裝配式住宅在鄭州市公租房建設(shè)中的應(yīng)用研究

(1.鄭州成功財經(jīng)學(xué)院 河南 鞏義 451200；2.河南交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河南 鄭州 450005； 3.河南省煤層氣開發(fā)利用有限公司 河南 鄭州 450016)

一、引言

近年來，隨著鄭州市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑業(yè)逐步成為鄭州市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱產(chǎn)業(yè)，但建筑業(yè)歷來以高污染、高消耗聞名，與國家要求的可持續(xù)發(fā)展理念背道而馳。李克強(qiáng)總理在政府工作報告中指出要積極大力推廣綠色建筑，綠色建筑要求綠色施工，綠色施工可以在一定程度上降低施工過程中的污染，它可以利用廢棄混凝土做再生骨料，減少對天然砂石的開采，降低環(huán)境的壓力，故而綠色建筑概念的提出為經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展理念的實現(xiàn)指明方向。

1891年，法國首次提出在俱樂部建筑中采用預(yù)制構(gòu)件-預(yù)制混凝土梁，裝配式構(gòu)件逐步進(jìn)入建筑工程領(lǐng)域，到現(xiàn)在，預(yù)制混凝土工藝已有130多年的歷史。自上世紀(jì)90年代末期，預(yù)制混凝土構(gòu)件開始廣泛用于工業(yè)和民用建筑，但國外預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展的速度較快，上世紀(jì)70年代的能源危機(jī)期間美國開始實施產(chǎn)業(yè)化施工和機(jī)械化生產(chǎn)，到現(xiàn)在，裝配式技術(shù)在美國建筑工程中占比35%，美國城市住宅結(jié)構(gòu)基本上以工廠化、混凝土裝配式和鋼結(jié)構(gòu)裝配式為主，降低建設(shè)成本投資，提高工廠構(gòu)件通用性，增加了施工的可操作性；裝配式技術(shù)在歐洲建筑工程中占比為35%-40%，其中法國主要采用鋼筋混凝土輔以鋼和木材進(jìn)行裝配式建筑的施工，并逐漸向著大跨度方向發(fā)展，德國主要采用疊合板、混凝土和剪力墻結(jié)構(gòu)體系利用構(gòu)件裝配式和混凝土結(jié)構(gòu)形成耐久性較好的裝配式建筑；在亞洲，日本的裝配式技術(shù)發(fā)展速度更為迅速，相關(guān)的專家學(xué)者對其研究較早，出臺了相應(yīng)的規(guī)范制度，如：《住宅性能指標(biāo)》、《工業(yè)化住宅性能認(rèn)定規(guī)程》和《工業(yè)化住宅性能認(rèn)定技術(shù)基準(zhǔn)》等。

裝配式構(gòu)件在我國起步較晚，近十年來，我國對裝配式住宅體系的研究才相應(yīng)有所加深，李忠富和張蕊[2]針對住宅產(chǎn)業(yè)的住宅體系進(jìn)行研究，提出建立面向大規(guī)模定制的住宅產(chǎn)業(yè)敏捷生產(chǎn)體系；蒙光忠[3]通過對萬科16年裝配式住宅構(gòu)件的研究發(fā)現(xiàn)裝配式住宅構(gòu)件已經(jīng)成為深圳市建設(shè)局推廣的主力對象，此外，2001年以來，政府建設(shè)機(jī)構(gòu)已經(jīng)著手下發(fā)了就建筑業(yè)使用預(yù)制混凝土技術(shù)的規(guī)范，并通過建筑部門實施激勵計劃的方法針對采用預(yù)制構(gòu)件的項目給與了多方的政策性支持，我國陸續(xù)出臺了相關(guān)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，如《建筑模數(shù)協(xié)調(diào)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50002-2013、工程建設(shè)國家標(biāo)準(zhǔn)《木結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50005-2003及局部修訂等。

裝配式住宅是指依據(jù)一定的標(biāo)準(zhǔn)，將建筑的全部或部分構(gòu)件分解成預(yù)制構(gòu)件，提前在工廠中制作完成，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組裝拼接形成的新型住宅[1]。裝配式施工技術(shù)具有建筑的主要構(gòu)件提前在工廠制作完成、預(yù)制構(gòu)件的連接方式可靠的特點，采用構(gòu)件生產(chǎn)工廠產(chǎn)業(yè)化，可以大量減少施工現(xiàn)場的建筑垃圾，達(dá)到綠色環(huán)保要求；此外，框架式結(jié)構(gòu)和框架剪力墻結(jié)構(gòu)中需要的大量墻、梁構(gòu)件等在工廠直接生產(chǎn)，減少現(xiàn)場模板的使用，降低現(xiàn)場施工強(qiáng)度，減少現(xiàn)場構(gòu)件的砌筑和抹灰程序，可以大幅度縮短工期。

二、公租房建設(shè)的發(fā)展意義與發(fā)展前景

我國正處于經(jīng)濟(jì)飛速增長、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的時期，河南作為中國的農(nóng)業(yè)大省，人口居于國家前列，人數(shù)眾多，我省一直處于住房供應(yīng)不足，房價過高和上漲過快的狀態(tài)，解決城鎮(zhèn)居民的住房居住問題，是我省一項長期而艱巨的任務(wù)[4]。2009年，溫家寶總理的《政府工作報告》明確指出，要加快完善保障性住房建設(shè)的政策措施，解決城市低收入住房困難家庭，加強(qiáng)保障性住房建設(shè)，可以進(jìn)一步改善民生，拉動內(nèi)需。2013年習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)加快推進(jìn)住房保障體系和住房供應(yīng)體系，滿足群眾基本住房需求。1953年，香港開始啟動“公屋計劃”，采用預(yù)制建筑設(shè)計和模塊標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，為改善民生、滿足城市居民住宿要求提供發(fā)展方向，公租房作為保障性住房的一種逐步進(jìn)入大眾視線，公租房建設(shè)是政府以租金補(bǔ)貼或?qū)嵨锱渥獾姆绞剑蚍弦蟮某擎?zhèn)居民最低收人且住房困難的家庭提供的社會保障性質(zhì)的住房，極具產(chǎn)業(yè)化潛質(zhì)，具有建設(shè)量巨大、工期短、戶型面積小、種類單一和標(biāo)準(zhǔn)化程度高的特點[5]。

現(xiàn)階段，鄭州市的公租房以小戶型為主，建筑面積約為45m2的兩居室或為60m2的三居室，是政府的事實項目，其建設(shè)規(guī)模和興建速度不斷增加，但傳統(tǒng)的住房建設(shè)需要大量的模板，現(xiàn)場濕作業(yè)量大，造成水污染、空氣污染和噪聲污染，對環(huán)境保護(hù)帶來巨大的壓力。將裝配式技術(shù)與公租房建設(shè)進(jìn)行結(jié)合，可以減輕環(huán)保的壓力，與傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)相比，裝配式技術(shù)可以重復(fù)利用模板，對于梁、板、柱等構(gòu)件甚至減少模板的使用，現(xiàn)場濕作業(yè)量可減少一半，降低材料的浪費(fèi)，降低建筑對資源、能源的消耗，減輕建筑廢棄物對環(huán)境的影響[6]，通過對比產(chǎn)業(yè)化住宅樓與傳統(tǒng)建筑項目的降耗減排測算可知，采用轉(zhuǎn)配式產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，可以促進(jìn)傳統(tǒng)的建設(shè)方式向綠色、環(huán)保、科技等現(xiàn)代化建設(shè)方式轉(zhuǎn)變，具有良好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。但裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式有限、設(shè)計缺乏靈活性，將裝配式技術(shù)結(jié)合公租房建設(shè)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，可以更好的適應(yīng)建筑要求，采用工廠化集中生產(chǎn)的方式和裝配化施工的方式，較好的降低了建筑主材和輔材的消耗，減少建筑垃圾的產(chǎn)生和污水的排放，減輕環(huán)保壓力的同時可以降低造價。

三、公租房建設(shè)中推廣預(yù)制裝配式住宅的意義

目前我省建設(shè)公租房主要目的為保障城市中低收入人群解決住房問題，并合體調(diào)控商品房價格，防止房價過高。公租房住宅建筑的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式混凝土配置依據(jù)經(jīng)驗較多，混凝土攪拌采用人工拌合和現(xiàn)場澆筑方式居多，混凝土養(yǎng)護(hù)條件受到限制，強(qiáng)度難以達(dá)到要求，對建筑的整體性和強(qiáng)度要求產(chǎn)生影響，采用裝配式構(gòu)件降低人的操作強(qiáng)度，施工質(zhì)量便于把控，這是保障結(jié)構(gòu)整體性和提高生產(chǎn)質(zhì)量要求。

建筑業(yè)自上世紀(jì)90年代步入快速發(fā)展時期，市場上房地產(chǎn)和施工企業(yè)的的競爭壓力隨之增加，各企業(yè)通過降低材料和人員費(fèi)用的方式提高競爭力的發(fā)展空間在逐步縮小，各企業(yè)只有增強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，才能增強(qiáng)自身競爭力，這是政府和企業(yè)轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式的需要[7]。

裝配式技術(shù)是在工廠進(jìn)行構(gòu)件加工，然后運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進(jìn)行組裝成型，這在無形中增加運(yùn)輸和組裝的費(fèi)用，且設(shè)計單位對裝配式構(gòu)件較為陌生，配套設(shè)計費(fèi)用高，在推廣初期成本高，這需要從政府的投資項目著手，公租房作為政府投資項目，數(shù)量多且戶型簡單、模板利用周轉(zhuǎn)程度高，可以在一定程度上降低造價[8]，隨著設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的頒布和執(zhí)行，大幅度降低裝配式建筑設(shè)計的配套費(fèi)用，故而裝配式技術(shù)的利用是政府投資項目示范的需要。

隨著我國新型城鎮(zhèn)化的大力推進(jìn)，政府出臺的《十三五新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃》、《綠色建筑行動方案》、《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》等文件明確提出要大力推行裝配式建筑，提升裝配式建筑在建筑市場的占有率。此外，第十屆國際綠色建筑與建筑節(jié)能大會上，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部副部長仇保興的《普及綠色建筑的捷徑-裝配式住宅》主題報告明確指出，現(xiàn)階段中國建筑需要尋求一條綠色的、快速化的生產(chǎn)方式進(jìn)行大批量綠色建筑生產(chǎn)[9]。“十三五”期間，國務(wù)院要求積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑，提高建筑工程標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，綠色建筑的概念深入人心，裝配式建筑的節(jié)能環(huán)保性能符合綠色施工的要求，可以大量節(jié)省模板施工和現(xiàn)場的濕作業(yè)量，4.13日，鄭州市裝配式建筑培訓(xùn)會的召開進(jìn)一步要求提高裝配式建筑管理人員的業(yè)務(wù)能力，盡可能促進(jìn)建筑的轉(zhuǎn)型升級，促進(jìn)裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展，在2020年裝配式建筑盡可能達(dá)到30%，這符合政府落實節(jié)能環(huán)保措施的需要。

四、裝配式住宅在鄭州市綠色建筑-公租房建設(shè)中的應(yīng)用

正商林語溪岸2號院位于鄭州市惠濟(jì)區(qū)金山路南，其公租房建設(shè)建筑立面設(shè)計較為簡單，戶型和建筑面積較為固定，主要以小戶型為主，戶型采用一室一廳和兩室一廳，整體布局一致。鄭商集團(tuán)具有進(jìn)行裝配式施工所需的人力資源條件和管理技術(shù)、設(shè)備條件，對本工程選配具有相應(yīng)技術(shù)的施工人員，結(jié)合傳統(tǒng)管理模式，采用適用于裝配式施工的管理體系，加強(qiáng)對預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、進(jìn)場和安裝等工序的監(jiān)督調(diào)控，加強(qiáng)監(jiān)理單位對施工全過程的安全、質(zhì)量把控。

在工程施工過程中，正商林語溪岸2號院外墻PC板事前在工廠預(yù)制，制作構(gòu)件所用的鋼模具可多次循環(huán)使用達(dá)100次以上，報廢后可回爐循環(huán)利用；門窗預(yù)先安裝在鋼模，進(jìn)行混凝土澆筑時可使得窗框好混凝土較好的粘合，避免傳統(tǒng)施工工藝中滲水縫隙的存在；PC板間預(yù)留20mm寬的縫隙，可以避免因為混凝土的收縮、徐變，地基的不均勻沉降等造成的外墻裂縫，可以較好的解決普通住宅的開裂、滲漏問題。

正商林語溪岸公租房建設(shè)中裝配式產(chǎn)業(yè)化建筑相對于傳統(tǒng)建筑而言，施工質(zhì)量便于控制和管理，如表1所示，傳統(tǒng)工藝對于結(jié)構(gòu)整體質(zhì)量要求僅以厘米級測定，窗戶防水和混凝土澆注、養(yǎng)護(hù)等過程難以保障，容易出現(xiàn)滲漏、裂縫和空鼓脫落的現(xiàn)象，裝配式構(gòu)件采用定型模板，構(gòu)件精度控制在毫米級別，對精度要求更高，其外墻面施工與混凝土墻體同時進(jìn)行，采用一次作業(yè)法進(jìn)行澆筑，外墻澆筑后鋪設(shè)預(yù)先進(jìn)行鉆孔的保溫材料，插入拉結(jié)筋，放置內(nèi)墻鋼筋和預(yù)埋件，在外墻初凝前進(jìn)行內(nèi)墻澆筑，可以避免外墻面磚脫落，一次澆注成型，加強(qiáng)節(jié)點處防水處理，盡可能避免出現(xiàn)不同構(gòu)件連接接觸位置出現(xiàn)密封不嚴(yán)漏水現(xiàn)象；正商林語溪岸處于北方，冬季寒冷，外墻保溫要求更高，裝配式構(gòu)件采用夾芯保溫外墻板，將混凝土構(gòu)件、保溫層和外墻外葉板采用水平澆筑方式進(jìn)行同時構(gòu)筑成型，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場組裝，相對于傳統(tǒng)施工墻體成型后貼保溫板，保溫效果更好，施工更為簡便。

裝配式施工利于加快工期進(jìn)度，相對于傳統(tǒng)生產(chǎn)500天的施工工期，現(xiàn)階段，正商林語溪岸公租房建設(shè)施工工期可減縮為295天，生產(chǎn)周期大幅度降低，如表2所示，其符合公租房和保障房建設(shè)快速、高效的要求，現(xiàn)場的施工安全管理較為方便，利于推進(jìn)資源的整合、提高工程施工過程的管理效益，最終便于成本控制，利于環(huán)境保護(hù)和資源節(jié)約，傳統(tǒng)建筑生產(chǎn)過程造成大量的建筑垃圾，每年直接消耗的能源占全社會總能耗的30%左右，在施工過程中產(chǎn)生大量的廢水、廢渣、灰塵等建筑垃圾，嚴(yán)重影響周邊環(huán)境，采用裝配式技術(shù)可以減少建筑垃圾和能源消耗，依據(jù)正商林語溪岸公租房建設(shè)數(shù)據(jù)顯示，施工工地現(xiàn)場70%以上的工序為干作業(yè)，大大減少了水資源的浪費(fèi)，生產(chǎn)過程可減少施工用水量、混凝土消耗和鋼材損耗48%左右，減少建筑垃圾75%，可以節(jié)約能源50%，符合國家倡導(dǎo)的“建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”大政策的需要。

表1 裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制對比

表2 不同生產(chǎn)方式的生產(chǎn)周期

此外，正商林語溪岸公租房建設(shè)中使用材料具有環(huán)保性能和可降解性，環(huán)保評定等級符合B級要求，造價較低，經(jīng)濟(jì)型較好，10年內(nèi)無需大修，實程現(xiàn)生產(chǎn)過基本綠色化，減少資源能源的消耗，減輕施工過程中的噪聲、廢水、粉塵對環(huán)境造成的污染；其裝配式施工生產(chǎn)工藝較為簡單，操作方便，構(gòu)件成型方便施工，現(xiàn)場主要依靠機(jī)械進(jìn)行組合裝配，勞動力投入少，對操作人員要求較傳統(tǒng)施工低，自動化施工安裝及運(yùn)輸較為方便生產(chǎn)性能總體評價較高。

五、結(jié)論

綠色發(fā)展是轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、調(diào)整優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，是我國“十三五”建材工業(yè)發(fā)展的重中之重，隨著公租房建設(shè)的逐步推進(jìn)，建筑行業(yè)住宅類建筑逐步朝向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，依據(jù)政府相關(guān)要求，住宅的建造越來越傾向于和綠色發(fā)展的理念相結(jié)合，裝配式住宅有著巨大的節(jié)能減排作用，可以提升住宅品質(zhì)和效能，提高施工效率，縮短施工周期，并充分體現(xiàn)了綠色建筑“四節(jié)一環(huán)保”的特點。住宅建筑中發(fā)展裝配式施工技術(shù)，在滿足城鎮(zhèn)基本住房問題的同時，使建筑過程實現(xiàn)綠色化，保證環(huán)保要求，為實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供新的途徑。