德國裝配式建筑發(fā)展情況與經(jīng)驗借鑒

盧求

一、德國裝配式建筑發(fā)展概況

1.德國裝配式建筑的起源

德國以及其他歐洲發(fā)達國家建筑工業(yè)化起源于1920年代，其推動因素主要有兩方面：

社會經(jīng)濟因素。城市化發(fā)展需要以較低的造價、迅速建設大量住宅、辦公和廠房等建筑。

建筑審美因素。建筑及設計界摒棄古典建筑形式及其復雜的裝飾，崇尚極簡的新型建筑美學，嘗試新建筑材料（混凝土、鋼材、玻璃）的表現(xiàn)力。在雅典憲章所推崇的城市功能分區(qū)思想指導下，建設大規(guī)模居住區(qū)，促進了建筑工業(yè)化的應用。

在1920年代以前，歐洲建筑通常呈現(xiàn)為傳統(tǒng)建筑形式，套用不同歷史時期形成的建筑樣式，此類建筑的特點是大量應用裝飾構(gòu)件，需要大量人工勞動和手工藝匠人的高水平技術(shù)。隨著歐洲國家邁入工業(yè)化和城市化進程，農(nóng)村人口大量流向城市，需要在較短時間內(nèi)建造大量住宅辦公和廠房等建筑。標準化、預制混凝土大板建造技術(shù)能夠縮短建造時間、降低造價因而首先應運而生。

德國最早的預制混凝土板式建筑是1926～1930年間在柏林利希藤伯格-弗里德希菲爾德（Berlin-Lichtenberg, Friedrichsfelde）建造的戰(zhàn)爭傷殘軍人住宅區(qū)。該項目共有138套住宅，為2～3層樓建筑。如今該項目的名稱是施普朗曼（Splanemann）居住區(qū)。該項目采用現(xiàn)場預制混凝土多層復合板材構(gòu)件，構(gòu)件最大質(zhì)量達到7t。

2.二次大戰(zhàn)后德國大規(guī)模裝配式住宅建設

二次大戰(zhàn)結(jié)束以后，由于戰(zhàn)爭破壞和大量戰(zhàn)爭難民回歸本土，德國住宅嚴重緊缺。德國用預制混凝土大板技術(shù)建造了大量住宅建筑。這些大板建筑為解決當年住宅緊缺問題做出了巨大貢獻，但今天這些大板建筑不再受歡迎，不少缺少維護更新的大板居住區(qū)已成為社會底層人群聚集地，導致犯罪率高等社會問題，深受人們的詬病，成為城市更新首先要改造的對象，有些地區(qū)已經(jīng)開始大面積拆除這些大板建筑。

3.德國目前裝配式建筑發(fā)展概況

目前，德國的公共建筑、商業(yè)建筑、集合住宅項目大都因地制宜、根據(jù)項目特點，選擇現(xiàn)澆與預制構(gòu)件混合建造體系或鋼混結(jié)構(gòu)體系建設實施，并不追求高裝配率，而是通過策劃、設計、施工各個環(huán)節(jié)的精細化優(yōu)化過程，尋求項目的個性化、經(jīng)濟性、功能性和生態(tài)環(huán)保性能的綜合平衡。隨著工業(yè)化進程的不斷發(fā)展，BIM技術(shù)的應用，建筑業(yè)工業(yè)化水平不斷提升，德國在建筑上采用工廠預制、現(xiàn)場安裝的建筑部品愈來愈多，占比也愈來愈大。

各種建筑技術(shù)、建筑工具的精細化不斷發(fā)展進步，小范圍有鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)體系的研發(fā)和實踐應用。

小住宅建設方面，裝配式建筑占比最高，2015年達到16%。2015年1～7月開工建設的住宅中，預制裝配式建筑為8934套。這一期間獨棟或雙拼式住宅新開工建設總量較2014年同期增長1.8%；而預制裝配式住宅同比增長7.5%，顯示出在這一領(lǐng)域裝配式建筑受到市場的認可和歡迎。

單層工業(yè)廠房采用預制鋼結(jié)構(gòu)或預制混凝土結(jié)構(gòu)在造價和縮短施工周期方面有明顯優(yōu)勢，因而一直得到較多應用。

二、德國裝配式建筑的政策措施、發(fā)展建設研究

德國預制裝配式建筑發(fā)展過程中，規(guī)模最大、最有影響力的當屬預制混凝土大板建筑。

1.原東德地區(qū)的預制混凝土大板建造技術(shù)應用

由于二戰(zhàn)后需要在短期內(nèi)建設大量住宅，東德地區(qū)1953年在柏林約翰尼斯塔（Johannisthal）進行了預制混凝土大板建造技術(shù)的第一次嘗試。1957年在浩耶斯韋達市（Hoyerswerda）的建設中第一次大規(guī)模采用預制混凝土構(gòu)件施工。此后，東德用預制混凝土大板技術(shù)，大量建造預制板式居住區(qū)（Plattenbausiedlungen）。預制混凝土大板住宅的建筑風格深受包豪斯理論影響。

1972～1990年，東德地區(qū)開展大規(guī)模住宅建設，并將完成300萬套住宅確定為重要政治目標，預制混凝土大板技術(shù)體系成為最重要的建造方式。這期間用混凝土大板建筑建造了大量大規(guī)模住區(qū)、城區(qū)，如10萬人口規(guī)模的哈勒新城（Halle-Neustadt）。

在1972～1990年大規(guī)模住宅建設期間，東德地區(qū)新建、改建共300萬套住宅，其中180～190萬套用混凝土大板建造，占比達到60%以上，如果每套建筑按平均60平米計算，預制大板住宅面積在1.1億平米以上。

住宅建設工程耗費了東德大量財政收入。為節(jié)約建造成本和快速建設，設計開發(fā)出不同系列廠品，如Q3A、QX、QP、P2系列。預制混凝土大板住宅項目大量重復使用同樣戶型、類似的立面設計。大板建筑規(guī)劃形態(tài)僵硬、缺少變化，在老城區(qū)通常采用推倒重建模式，破壞了原有城市肌理。

大板建筑當時受到普遍歡迎。雖然大板建筑今天飽受詬病，但在當時大板住宅符合東德的社會意識形態(tài)，人人平等，整齊劃一。預制混凝土大板技術(shù)建造的工業(yè)化住宅，功能基本合理，擁有現(xiàn)代化的采暖和生活熱水系統(tǒng)，獨立衛(wèi)生間，比未更新改造的20世紀初期建造的老住宅舒適。由于得到東德政府的大量財政補貼，因而這種工業(yè)化住宅租金并不很高，受到當?shù)鼐用竦臍g迎。大量新建居住區(qū)采用大板建筑，導致原有歷史街區(qū)中的住宅吸引力下降，出租率低，租金無法支持建筑的維護，歷史街區(qū)中的建筑逐漸破敗。這種現(xiàn)象也導致政策制定者重新思考補貼政策，甚至開始嘗試用預制技術(shù)進行老城歷史建筑的改造更新。

1980年代以后，東德政府開始在一些城市的重要地區(qū)，嘗試從規(guī)劃和城市空間塑造方面，借鑒傳統(tǒng)城市空間布局與建筑設計，打破單調(diào)的大板建筑風格。

2.原西德地區(qū)的預制混凝土大板建造應用

二次大戰(zhàn)之后，原西德地區(qū)也用混凝土預制大板技術(shù)建造了大量住宅建筑，主要用于建設社會保障性住宅。1957年西德政府通過了《第二部住宅建設法》（II.WoBauG），將短期內(nèi)建設滿足大部分社會階層居民需求的、包括具有適當面積、設施、可承受租金的住宅，作為住宅建設的首要任務?；炷令A制大板技術(shù)憑借其建設速度快、造價相對低廉因而也在西德地區(qū)有大面積應用。

西德地區(qū)有大量預制大板建筑，雖然在總建設量中占比不高，但總量估計也有數(shù)千萬平米。

3.德國裝配式建筑的標準規(guī)范

德國建筑業(yè)標準規(guī)范體系完整全面。在標準編制方面，對于裝配式建筑首先要求滿足通用建筑綜合性技術(shù)要求，即無論采用何種裝配式技術(shù)，其產(chǎn)品必須滿足其應具備的相關(guān)技術(shù)性能：如結(jié)構(gòu)安全性、防火性能，以及防水、防潮、氣密性、透氣性、隔聲、保溫隔熱、耐久性、耐候性、耐腐蝕性、材料強度、環(huán)保無毒等。同時要滿足在生產(chǎn)、安裝方面的要求。

企業(yè)的產(chǎn)品（裝配式系統(tǒng)、部品等）需要出具滿足相關(guān)規(guī)范要求的檢測報告或產(chǎn)品質(zhì)量聲明。

單純結(jié)構(gòu)體系，主要需滿足結(jié)構(gòu)安全、防火性能、允許誤差等規(guī)范要求；而有關(guān)建筑外圍護體系的裝配式體系與構(gòu)件最復雜，牽涉的標準最多。

4. 工業(yè)化預制建造技術(shù)的優(yōu)缺點

工業(yè)化預制建造技術(shù)的優(yōu)點：

工業(yè)化預制建造技術(shù)的優(yōu)點是大量建造步驟可以在廠房里進行，不受天氣影響，現(xiàn)場安裝施工周期大幅縮短，非常適用于每年可以進行室外施工時間較短的嚴寒地區(qū)。另一方面優(yōu)點是建筑構(gòu)件部品在工廠加工制造，利用機械設備加工制造，工作效率高，精度和質(zhì)量有保障。

工業(yè)化預制建造的缺點：

成本高。在預制建筑出現(xiàn)的初期，工業(yè)化建筑產(chǎn)品成本低于傳統(tǒng)古典建筑。而今天用預制混凝土大板形式建造的住宅和辦公大樓的成本通常高于常規(guī)建造技術(shù)建造的建筑物。原因∶ 鋼筋混凝土墻比砌體墻更貴。預制梁、板結(jié)構(gòu)上大都是簡支梁而非連續(xù)梁，因而需要較多的用鋼量。此外，預制件的連接點通常復雜，連接元素有些須采用昂貴不銹鋼材料。如果使用了保溫夾芯板構(gòu)造，節(jié)點更加復雜，大板縫隙的密封處理也會導致額外的費用。大體量的預制板的運輸導致更高的運輸成本。

缺少個性化。工業(yè)化預制建造技術(shù)的缺點是任何一個建設項目，包括建筑設備、管道、電氣安裝、預埋件都必須事先設計完成，并在工廠里安裝在混凝土大板里，只適合大量重復建造的標準單元。而標準化的組件導致個性化設計降低。

三、德國裝配式建筑的發(fā)展對中國的借鑒

1.預制混凝土大板建筑的經(jīng)驗教訓

德國早期預制混凝土大板（PC）建造技術(shù)的出現(xiàn)和大規(guī)模應用，主要是為解決戰(zhàn)后時期城市住宅大量缺乏的社會矛盾。用預制混凝土大板建造的衛(wèi)星城、城市新區(qū)深受20世紀初以《雅典憲章》為代表的理想主義現(xiàn)代主義城市規(guī)劃思潮的影響。

《雅典憲章》試圖克服工業(yè)城市帶來的弊病，摒棄建筑裝飾，用工業(yè)化的技術(shù)手段，快速解決社會問題，創(chuàng)造一個健康、平等的社會。但人類社會是非常復雜的，城市發(fā)展更是復雜的，由于當時的規(guī)劃指導思想的局限性，建筑過分強調(diào)整齊劃一，建筑單元、戶型、建筑構(gòu)件大量重復使用，造成這類建筑過分單調(diào)、僵化、死板，缺乏特色，缺少人性化。有些城區(qū)成為失業(yè)者、外來移民等低收入、社會下層人士集中的地區(qū)，帶來嚴重的社會問題，近年來部分項目被迫大規(guī)模拆除。

2.德國的教訓對中國的借鑒與思考

中國城市建設的高潮已過去，大量城市建筑需求量接近飽和，沒有依靠混凝土大板技術(shù)快速大規(guī)模建設住宅的需求；推動德國混凝土大板建筑大規(guī)模應用的另一個因素是以雅典憲章為代表的早期現(xiàn)代城市規(guī)劃與現(xiàn)代建筑指導思想，發(fā)達國家對此經(jīng)過深度反省、已基本放棄。因此推動德國當年混凝土大板建設的兩大動因在當今的中國社會都不存在。

混凝土大板建造體系在人性化城市空間塑造、個性化建筑表現(xiàn)、建筑成本控制、建筑構(gòu)造技術(shù)問題解決等方面都存在嚴重不足，這是混凝土大板體系今天在德國被拋棄的根本原因，這點值得我們深思。中國不應盲目推廣混凝土大板建設體系。特別不應為了追求預制率水平而推廣混凝土大板建設體系。

3.德國建筑工業(yè)化發(fā)展趨勢

今天德國的建筑業(yè)突出追求綠色可持續(xù)發(fā)展，注重環(huán)保建筑材料和建造體系的應用。追求建筑的個性化。設計精細化。由于人工成本較高，建筑業(yè)領(lǐng)域不斷優(yōu)化施工工藝，完善建筑施工機械、包括小型機械，減少手工操作。建筑上使用的建筑部品大量實行標準化、模數(shù)化。強調(diào)建筑的耐久性，但并不追求大規(guī)模工廠預制率。其建筑產(chǎn)業(yè)化體現(xiàn)在：

工廠化：大量構(gòu)件、部品在工廠生產(chǎn)，減少現(xiàn)場人工作業(yè)、減少濕作業(yè)。

工具化：施工現(xiàn)場減少手工操作，工具專業(yè)化、精細化。

工業(yè)化：現(xiàn)代化制造、 運輸、安裝管理，大工業(yè)生產(chǎn)方式。

產(chǎn)業(yè)化：BIM系統(tǒng)的全面應用，全行業(yè)，全產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)代化，工業(yè)4.0模式。

建造技術(shù)方面：

辦公和商業(yè)建筑的建造技術(shù)以鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、配以各種工業(yè)化生產(chǎn)的幕墻（玻璃、石材、陶版、復合材料）為主。

多層住宅建筑以鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和砌塊墻體結(jié)合，復合外保溫系統(tǒng)、外裝以涂料局部輔以石材、陶板等為主。

聯(lián)排及獨立住宅則有砌體、木結(jié)構(gòu)、少量鋼結(jié)構(gòu)常規(guī)建造體系，以及工業(yè)化生產(chǎn)預制砌體、預制木結(jié)構(gòu)全精裝修產(chǎn)品。

工業(yè)廠房、倉儲建筑成本控制嚴格，以預制鋼結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)，配以預制金屬復合保溫板、預制混凝土復合板居多。

建造體系的選擇：經(jīng)濟性、審美要求、施工周期、功能性（防火、隔聲、維護、使用改造的靈活性、熱工舒適性……）、環(huán)保與可持續(xù)性等方面的綜合考量是選擇何種建造體系的關(guān)鍵。

大部分裝配式建筑，由于重復大量使用相同構(gòu)件，容易出現(xiàn)單調(diào)、廉價的感覺。但通過精細化設計，利用預制裝配式構(gòu)件，也能夠建設個性鮮明、較高審美水平的建筑。

4.德國經(jīng)驗對中國的借鑒與思考

中國推廣裝配式建筑最主要的目的應是提高建筑產(chǎn)品質(zhì)量、提高建筑的環(huán)保和可持續(xù)性。建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向應該是工廠化、工具化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的全面推進。特別應該大幅提高建筑材料、部品、成品的質(zhì)量標準要求，和生產(chǎn)、建造、安裝過程中的環(huán)保要求。應因地制宜選擇合適的建造體系，發(fā)揮建筑工業(yè)化的優(yōu)勢，達到提升建筑品質(zhì)和環(huán)保性能的目的，而不是盲目追求預制率水平。