装配式建筑的背景、应用和前景
2020-10-23 00:00:00 来源： 点击：980 喜欢：0
今年2月，火神山和雷神山两座医院在亿万国人的关注下迅速落地建成。在这令人惊叹的“中国速度”背后，除了政府的强力组织动员、一线建设者的辛勤付出外，具有的高效便捷、规模化、产业化优势的新技术装配式建筑功不可没。装配式建筑是将建筑的部分或全部构件在构件预制工厂生产完成，然后通过相应的运输方式运到施工现场，采用可靠的安装方式和安装机械将构件组装而成的具备使用功能的建筑物。通俗的说，我们可以把梁、板、柱、墙等事先做好的构件想象成一块块乐高积木，在施工现场只需把他们拼合在一起。和搭乐高积木一样，装配式建筑将部分或所有构件在工厂预制完成，然后运到施工现场进行组装。“组装”不只是“搭”，预制构件运到施工现场后，进行钢筋混凝土的搭接和浇筑。与传统现浇建筑相比，装配式建筑组装效率高、精度高、绿色环保（建筑垃圾较少）、可大幅降低人工依赖。预置混凝土结构（PC），钢结构（PS），木结构是装配式建筑的主要三大形式，此次火神山医院的建造模式采用的就是装配式钢结构箱式房。
一、装配式的背景：
我国装配式钢结构住宅研究起步较晚，至1994年才正式提出住宅产业化的概念。在此之前我国曾出现过两次建筑工业化高潮。第一次是20世纪50年代，当时在全国建筑业推行标准化、工业化、机械化，发展预制构件和预制装配建筑，在构件工厂化、中小型建筑施工机械、预制装配式工业厂房、砌块建筑等方面取得一定的进展。第二次是60、70年代，我国广泛借鉴各国经验，结合我国国情，进一步改进标准化设计方法，提高构配件生产能力，发展新型建筑体系和建材，在施工工艺、建筑能力和建筑速度方面都有了一定程度的提高。
随劳动力短缺造成人工费持续上涨，装配式迎来发展契机。在PC 率20%的装配式混凝土小高层住宅，人工费占建筑安装工程单方造价的19.15%。PC 率越高，人工费越低。其次，建筑结构用钢占比不高，仍需进一步推动钢材料在建筑结构中的使用。2017 年中国钢产量超过 8 亿吨，但钢结构占钢产量比重为 6.9%，而欧美、日法等发达国家占比30-50%，相比之下，我国钢结构占钢产量比例微乎其微。2017 年 3 月住建部发布了《“十三五”装配式建筑行动方案》，指出到 2020 年，全国装配式建筑占新建建筑的比例达到 15% 以上，其中重点推进地区达到 20% 以上，积极推进地区达到 15% 以上，鼓励推进地区达到 10% 以上。为了促进装配式建筑发展，国家与各地地方政府均出台了相关政策，对绿色建筑和装配式建筑予以补贴，打开了装配式建筑行业的市场空间。
目前，与世界先进水平相比，我国钢结构行业仍然大而不强，在自主创新能力、资源利用效率、产业结构水平、信息化程度、质量效益等方面还有差距，转型升级和跨越发展的任务紧迫而艰巨。
二、装配式的发展现状：
1、质量水平较低
质量水平不高体现在三方面上:—是节点连接性较差。目前，我国装配式建筑的装配式仅在20%-50%之间，套筒灌浆连接方式作为主要连接措施，虽然在近几年发展中已经较为完善，规章流程也较为完整，但由于标准化界限模糊不清，灌浆饱和度与浆液质量难以把控，再加上事后检验工作的不合理，节点连接位置容易出现各种问题，难以保证工程质量。二是精准性不足。装配式混凝土建筑施工中涉及大型构件的吊装作业，其对精准度要求较高，虽然有BIM技术作为支持，但由于该技术在我国还不是十分完善，难以对吊装精准性实行科学控制，所以很容易对工程质量带来负面影响。三是技术人员能力不高。装配式混凝土在我国起步较晚，专业人才培养力度不足，实际作业中容易因为技术掌握不熟练，影响因素较多、不规范操作等导致问题的产生。另外，高校及—些培训机构仍在沿用传统培训方式，未将装配式混凝土建筑融入其中，专业人员对相关知识了解较少，难以对工程质量提供帮助。
2、造价成本较高
首先，装配式混凝土建筑中所需的零部件均是由工场生产制作的，但由于生产标准、生产技术的缺失，导致生产作业中材料损耗量上升，造成较大的成本支出。我国装配式混凝土结构尚未规模化应用且预制率、装配率较低，市场需求量小，”工厂化”的优势未能真正体现。其次，PC预制构件的增值税是按照产品16%征收的，税费相对较大，增加了企业的运营成本。最后，产业集成化程度低，设计、生产、施工处于分散状态，生产厂家未能完全理解设计者的设计意图，不合格产品的数量有所增加，且预制构件在施工过程中与现场构件出现错漏碰撞现象，致使工程返工。虽然我国有大力推动EPC工程承包模式，但由于对其了解不够充分，实际落实效果不理想。
3、设计体系不合理
设计体系不合理可体现在设计理念、设计技术和标准体系这三方面上。设计理念落后是装配式混凝土建筑普遍存在的问题。装配式混凝土建筑的设计涵盖多方面内容，如现浇设计、拆分设计、预制构件设计、主体和围护结构设计、机电设计等，设计中要注重这些结构的协调性，搭配的合理性。但在工作开展中，设计人员沿用传统设计理念，将重点放在浇筑、拆分及预制构件设计环节上，忽略了其他环节，这使得最终设计与实际施工不符，影响了建筑质量。设计技术不成熟也是阻碍装配式混凝土建筑发展的因素之一。其中节点设计、结构体系设计等技术不够成熟。虽然有BIM技术作为支撑，可开展深化设计活动，但由于两者融合不够完善，很多性能无法发挥，再加上工作人员操作的不规范，整体设计水平无法提升。标准体系缺失使得装配式混凝土建筑设计缺少科学依据，难以做到优化和调整，这样在面对不同环境、不同要求下，无法对建筑及其构件实施科学处理，影响了最终的建筑效果。
三、装配式住宅的发展前景
近 10 余年，中央、地方政府，以及钢铁、钢结构、房地产企业均开展了钢结构住宅的开发实践，包括商业、经济适用房、康居工程、地震灾后重建等，特别是汶川地震等造成生命财产的巨大损失，人们对我国的房屋建筑体系和结构安全性能提出了更高期待，装配式钢结构住宅技术和市场的成熟，具有潜在的巨大市场前景。主要表现在以下几个方面：
（1）国家政策推动。从国家政策来看，我国正大力发展装配式钢结构建筑，而装配式钢结构住宅也是最适合住宅产业化发展的技术体系。在目前我国经济形势要求和国家政策的大力扶持下，建筑业的全面改革升级是大势所趋，而这一系列措施必将全面推进钢结构装配式住宅的进一步发展。
（2）绿色可持续发展。装配式钢结构住宅对改善住宅性能、品质、经济性、舒适性、耐用性等问题有施工进度快、节能效果明显的优势，具有自重轻、跨度大、抗风性能好的特点，是一种高效、节能、环保、符合可持续发展方针的绿色建筑，能够更好地迎合健康建筑、百年建筑、可持续建筑等新概念，弘扬绿色建筑的内涵。
（3）技术持续发展。从大量引进国外先进钢结构生产、施工技术，到逐渐形成具有研发、制造、施工能力的钢结构产业链，经历数十年的发展，我国钢结构产业已日趋成熟。目前，全国有资质的钢结构施工企业有3000 多家，建成钢结构建筑面积上千万平方米，积累了大量的设计、生产以及施工经验。以湖南远大、山东莱钢、宝钢为代表的大型钢结构企业，着眼未来建筑市场前景，纷纷加快了建筑工业化的进程，致力于发展装配式钢结构建筑。目前已与同济大学、湖南大学、北京工业大学等高等院校的土木工程专业开展多项有关新型装配式钢结构民用建筑体系研究的课题合作，并取得了一批成果，助推了装配式钢结构住宅体系的技术发展。
（4）高科技创新领先锋。在装配式钢结构住宅领域，要扩展系统的工程项目管理模型，将全寿命周期的各个环节完整呈现出来，加强工程项目风险的管控；新材料、新技术、新工艺的突破，一直成为领域创新的源头，在不增加成本条件下提供更优质的服务成果，提升全产业链优化能力，将成为注入整个行业源源不断的活力。
（5）彰显人文关怀。在需要解决低中收入人群的住房保障前提下，尽可能满足人们日益增长的美好生活的需要，在装配式钢结构住宅的结构平面布置、平面形状、竖向布置、构件划分等方面更加多样、灵活，提升居民幸福指数，增强国民生活幸福感。
（6）信息大数据互享。大数据时代的到来，将传统的工地模式弊端暴露无遗，BIM 技术将工程项目信息的高效传递，方便了国际间交流合作，取人之长补己之短，使项目无国界、无时差、无距离地实现共享，通过实时信息共享，便于有效决策、科学监督、精准处理，切实保障了项目质量，同时加强了工程各方的联系，真正保证了相关利益人的权益，方便落实权责，实现了工程建筑全生命周期透明化。
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