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1.2 装配式建筑历史沿革简述

1.2.1 古代装配式建筑历史简述

装配式建筑并不是新概念,古代许多石结构和木结构建筑就是装配式建筑。

早在4千多年前,埃及人建造的神庙就是石结构柱梁与木结构屋顶的装配式建筑(图1-15)。两千多年前的古希腊雅典帕特农神庙(图1-16)、波斯宫廷百柱大厅(图1-17)也是石结构柱梁与木结构屋顶的装配式建筑。近两千年前的印度教寺庙(图1-18)是石结构装配式建筑。中世纪欧洲流行的哥特式建筑大多是石结构装配式建筑,如巴黎圣母院(图1-19)。

▲ 图1-15 埃及神庙

▲ 图1-16 古希腊雅典帕特农神庙

▲ 图1-17 波斯宫廷百柱大厅

▲ 图1-18 印度教寺庙

以中国为代表的东方木结构宫廷和寺庙建筑也是装配式建筑,如1300年前的五台山佛光寺(图1-20)。日本现存的也有1300年前的木结构装配式建筑。

▲ 图1-19 建筑立面极其复杂的哥特式建筑——巴黎圣母院

▲ 图1-20 唐代五台山佛光寺木结构大殿

1.2.2 国外现代装配式建筑历史简述

1.从铸铁结构——装配式钢结构开始

现代建筑登上历史舞台的第一座标志性的建筑就是装配式建筑。

建筑工业化是随着西方资本主义工业革命就已经出现的一个概念,最早可以追溯到19世纪50年代。当时工业革命对纺织、汽车、造船等工业领域都产生了巨大的影响,生产效率迅速提高,产品质量大幅提升。工业产品的标准化、机械化程度的提高使建筑业也受到了影响。世界上第一座现代建筑——1851年伦敦博览会主展览馆——水晶宫(图1-21)就是工业化的成果——一座铸铁结构的装配式建筑,开辟了人类建筑形式的新纪元。

▲ 图1-21 世界上第一座现代装配式建筑——英国水晶宫

20多年后,19世纪70年代,美国芝加哥和纽约等城市兴起了多层和高层写字楼、商场等铸铁和钢结构装配式建筑(图1-22)。20世纪前半叶,装配式钢结构超高层建筑即摩天大厦出现。1931 年建成的纽约帝国大厦(图1-23)高381m,共102层,施工工期创造了4天一层楼的奇迹。帝国大厦占据世界第一高楼的宝座长达40年之久。

▲ 图1-22 19世纪末芝加哥装配式铸铁结构建筑——温莱特大厦

2.装配式混凝土结构发展简史

现浇钢筋混凝土结构19世纪末期开始用于建筑。1910年,现代建筑的领军人物,20世纪世界四大著名建筑大师之一的格罗皮乌斯提出:钢筋混凝土建筑应当预制化、工厂化。20世纪50年代,另一位世界四大著名建筑大师之一的勒·柯布西耶设计了著名的马赛公寓,采用了大量预制混凝土构件。

▲ 图1-23 纽约帝国大厦

混凝土预制化是大规模建设的产物,也是建筑工业化进程的重要环节。早期混凝土结构建筑,每个工地都要建一个小型混凝土搅拌站;后来,有了商品混凝土,集中式搅拌站形成了网络,取代了工地搅拌站;再进一步,预制混凝土构件工厂形成了网络,部分取代了商品混凝土。

大规模装配式建筑在二次世界大战之后得到迅速发展,最初始于北欧。20世纪60年代,北欧国家由政府主导建设“安居工程”,采用装配式混凝土建筑,主要是多层“板楼”。北欧冬季漫长,夜长昼短,一年中可施工时间比较少,大规模搞装配式混凝土建筑主要是为了缩短现场工期,提高建造效率和降低造价,也能保证质量。

北欧经验随后又传至西欧、东欧、美国、日本、东南亚等地区及国家。20世纪一些著名的建筑大师都热衷于装配式建筑,包括沙里宁、山崎实、贝聿铭、扎哈、屈米、奈尔维等,都设计过装配式建筑。

国外装配式混凝土建筑发展经历了三个主要阶段:

一是初级阶段,重点解决建立工业化生产体系,满足成本低、大批量、快速建造。

二是发展阶段,重点解决提高住宅质量和性价比,在质量和多样性方面进步较快,效益明显提高。

三是成熟阶段,转向了低碳化、绿色发展,材料可回收利用,向绿色建筑方向发展。

对照国外的发展经历,可以看出我国尚处于初级阶段,但从政府的角度出发是要解决三个阶段的任务。国外装配式建筑发展到现在,各个国家发展的重点和方式也有所不同。

3.各国及地区发展现状

(1)欧洲发展现状

欧洲高层建筑不多,超高层建筑更少,其装配式建筑多采用多层框架结构和连接构造比较简单的多层剪力墙结构(比如双面叠合剪力墙结构)。欧洲的预制混凝土构件制作工艺自动化程度很高,因此装配式建筑的装备制造业也非常发达,居于世界领先地位。目前欧洲装配式混凝土建筑占总建筑量的比例在30%以上。

英国装配式钢结构建筑占70%。

20世纪70年代东德是工业化水平最高的国家,工业化水平达到90%,多采用多层大板式装配式住宅,见图1-24。

▲ 图1-24 东德的大板式住宅楼

法国装配式建筑20世纪80年代开始逐渐建立体系,绝大多数为装配式混凝土建筑;模数化、标准化程度很高。

丹麦以装配式混凝土结构为主。强制要求设计模数化;预制构件产业发达;结构、门窗、厨卫等配件标准化;装配式大板、箱式模块等结构体系较多。

瑞典装配式木结构建筑较多,产业链极其完整和发达,发展历史上百年,涵盖低层、多层、甚至高层,90%的房屋为装配式木结构建筑。

(2)亚洲发展现状

日本是世界上装配式混凝土结构运用得最为成熟的国家。日本高层超高层建筑很多是装配式混凝土建筑,而多层建筑较少采用装配式,主要是因为层数少,模具周转次数少,搞装配式造价太高。日本的超高层装配式混凝土建筑经历了多次地震的考验,充分说明装配式混凝土建筑技术已经非常成熟。

日本的装配式混凝土建筑多为框架结构、框-剪结构和筒体结构体系,预制率比较高。日本许多钢结构建筑也用叠合楼板、楼梯和外挂墙板等混凝土预制构件。

韩国、新加坡等国家的装配式混凝土建筑技术与日本接近,应用比较普遍,但比例不像日本那么大。随着中国的大力推进,亚洲的装配式建筑进程正处于快速上升时期。

(3)北美洲发展现状

美国由于住宅大多是别墅和低层建筑,多为木结构建筑。北美预应力预制构件应用广泛,全装配式建筑比较常见。多层的停车场,大部分是全装配式建筑。建材产品和部品部件种类齐全,构件通用化水平高,实现了商品化供应,部品部件的使用年限有保障。

加拿大装配式混凝土建筑装配率较高;类似美国,构件通用性高;大城市多为装配式混凝土结构和装配式钢结构建筑;小镇多为装配式轻钢结构或装配式轻钢-木结构组合建筑;抗震设防烈度6度以下地区,全装配式混凝土(含高层)建筑较多。

4.国外装配式建筑发展特点

通过国外装配式建筑的发展历程,可以看出装配式建筑的发展与社会经济、地理环境、科技水平和产业配套等条件有关,各国大都坚持循序渐进的原则,经过至少十几年、数十年逐渐发展完善起来,可总结出如下特点:

(1)市场主导、政府引导。在发展初期,虽有政府推动或示范,但实际还是市场起主导作用。如日本大量应用预制混凝土构件建造超高层建筑、美国大量采用全装配停车楼等,都是因为装配式建筑具有经济性的优势。

(2)适合的技术路线。不同国家、不同气候特征和材料资源使得其装配式建筑技术的发展路线也有所不同:法国、丹麦以装配式混凝土建筑为主;英国装配式钢结构建筑较多;美国、瑞典装配式木结构建筑较多,还有很多国家选择多元化技术发展路线。

(3)完善的法律法规。美国、日本等发达国家均通过立法或技术法规的形式保障装配式建筑及其建材部品的质量安全。

(4)完整的配套产业链。英国、德国、日本等国家具有较为完备的装配式建筑全产业(供应)链和配套部品部件体系。

(5)稳固的技术基础。发达国家的建筑体系、关键技术、技术工人、工业化部品部件生产质量水平、部品部件物流体系、质量管理和评价体系等技术基础都非常完善。

(6)完备的认证评价制度。日本的优良部品认证制度、美国“节能之星”评价制度等认证和评价制度非常完备,有效促进了建筑整体质量水平的提升。

当然,国外装配式建筑的发展历程中,也有惨痛的失败案例和教训,1968 年伦敦发生了 Ronan Point公寓倒塌事件(图1-25),该公寓是一栋22层的装配式混凝土板式结构体系建筑。由于煤气泄漏导致爆炸,使得该建筑一个角区从上到下一直坍塌到底层的现浇结构为止。这个事件后来导致英国国内数以百计的类似高层公寓被认为不安全而被拆除。这个事故也引起了国际结构工程界的高度重视,并由此确立了结构设计的一个重要原则,即结构内发生一处破坏不应造成整体的连续倒塌。

▲ 图1-25 伦敦倒塌的装配式建筑公寓

国外装配式建筑的发展历程给我们的启示是,我国尚处于装配式建筑发展的初级阶段,还面临着各种技术、管理和市场等问题,必须要采取审慎的态度,本着循序渐进的原则去解决这些问题,稳妥地推进和发展,而不能采取“一刀切”的政策,搞“大跃进”式的发展。

1.2.3 中国现代装配式建筑历史简述

我国的装配式建筑始于20世纪50年代,主要是学习苏联的工业化建筑,在居住建筑方面大量应用预制空心楼板,即我们常说的“大板楼”建筑。

到70年代末和80年代初,随着我国改革开放和人民对建筑要求的提高,“大板楼”的防水、隔声和保温等问题暴露出来,使这种建筑方式日渐式微。到80年代末至90年代,随着商品混凝土的大规模应用,现浇建筑占领了我国建筑市场,建筑工业化发展基本停止。

1999年国务院办公厅发布72号文件《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》后,全国又重新兴起了推进住宅产业化的工作。但由于当时房地产业刚刚兴起,住宅产业化在随后的十多年的发展进程极为缓慢。

21世纪初期,万科公司创始人王石率先提出推进住宅产业化,主动学习日本、美国、欧洲等发达国家和地区的技术与经验,并开始在企业开发的项目上进行试验建设。

2006年,深圳市率先开展了住宅产业化的推进工作,成为国家首个住宅产业化试点城市,并通过万科公司在保障房建设项目龙悦居三期中进行装配式项目的试点,见图1-26。

2010年,沈阳市政府提出了现代建筑产业的概念,引进了日本鹿岛建设、日本积水住宅等世界著名的装配式建筑公司在沈阳设立工厂,生产装配式建筑的预制构件等部品部件(图1-27),开始在政府投资的公共建筑项目和万科春河里项目(图1-14)中应用,同时在保障房项目中应用剪力墙结构体系,由本地企业提供预制构件。在沈阳市的带动下,各地政府纷纷出台鼓励、支持政策大力推动,产业化发展呈现快速发展的势头。

▲ 图1-26 深圳龙悦居装配式建筑

▲ 图1-27 由日本积水住宅公司生产的构件建造的别墅

2016年,《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》(中发〔2016〕6号,简称《若干意见》)和之后颁布的《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71号,简称《指导意见》),是全行业全面推动装配式建筑的里程碑。《若干意见》里提到了,用十年左右的时间要使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。在《指导意见》里对这一目标又作了进一步明确——到2020年达到15%,2025年达到30%。此外上述文件还提出了如金融、税收等政策方面的保障措施。

据统计,2012年我国新开工装配式建筑面积为1400万m 2 ,之后呈现出爆发式增长态势,2016年突破1亿m 2 ,2018年约1.9亿m 2 ,同比增长24.67%。应该说发展势头越来越好,从此开启了里程碑式的发展阶段。 DeTIYLkAc0jtXgFWqArzkBHjTql/SrSJJMU/I5rzsrVKKLo1CX3JbQYBPI4REQM+

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