善研究的空白區(qū)域，并針對在裝配式建筑實施過程中的問題提出推進(jìn)策略，豐富裝配式建筑研究體系。