裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀與思考*

（1. 中建西部建設(shè)新疆有限公司，新疆 烏魯木齊 830000；2. 新疆大學(xué)建筑工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830047）

0 引言

傳統(tǒng)建筑行業(yè)需要在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模板支設(shè)、鋼筋加工、結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)等，具有所需勞動(dòng)力大、濕作業(yè)多、工期長(zhǎng)等特點(diǎn)，而我國(guó)目前人口老齡化現(xiàn)象日益嚴(yán)重，同時(shí)新生代農(nóng)民工不愿意從事工作環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大的建筑行業(yè)，傳統(tǒng)建筑行業(yè)出現(xiàn)“用工荒”。且濕作業(yè)多會(huì)造成一定的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染。為解決存在的問(wèn)題，國(guó)務(wù)院辦公廳在 2016 年提出要大力推動(dòng)裝配式建筑的發(fā)展，使其在未來(lái) 10 年的占比為新建建筑的30%，旨在推動(dòng)建筑工業(yè)化進(jìn)程，促進(jìn)建筑行業(yè)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與技術(shù)升級(jí)[1]。但目前存在一些問(wèn)題阻礙其進(jìn)行更深層次的推廣應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要介紹了裝配式建筑的發(fā)展情況、推廣應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，并給出了相應(yīng)的對(duì)策以促進(jìn)其健康發(fā)展。

1 裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

（1）裝配式建筑于 20 世紀(jì) 70 年代在美國(guó)開(kāi)始獲得逐步推行，且成立了相應(yīng)的建筑協(xié)會(huì)——預(yù)制混凝土協(xié)會(huì)（PCI），以使其得到良好發(fā)展。目前美國(guó)城市住宅基本以裝配式為主，工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化水平較高，使生產(chǎn)效率得到極大提升。上世紀(jì)美國(guó)的裝配式建筑主要為非抗震地區(qū)的低層建筑，現(xiàn)階段美國(guó)十分重視中高層預(yù)制結(jié)構(gòu)與抗震技術(shù)的發(fā)展[2]。

（2）歐洲是裝配式建筑的起源地。法國(guó)很早就開(kāi)始對(duì)其研究與應(yīng)用，歷史悠久。目前預(yù)應(yīng)力混凝土裝配式框架結(jié)構(gòu)及焊接連接等干式連接技術(shù)在法國(guó)流行，裝配化程度高。德國(guó)的裝配式建筑大部分采取混凝土結(jié)構(gòu)與預(yù)制構(gòu)件裝配相融合的方式，其使用壽命較長(zhǎng)。丹麥?zhǔn)堑谝粋€(gè)將模數(shù)法制化的國(guó)家，在通用化的基礎(chǔ)上同時(shí)注重建筑多樣化，丹麥的民用住宅大多為多樣化的裝配式住宅[3]。

（3）日本住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起始于 20 世紀(jì) 60 年代，成熟于 20 世紀(jì) 70 年代，期間具有代表性的住宅形式有盒子住宅、單元住宅等。目前日本裝配式住宅各部分都有通用構(gòu)件，且在結(jié)構(gòu)抗震和隔震方面有突破性進(jìn)展，建成于 2008 年的 58 層裝配式建筑——東京塔是其重要體現(xiàn)[4]。

1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)于 20 世紀(jì) 50 年代對(duì)裝配式建筑的設(shè)計(jì)與施工展開(kāi)了專項(xiàng)研究，并在國(guó)內(nèi)推廣標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化的預(yù)制構(gòu)件及裝配式建筑。20 世紀(jì) 60 年代至 80 年代持續(xù)發(fā)展，裝配式多層框架、單層工業(yè)廠房及裝配式大板等獲得推廣。然而在 20 世紀(jì) 80 年代末，其進(jìn)入發(fā)展低潮期，至 90 年代中期，已經(jīng)被現(xiàn)澆混凝土建筑體系逐步代替[5]。建筑體系產(chǎn)生巨大變化主要是由于裝配式建筑在唐山大地震中損毀嚴(yán)重，其抗震性能不如現(xiàn)澆體系好，還因?yàn)檠b配式建筑基于自有特性的發(fā)展模式，無(wú)法滿足當(dāng)時(shí)建筑行業(yè)的需求。與此同時(shí)，因?yàn)楝F(xiàn)澆體系抗震性能好，可以滿足建筑個(gè)性化、多樣化的需求，還因?yàn)檗r(nóng)民工大量進(jìn)城，有充沛、低廉的勞動(dòng)力等優(yōu)勢(shì)，使得現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系進(jìn)入粗放式發(fā)展的黃金期。但經(jīng)過(guò)近30 年的發(fā)展，現(xiàn)澆體系也出現(xiàn)很多問(wèn)題：第一是人口老齡化、建筑行業(yè)出現(xiàn)“用工荒”，此種方式是否還可持續(xù)；第二是采用現(xiàn)澆的施工方式存在資源浪費(fèi)嚴(yán)重、污染環(huán)境及會(huì)產(chǎn)生大量建筑垃圾等弊端；第三是現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量不盡如人意，施工的通病較多。因此建筑行業(yè)需要轉(zhuǎn)型升級(jí)，反映建筑工業(yè)化的裝配式建筑因?yàn)榫哂蓄A(yù)制構(gòu)件工廠化施工、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)量小、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染小等優(yōu)勢(shì)，再次獲得行業(yè)關(guān)注，中央及各級(jí)政府也出臺(tái)了相應(yīng)政策來(lái)支持裝配式建筑的發(fā)展。但在近期的推廣中，在建造成本、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化與多樣性、預(yù)制率與裝配率、國(guó)外體系引進(jìn)、設(shè)計(jì)軟件與設(shè)計(jì)效率、現(xiàn)場(chǎng)施工安裝等方面存在部分問(wèn)題亟待解決[6]。

2 裝配式建筑發(fā)展存在的問(wèn)題

2.1 建造成本

裝配式建筑目前市場(chǎng)占有率較小，企業(yè)所有的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)基地的產(chǎn)能無(wú)法充分利用，預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)費(fèi)用還未體現(xiàn)工業(yè)化的優(yōu)勢(shì)，且生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件的企業(yè)繳納稅率需要按照制造業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，高于土建行業(yè)。此外還會(huì)在構(gòu)件運(yùn)輸、節(jié)點(diǎn)安裝方面額外增加一些成本，且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工設(shè)備及人員的要求也更高。因此目前我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的建造成本相比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)偏高，但隨裝配式建筑的推廣應(yīng)用及人工成本的提升，兩者差距將逐漸縮小，必會(huì)有一定的市場(chǎng)空間。

2.2 工業(yè)化與多樣性

為方便預(yù)制構(gòu)件加工廠生產(chǎn)，設(shè)計(jì)方進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工方施工安裝，裝配式建筑首先應(yīng)實(shí)現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化。工業(yè)建筑中可以很好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，但如何在民用建筑中做好這項(xiàng)工作還需進(jìn)一步研究，同時(shí)還需兼顧建筑的多樣性，因?yàn)榻ㄖ粌H僅需要滿足使用要求，還要滿足人們對(duì)美的追求。裝配式建筑大量構(gòu)件的生產(chǎn)加工應(yīng)以標(biāo)準(zhǔn)化的方式進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，少量構(gòu)件應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙需要個(gè)性化生產(chǎn)以兼顧建筑的多樣性。

2.3 預(yù)制率與裝配率

預(yù)制率和裝配率是評(píng)定裝配式建筑的重要考核對(duì)象，認(rèn)為二者達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的才是裝配式建筑。預(yù)制率和裝配率標(biāo)準(zhǔn)的制定應(yīng)結(jié)合該類建筑的特性，追求過(guò)高的預(yù)制率和裝配率可能會(huì)起反作用，如在超高層建筑中會(huì)因?yàn)楦呖盏跹b大型預(yù)制構(gòu)件難度大造成耗時(shí)較長(zhǎng)引起施工周期的延長(zhǎng)，車輛在運(yùn)輸大型預(yù)制構(gòu)件時(shí)可能會(huì)引起城市交通擁堵及環(huán)境污染問(wèn)題，因此需綜合考量這些問(wèn)題。

2.4 國(guó)外體系引進(jìn)

我國(guó)最早開(kāi)始發(fā)展的裝配式建筑就是由國(guó)外引入，但國(guó)外的許多國(guó)家經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，使其建造技術(shù)成熟、產(chǎn)業(yè)鏈完整，且走出了與本國(guó)國(guó)情相符的建筑工業(yè)化道路，如歐洲國(guó)家大多位于非地震區(qū)，建筑對(duì)抗震性能的要求不高，而且裝配式建筑多為低層住宅；新加坡的土地資源緊張，其將裝配式建筑應(yīng)用于高層住宅的技術(shù)雖然成熟，但其目的是為了解決現(xiàn)澆體系使用的大量境外勞工引起的社會(huì)問(wèn)題，且不用考慮結(jié)構(gòu)的抗震問(wèn)題；日本為滿足結(jié)構(gòu)的抗震需要，在高層裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)中選用了建造成本較高的耗能支撐技術(shù)。因此對(duì)于裝配式建筑處于重新起步階段的我國(guó)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，慎重考慮其今后的發(fā)展體系，而不是盲目套用國(guó)外的適用它國(guó)國(guó)情的成熟體系。

2.5 設(shè)計(jì)軟件與設(shè)計(jì)效率

目前還沒(méi)有成熟的商業(yè)軟件用于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，多需要基于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行二次深化設(shè)計(jì)，致使后期構(gòu)件不能標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，且復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)連接會(huì)使設(shè)計(jì)效率降低，也會(huì)加大施工安裝難度。

2.6 現(xiàn)場(chǎng)施工安裝

與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的施工安裝過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，項(xiàng)目管理方面差異也較大。構(gòu)件運(yùn)輸、堆放、吊裝、連接等一系列過(guò)程應(yīng)合理安排、科學(xué)管理，才能縮減施工周期，體現(xiàn)建筑工業(yè)化的優(yōu)勢(shì)。

3 裝配式建筑發(fā)展建議

3.1 加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)與示范應(yīng)用

在相關(guān)的裝配式建筑政策扶持下，要加強(qiáng)裝配式混凝土節(jié)點(diǎn)連接技術(shù)、設(shè)計(jì)軟件與 BIM 技術(shù)、預(yù)制構(gòu)件深化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化與模數(shù)化的生產(chǎn)技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)施工安裝技術(shù)與企業(yè)資源管理等技術(shù)的研究，同時(shí)要做好試點(diǎn)示范工程建設(shè)，完善相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系。

3.2 注重市場(chǎng)化引導(dǎo)

裝配式建筑在推廣應(yīng)用過(guò)程中要因地制宜，并根據(jù)建筑類型選擇匹配的裝配式建筑體系，以獲得良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。各自企業(yè)所有的預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)基地要對(duì)外開(kāi)放，以充分利用其產(chǎn)能，同時(shí)要做到既可以量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件，又可以按圖紙進(jìn)行特定構(gòu)件生產(chǎn)，以擴(kuò)大市場(chǎng)份額，提升企業(yè)效益。

3.3 加快信息管理系統(tǒng)研發(fā)

要加快研發(fā)裝配式構(gòu)件生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，采用與互聯(lián)網(wǎng)電商相似的現(xiàn)代物流管理方法，在預(yù)制構(gòu)件出場(chǎng)時(shí)進(jìn)行編號(hào)，運(yùn)輸過(guò)程可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以保障構(gòu)件可以按時(shí)定量運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)，解決產(chǎn)品存儲(chǔ)問(wèn)題。加強(qiáng) BIM技術(shù)的應(yīng)用，建立集設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、存放、施工、財(cái)務(wù)、運(yùn)營(yíng)、管理于一體的信息化數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，有效管理建造的全過(guò)程。

4 結(jié)語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要回顧了裝配式建筑的發(fā)展過(guò)程及現(xiàn)澆體系面臨的困境，針對(duì)目前裝配式建筑在推廣應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的建議以推動(dòng)其進(jìn)一步的發(fā)展。

裝配式建筑作為一種重新起步的建筑模式，應(yīng)遵循我國(guó)建筑行業(yè)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀進(jìn)行發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行努力以滿足建筑工業(yè)化的需要。