裝配式建筑和建筑工業(yè)化的關系

  01

  建筑工業(yè)化的定義

  建筑工業(yè)化，就是用工業(yè)產品的設計和制造方法，進行房屋建筑的生產，把產品設計成具有一定批量的標準化部件或集成化的部品，再用標準部件或者部品組裝成房屋產品。在數量和規(guī)模足夠大時，就可以投入先進的機械設備，提高生產質量和效率、降低勞動強度，同時有利于降低產品成本。

  從世界和我國近代的發(fā)展史看，工業(yè)化與人們生產生活息息相關，在對“衣、食、行、用、住”五個方面的物質追求，都經歷了從手工作業(yè)到工業(yè)化生產的變革，工業(yè)化提高了社會生產力，極大地滿足了人們對美好生活的向往。改革開放近 40 年來，在技術進步的同時，我國各行各業(yè)的工業(yè)化水平不斷提高，生活水平得到不斷改善。紡織和制衣行業(yè)的工業(yè)化使人們不再穿補丁衣服，并且服裝行業(yè)一度是我國主要的創(chuàng)匯來源；農業(yè)種養(yǎng)加工的工業(yè)化解決了餓肚子的問題，現在甚至地溝里面都有“油”了；交通工具的工業(yè)化改變了我們的出行方式，車船飛機成為主要的交通工具，一日千里已經成為常態(tài)；制造業(yè)的工業(yè)化提升了家具家電的產量、質量和性能，已經進入了信息化時代，現在出門只要帶上一部手機就可以解決所有的需求；以上都是工業(yè)化為我們帶來的幸福生活。惟有建筑業(yè)由于工業(yè)化不足，反而被“作坊化、手工化”，科技貢獻率已經低于農業(yè)，并且建筑施工的從業(yè)者在辛苦之余，還得不到社會尊重，行業(yè)面臨巨大的衰變。那么是什么原因導致了我國的建筑業(yè)與全社會的工業(yè)化發(fā)展潮流格格不入呢？

  是由于建筑功能的多樣性，以及建設過程的復雜性，建筑產品的惟一性，導致了建筑業(yè)的工業(yè)化具有一定的難度。組成建筑最重要的結構部分包括鋼結構、混凝土結構、木結構，以及由鋼構件、混凝土構件、木構件組成的混合結構等，不同的結構形式所用的材料和加工方法差別很大，例如鋼結構的制造一般在工廠采用切割后焊接的方法，在工地施工時一般采用螺栓、鉚釘或者焊接的組裝方法，形成能夠承受荷載的鋼結構，具有強度高、重量輕的特點，在我國主要應用于單層廠房、大跨度公共建筑、高層和超高層的酒店和寫字樓；而混凝土由于是一種具有流動性的松散材料，施工時必須使用模具塑形，在水化反應過程中逐漸硬化成型，因此既可以在施工現場澆筑，也可以在工廠里制成不同的構件單元，再到工地進行組裝施工，構件之間的連接可以采用類似于鋼結構的機械連接，也可以采用現澆鋼筋混凝土組裝成整體，還可以采用焊接或后張預應力的方法形成受力的結構，具有耐久性好、造價便宜的特點，在我國被廣泛應用于各類工業(yè)與民用建筑，是主流的建筑結構形式；木結構由于木材兩向不同性的力學特征，往往采用鋸、切、刨、鉆、粘、釘的方法進行加工，需要使用大量的機械，因此一般是在工廠加工成不同的構件或部品，在現場通過螺栓和螺釘連接，木結構雖然比較輕、施工簡便，但由于我國木材資源不夠豐富，實際應用較少，在美國、加拿大、日本等國，木結構是主要的住宅建筑形式，隨著經濟的全球化，充分利用國外木材資源發(fā)展國內低矮建筑，特別是小城鎮(zhèn)和農村房屋，是未來的發(fā)展方向。

  從以上可以看出不同的建筑結構形式，其生產特點差別很大，因此實現建筑工業(yè)化的方法就有很多種。鋼結構和木結構一般都是在工廠生產，現場裝配施工，因此都是裝配式建筑，其生產施工的方法比較接近于工業(yè)化。而混凝土結構由于既可以現場澆筑，也可以工廠預制后裝配化施工，既可以使用普通鋼筋，也可以采用預應力鋼筋，從底層到超高層、從小開間到大跨度，應用方法比較靈活，目前已經是國內主要的建筑結構形式。從近 30 年的發(fā)展來看，施工方法主要是以現澆為主，預制裝配的比例不足 5%，現澆施工需要不停的加工和支設模具，并且混凝土成型后需要現場養(yǎng)護，需要消耗大量的人力，并且產生大量的建筑垃圾，環(huán)境污染較重，再加上房屋質量主要取決于操作人員的手藝，開裂空鼓、防水滲漏等質量通病較多，再加上近年來國內人口紅利的逐漸消失，勞動力不足和建設發(fā)展規(guī)模的擴大已經成為突出的矛盾，不得不向建筑工業(yè)化轉型，混凝土建筑的工業(yè)化也就成為了我國需要研究的重點。

  02

  混凝土建筑的工業(yè)化包括哪些內容

  通過以上的分析發(fā)現，鋼結構和木結構基本上可以按照工業(yè)化的方法生產，技術方法和生產工藝不需要進行太大的改進，我國建筑工業(yè)化的主要矛盾體現在鋼筋混凝土結構建筑方面，這是需要重點解決的問題之一?；炷练课莩酥黧w結構的建設以外，一般還需要進行機電設備的安裝，以及裝飾裝修才能具備完整的建筑功能，因此，建筑工業(yè)化的主要內容就包括主體結構的工業(yè)化生產，并且機電管線和設備的安裝以及裝飾裝修需要與結構主體的工業(yè)化相適應，才能成為功能完善、質量標準的合格建筑。

  因此，我國混凝土建筑的工業(yè)化內容應該包括：現澆結構的工業(yè)化、預制裝配式結構的工業(yè)化、機電設備安裝接口的工業(yè)化、裝飾裝修的工業(yè)化，混凝土建筑主體結構的施工大約占據了 70% 的工作量，是需要解決的主要矛盾，也是本課程的主要內容，因此，機電設備和裝飾裝修的工業(yè)化不再贅述。

  03

  國內混凝土建筑工業(yè)化發(fā)展的方向

  實現混凝土建筑的工業(yè)化，有三條主要的技術發(fā)展方向：

  ▲ 一是發(fā)展快裝早拆模架系統(tǒng)的現澆施工方法，比如采用工具式模架系統(tǒng)、滑模系、飛模系統(tǒng)等進行現澆施工。

  ▲ 二是預制生產和現場裝配的裝配式建筑施工方法，比如在工廠或現場預制好混凝土的梁、板、墻、柱、樓梯、陽臺等部件，甚至可以提前加工成整體預制的廚房和衛(wèi)生間部品，在現場通過連接技術組裝成結構和房屋。

  ▲ 三是免模板或免拆模板的現澆成型施工方法，比如預制成疊合樓板或、疊合式剪力墻、預制疊合梁、預制模殼等。其中的免模板和免拆模技術一般都離不開在工廠的預先制造，可以說是介于預制與現澆之間，其預制生產和現場裝配的特征可以與裝配式建筑劃歸為同一類施工方法，只是在工廠里預制生產的完成程度不同而已。簡單歸納，可以把混凝土建筑工業(yè)化的發(fā)展總結為：如何提高現澆施工的工業(yè)化水平，以及如何實現預制裝配式建筑。

  從我國目前的混凝土建筑技術發(fā)展水平看，現澆結構由于易于設計、安全可靠，目前仍是國內主要的施工方法，特別是近 20 年來發(fā)展進步很快，商品混凝土和成型鋼筋的專業(yè)化配送，混凝土泵送技術的提高，在促進建設速度和建筑質量提高的同時，減輕了工人的勞動強度；目前存在的主要問題是現場支設腳手架和模板的鋪設，為了節(jié)省人工和周轉材料，近年來鋁合金和塑料材質的定型模板技術得到快速發(fā)展，在高層建筑的標準層施工中，可以實現快裝早拆，并且尺寸精準，能夠基本免除抹灰，減輕房屋自重有利于抗震，同時增大了購房者的實際得房面積，是一項值得大力推廣的現澆技術，目前在廣東等南方地區(qū)得到了普及?？煅b早拆的定型模架現澆施工技術，由于沒有改變傳統(tǒng)的施工方法，因此一般的施工單位比較容易掌握，質量和效率有保證，只要把標準化設計研究好，在標準層數量足夠的情況下，具有良好的經濟性，適合國內大多數企業(yè)采用。

  裝配式混凝土建筑雖然是未來發(fā)展的主要方向，但是由于技術難度較高，建設過程的管理變革也較大，并不是每一家企業(yè)都具有相應的技術水平和管理能力，因此，企業(yè)在發(fā)展建筑工業(yè)化轉型升級過程中，必須加強對技術和生產工藝、安裝工法的學習和研究，應該堅持循序漸進的原則，從簡單的、容易的做起，逐漸適應。

  對于技術和管理水平較高的企業(yè)，可以發(fā)展裝配式混凝土建筑，對于大多數企業(yè)，可以從快裝早拆式模架系統(tǒng)的現澆結構做起，同樣可以起到提升建筑工業(yè)化水平的作用，只要堅持建筑工業(yè)化“提高建筑質量、提升施工效率、減少作業(yè)難度、減少污染排放”的初心，實現“快、好、省”地建設，就可以實現經濟效益和社會效益雙豐收的目的。

  總結：裝配式建筑是實現建筑工業(yè)化的重要手段，也是未來建筑業(yè)的發(fā)展方向，鋼結構和木結構本身就是裝配式建筑，由于混凝土建筑是我國的主流建筑形式，因此，解決混凝土建筑的工業(yè)化是主要矛盾，傳統(tǒng)現澆施工為主的混凝土結構建筑在進行工業(yè)化轉型過程中，既要對現澆施工的手段進行工業(yè)化改造，也要對裝配式混凝土建筑發(fā)展進行研究，只有現澆和預制裝配的水平同步得到發(fā)展，我國的建筑工業(yè)化水平才能取得進步。

  預制裝配式混凝土建筑的技術難度較大，目前國內仍處于發(fā)展的初級階段，資源配置不足，應用不成熟，技術水平和人才儲備與發(fā)達國家相比還相去甚遠，還需要不斷加強學習，充分消化和吸收國外的先進經驗，并結合國情進行系統(tǒng)研究，在技術和管理方面逐步提升，在理論和實踐方面進行技術創(chuàng)新、管理創(chuàng)新、制度創(chuàng)新，走具有中國特色的裝配式建筑發(fā)展道路。