1.1 认识装配式建筑

1.1.1 为什么要做装配式建筑

装配式建筑是对传统“湿作业”建造方式的重大变革。装配式建筑表现出耗能少、污染小、劳动力需求低、建设速度快和文明施工等优点，符合行业发展转型升级需求。预制装配式建筑（Prefabricated Construction，简称PC）是一种新型建筑生产方式，标准化设计、工业化生产、机械化施工、智能化管理等全产业链的建造模式。装配式建筑起源于20世纪初，到六十年代在德、英、法、美、日本、新加坡等国率先开展实施，“像搭积木一样建房子”“像造汽车一样建房子”。新中国成立以后，随着社会飞速发展和人口迅速增长，住房问题成了社会的焦点问题，在充分学习和借鉴国外建造新技术的基础上，我国开始大力发展装配式建筑。装配式建筑的出现不仅仅单纯是学习国外先进水平，更是国内社会发展的需要。在2016年2月，中共中央国务院发布了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》，提出发展新型建造方式，大力推广装配式建筑，力争用10年左右时间使国内装配式建筑占新建建筑的比例能够达到30%。为深入实施国家战略，各地方也纷纷出台了相关的政策法规，预计到2023年，全国装配式建筑占新建建筑的比例将达到20%以上，甚至更高。“十四五”时期将是装配式建筑发展关键期，装配建造比例预计远超计划要求。装配式建筑发展是社会发展、行业进步的重要表征，“绿色建造”是未来建筑发展的主流，符合国家的产业发展政策，具有深远的历史意义。

1.1.2 装配式建筑与现浇混凝土建筑的区别

现有混凝土建筑结构多为现浇混凝土结构，其施工工序主要包括现场绑扎钢筋笼、现场制作构件模板、浇捣混凝土、养护及拆模等，结构整体性能与刚度较好，适合于抗震设防及整体性要求较高的建筑。但整个施工过程必须在现场操作、工序繁多、养护时间长、施工工期长，大量使用模板等问题的存在。同时，现浇混凝土还有一个显著缺点就是易开裂，尤其在混凝土体积大、养护情况不佳的情况下，易导致大面积开裂。

装配式混凝土结构（Precast Concrete Structure），简称“PC”结构，是由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，包括装配整体式混凝土结构、全装配混凝土结构等。采用装配式混凝土结构，具有节约劳动力、克服季节影响、节能减排等优点。推广装配式混凝土结构，是实现建筑工业化的重要途径之一。PC结构建筑实现工业化生产，具有多种优势：

（1）预制构件工业化流水施工，工业化程度高；构件精度高，质量容易控制。

（2）成型模具和生产设备可以重复使用，降低模板消耗，节约资源与费用。

（3）现场装配施工可避免或者减轻对施工场地周围环境的影响，节能降耗效果显著。

（4）工程周期短，劳动力资源投入相对减少。

（5）机械化程度高，操作人员劳动强度得到缓解。

1.1.3 装配式建筑存在的问题及提升策略

1.装配成本较高

装配式建筑的建造成本较高的原因主要归于预制构件的集成化生产与运输过程产生的费用，由于当前我国装配式建筑标准化设计水平还未达到更好的效果，各地区、各企业装配式建筑设计、施工对预制部品部件未能够形成统一的设计标准，这就导致了不同的项目各类型构件生产的模具不统一，模具生产根据不同的项目再利用程度不高，模具定制费用贵；另外，装配式建筑预制构件运输成本较高，运输成本也是影响建造成本高的重要原因之一，不同的地区交通线路不同，各地区成本也不一，比如江浙沪区域由于交通网络线发达，运输成本相比其他地区可能要少一些，但总体装配式建筑建造成本要比现浇结构高很多。建议就近选择预制装配式厂供货，仔细规划路线，尽量缩短路程，减少运输费用。

2.构件尺寸精度高，专业间协调难度大

装配式建筑由各种预制构件现场吊装、拼装而成，对于预制构件基本尺寸、机械设备吊装水平、机械工吊装水平等要求极高，前期预制构件生产、土建与水电管线专业协调要充分考虑得当，不可采用后期在预制构件上开槽设管方式。针对该问题，首先应鼓励开发更加精密的测量仪器和安装设备，实施EPC管理模式。

3.层数、高度、跨度限制

《集装箱模块化组合房屋技术规程》（CECS 334—2013）中规定集装箱模块化建筑层数不可超过6层，高度不超过24 m。从经济指标方面来说对高度、跨度限制有如下研究，国内装配式建筑高度为30.8 m，柱截面为600 mm×600 mm时，跨度7.8 m比较合理；高度为44.8 m，柱截面为800 mm×800 mm时，跨度9.0 m比较合理。对于装配式模块化建筑在尺寸中的应用问题，有学者提出以下结构体系来解决装配式建筑在层数、高度上限制，即外框架、核心筒、剪力墙与预制构件模块结合。在国家政策驱动下，我国装配式建筑设计层数、高度以及跨度的设计有了更大灵活的调整空间，尤其是在高层建筑中，不同的地区推进预制率、装配率的要求也在不断地创新发展，比如江苏地区重点推进“三板”装配，对于大跨度预制构件有效结合预应力技术等创新发展手段。

4.运输、存放限制

装配式建筑在预制构件运输、存放方面存在很大问题，比如装配式预制叠合梁、预制楼梯、预制柱等单根构件重量较大，运输难度大，每次不能大批量集中运输，导致运输次数多，运输成本高等问题凸显，并且运输过程中对预制构件的保护难度大，运输构件过程中受损构件验收不通过、修补难度高等也是问题；同时，由于项目现场可利用空间相对紧凑，预制构件堆放问题难以解决。建议合理化进行组织设计安排，协调好不同批次预制构件的进场与吊装时间。

5.构件重量大、施工工序增加、连接质量难以检查

装配式混凝土构件现场吊装施工，由于预制构件重量大，对于吊装机械的要求较高，吊装过程各道工序多、就位精度要求也高，致使相比现浇混凝土结构施工，装配式混凝土建筑构件吊装对施工人员配置、技术方案可行性分析、吊装就位误差调整等均有更高的要求。同时，装配式混凝土建筑吊装连接，比如“灌浆节点”，大多属于“隐蔽工程”，对吊装就位完毕后的连接节点质量检查难度较大，隐蔽工程验收质量不好把关，可控性有待更好完善。建议装配式建筑预制构件吊装应严格按照验收标准，层层把控，优化好现场施工技术方案，加强施工人员培训，全方位做好精细化施工。 hH0kXbuaY4PzaO0JKDhs9+zBZ4Dv7N2JzjqBorN8VlC3ZWVQFoaN0XSUcs3Ilksb

1.2 装配式建筑在国外发展情况

国外装配式建筑发展起源于20世纪，二战战后快速经济复苏重建成了装配式建筑发展的“导火索”。尤其是欧洲，在战后欧洲国家由于二战的影响受到极大的创伤，经济萧条、住房问题、就业问题、社会安定问题等凸显，欧洲采取“工业化流水线”的建造方式快速重建新家园，并针对装配式建造技术形成了一系列的标准体系。

1.德国

装配式建造技术发展起源于20世纪30年代，“大板建筑”成为德国在装配式建筑领域的典型代表。20世纪七八十年代，德国在东德地区建造的预制装配式建筑占当时新建建筑就达 60%以上。随后德国开始研究建筑节能，又提出了零能耗的被动式建筑体系的概念。典型案例就是柏林利希藤伯格-弗里德希菲尔德（Berlin-Lichtenberg，Friedrichsfelde）建造的战争伤残军人住宅区。该项目共有138套住宅，为两到三层建筑，如今该项目的名称是施普朗曼（Splanemann）居住区（图1-1），该项目采用现场预制混凝土多层复合板材构件，构件最大重量达到7吨。

德国的装配式住宅主要采取叠合板、剪力墙结构体系，剪力墙板、梁、柱、楼板、内隔墙板、外挂板、阳台板等构件采用预制装配式混凝土结构，耐久性较好。由此可见，德国的装配式建造方式采用了多类型构件形式，构件连接方式也是德国政府大力提倡、强制革新的手段，因此德国产业现代化发展的步伐特别快。

2.法国

法国是世界上推行建筑工业化最早的国家之一，在1891年就已实施了装配式混凝土结构建造技术研究与应用，迄今有130年的历史，代表性建造技术为混凝土装配式框架结构体系，该技术体系在当时吸引了众多行业学者的关注，装配率极高，可达80%以上。到了20世纪70年代，法国在标准化设计方面属于“先行者”，逐步开展“建筑模数制”，使法国装配建筑技术发展在国际上产生了重大影响力，其中“世构体系”成了法国装配式建筑发展的典型建造新技术，即预制预应力框架结构体系（图1-2）。

3.英国

英国装配式建筑甚至可以追溯到一战时期，世界上第一座采用玻璃和铁架进行装配的大型建筑——英国水晶宫（图1-3）。它是近代最早的装配式建筑，开创了近代功能型装配式建筑的先河。到了21世纪初期，英国装配式建筑行业的产值约占新建建筑市场的3.6%，并以每年25%的比例持续增长。

4.美国

美国的装配式建筑起源于20世纪30年代，经济大萧条迫使美国人民采取“流动式”生存模式，“房车式”住宅是美国装配式建筑的“雏形”。到20世纪70年代，美国国会通过了国家工业化住宅建造及安全法案，同年住房和城市发展部（HUD）又制定行业内统一标准规范，并沿用至今。美国在装配式钢结构和装配式木结构方面发展快速（图1-4），不完全数据统计，1997年美国的装配式建筑占比达到了新建建筑的77%，其中装配式木结构更是占了88%，装配式钢结构占比达22%。同时，美国城市发展部出台了一系列严格的行业标准规范，一直沿用至今，并与后来的美国建筑体系逐步融合。美国城市住宅结构基本上以工厂化、装配式混凝土结构和装配式钢结构为主，降低了建设成本，提高了工厂通用性，增加了施工的可操作性。总部位于美国的预制和预应力混凝土协会PCI编制的《PCI设计手册》中着重强调加强装配式构件连接节点构造设计，并要求在项目实施过程中及时更新技术手段，不断对已编制的《PCI设计手册》进行优化，逐步形成一套更加成熟的设计规程。

5.日本

日本装配式建筑发展速度更快，二战结束后，日本政府颁布了一系列相关法律规范助推装配式建筑在日本快速发展。1951年，日本颁布了《公营住宅法》，1968年提出住宅产业化的理念，颁布《推动住宅产业标准化五年计划》。到了70年代，日本又建立BL认定制度，住宅产品进行统一审核鉴定。随后发布《住宅建设计划法》《住生活基本法》《住宅品质确保促进法》等住宅方面的相关法规。到2008年，日本装配式住宅占全部住房总量的42%，装配式钢结构、装配式木结构在日本装配式建造技术领域发展水平较高。同时，日本在建筑抗震方面做得比较好，比如东京塔（图1-5）。

日本住宅建筑工业化的三个特点：

（1）建筑设计标准化，产品选择多样化

设计标准化是建筑生产工业化的前提条件，包括建筑设计的标准化、建筑体系的定型化、建筑部品的通用化和系列化。建筑设计标准化就是在设计中按照一定的模数标准规范构件和产品，形成标准化、系列化的部品，减少设计的随意性，并简化施工手段，以便于建筑产品能够进行成批生产。钢结构小别墅，标准化产品。顾客可以直接过来看实体房子，选定房子后就按图施工建造，减少设计过程的改动，简化施工手段，方便产品批量生产。但标准化并不代表产品单一，为了适应不同经济条件、审美品位的顾客，房产公司设置了不同面积段，从两百平方米到四五百平方米，从现代风格、英式、日式到美洲草原别墅风格（图1-6）。

（2）生产方式工业化，建造过程精细化

生产方式工业化是指将建筑产品形成过程中需要的中间产品（包括各种构配件等）生产由施工现场转入工厂化制造，用工业产品的方式控制建筑产品的建造，实现以最短的工期、最小的资源消耗，保证住宅最好的品质。日本建筑工业化借助信息化手段，用整体集成的方法把工程建设组织起来，使得设计、采购、施工、机械设备和劳动力配置更加优化，提高了资源的利用效率。由于机械化程度高，现场都是专业施工技术人员，而不是我们工地现场的建筑班组。由于建筑构配件大部分在工厂制造，机械及技术施工受气象因素影响小，工人严格按照 8 小时工作，现场有条不紊，房屋建造过程特别精细（图1-7~图1-8）。

（3）产品展示强调技术，寻找客户的需求和痛点

日本是一个地震多发地区，国民特别关注建筑的安全和抗震性能。另外，日本也是一个高纬度国家，保温节能也是购房者的现实需求。某些样板房会直接把一栋楼内的结构体系、维护构造做法、隐蔽工程的施工层面等内容展示给购房者，让购房者对建筑技术和材料有直观的了解。再加上技术人员的现场讲解，更有一种身临建造过程的感觉。对于一些较为专业的概念，房屋还设置有专门的工法展示区，和国内的做法类似，只是增加了一些声、光、电的试验仪器，使得展示更加清晰直观，提高说服力。

6.新加坡

新加坡装配式建筑发展主要表现在住宅领域，装配式建筑发展的典型代表就是“装配式组屋”。由于新加坡在装配式建造领域发展相对较晚，直到20世纪90年代，新加坡政府才将装配式建筑作为行业发展的需要，主要研究预制剪力墙、楼板、梁、柱、卫生间、楼梯、垃圾槽等装配式构件。成果就是新加坡最著名的达土岭组屋（图1-9），高度达到150 m，预制装配率达到了90%以上。