建筑工业化是中国建筑业发展的必由之路

◎ 本刊记者 刘 禹

目前，我国城镇化正处于快速提升期，2011年底，中国城镇化规模已经达到了51.27%，并继续以每年1%的速度增长，到2020年将达到60%以上。城镇化率每提高1%就要新增城市用水17亿立方米，消耗6000万吨的标准煤。因此，发展绿色建筑是解决我国资源能源问题的重要战略。

我国十二五规划提出，绿化发展建设资源节约型、环境友好型社会指出建筑业要推广绿色建筑、绿色施工，着力用先进建造材料、信息技术优化结构和服务模式，加大淘汰落后产能力度，压缩和疏导过剩产能。2012年3月5日，在第十一届全国人民代表大会第五次会议上，国务院总理温家宝在《政府工作报告》中指出：推进建筑节能减排和生态环境保护，节能减排的关键是节约能源，提高能效、减少污染 ；综合运用经济、法律和必要的行政手段，突出抓好工业、交通、建筑、公共机构、居民生活等重点领域和千家重点耗能企业节能减排，进一步淘汰落后产能。深入贯彻节约资源和保护环境基本国策。开展节能认证和能效标识监督检查，鼓励节能、节水、节地、节材和资源综合利用。大力发展循环经济，加强环境保护，着力解决重金属、饮用水源、大气、土壤、海洋污染等关系民生的突出环境问题。

一、建筑工业化推动绿色建筑发展

眼下，中国建筑行业的可持续发展能力不足，建筑业发展很大程度上仍依赖于高速增长的固定资产投资规模。发展模式粗放，工业化、信息化、标准化水平偏低，管理手段落后；建造资源耗费量大，碳排放量突出；多数企业科技研发投入较低，专利和专有技术拥有数量少；高素质的复合型人才缺乏，一线从业人员技术水平不高。

在国际上，参照欧美，日本，新加坡等国家建筑业的发展过程，当人均GDP达到一千到三千美元后，开发新型的预制装配式结构体系，实现工厂化生产、机械化施工，成为克服传统生产方式缺陷，促进建筑业快速发展的主要途径。到2010年，我国人均GDP已经达到了4300美元，这意味着经济增长要从投资驱动转向创新驱动，技术创新逐渐成为经济社会发展的主要驱动力。

在我国2010年到2015年的《建筑技术发展纲要》中指出，混凝土结构材料要采用高强钢筋，以HRB400级热轧钢筋作为混凝土结构配筋的主力钢筋，发展HRB500级热轧钢筋；光圆钢筋采用HPB300级热轧钢筋；全面推广钢筋直螺纹等强连接；推广高效预应力用的高强钢绞线。适当提高混凝土强度等级，倡导使用高强混凝土。

积极研究与推广钢结构住宅体系，对重工业的单层工业厂房倡导采用钢柱、钢屋架的钢排架结构体系。高层建筑应积极采用钢筋混凝土简体+钢外框架的混合结构体系，在低层住宅中，可采用轻钢龙骨结构体系，大跨度公共建筑应积极采用空间钢结构。

在钢与混凝土组合结构上，大力研发与推广钢与混凝土组合结构，包括钢管混凝土、型钢混凝土、钢与混凝土组合梁、压型钢板组合楼盖。大力研发与推广大跨度预应力楼盖结构，包括后张有粘结预应力梁与框架梁、无粘结预应力平板，大跨度公共建筑屋盖可采用预应力空间钢结构。预制装配混凝土结构，应积极研发预制装配混凝土结构技术，实现住宅产业化。要研发预制框架梁柱结点后交整体式连接技术，钢筋灌浆式连接技术，叠合板施工技术，高精度预制构建施工技术。

2011年5月，叶可明院士在接受记者采访时指出，绿色施工作为建筑全寿命周期中的一个重要阶段，是建筑领域资源节约和节能减排的关键环节，是建造绿色建筑的重要环节，在施工过程中体现了可持续发展战略。绿色施工是指工程建设中，在保证质量、安全等基本要求的前提下，通过科学管理和技术进步，最大限度地节约资源并减少对环境负面影响的施工活动，实现节能、节地、节水、节材和环境保护。叶院士提出要大力推广应用新型环保材料和节能型设备，应用先进成熟的施工技术，加强数字化工地等信息化技术应用。大力发展建筑标准件，加大建筑部品部件的工业化生产比重，从而有利于构建密切联系生产的企业技术创新机制和推广机制，增强其原始创新、集成创新、引进消化吸收再创新能力，全面加快建筑业技术进步。

二、发挥集团优势 形成“建筑工业化”产业链

2011年住房和城乡建设部的课题研究成果指出，建筑工业化是“以构件预制化生产、装配式施工为生产方式，以设计标准化、构件部品化、管理信息化为特征，能够整合设计、生产、施工等整个产业链，实现建筑产品节能、环保、全生命周期价值最大化的可持续发展”的新型建筑生产方式。根据相关统计，采用建筑工业化的生产方式在施工用水量、混凝土消耗、钢材消耗、木材消耗、施工垃圾、环境影响等多方面的资源能耗都要远远低于传统建筑方式。

为了响应我国建筑产业化政策，提高建筑施工的技术水平，南京大地建设集团于1998年从法国引进了世构（scope）体系。组成“产、学、研”团队，通过消化、吸收和再创新，形成了该框架结构体系设计，生产及施工成套技术，并成功应用于300多万平方米的各类建筑。

以南京大地建设集团为例，该集团通过多年来的创新改制与不懈努力，已经成功由一个传统的施工产业集团转型为建筑工业化的一个产业链。集团囊括以房地产、股权投资、资产管理为核心的投融资板块子；以新型建筑材料、节能减排、环保低碳体系一体化为主体，并逐步形成四大系列建材产品的新型建材板块。南京大地建设集团将旗下四大板块：投融资板块，新型建材板块，以及外经贸板块和建筑施工板块，运用建筑工业化这一条红线成功贯穿起来。最大程度的发挥了产业集团的优势，力求本集团的房地产使用本集团的生产基地，研发和生产的构件，并且在国内国外市场被运用。

自2004年南京大地建设集团改制以后，企业研发中心获得了一系列各种技术成果，使集团的构件生产、研发有了更好的技术保障。同时，大地工业园在2007年正式成立，他的前身是南京第一构件厂和第二构件厂，主要研发、生产和销售房屋预制构件、市政预制构件和装饰类预制构件，以及商品混凝土，沙浆等四大系产品。南京大地建设集团的房屋预制构件年生产能力可以为50万平方米的各类房屋进行配套；以及30公里左右的地铁管片、大规格地下停车场等提供预制混凝土沉积、外墙装饰面砖系列产品和常规构件。

1998年，南京大地建设集团通过广泛的调研，从法国KPI公司引进一种新型结构体系技术——预制预应力混凝土装配整体式框架结构（简称世构体系）技术，并从法国全套引进了生产设备，大型模具和设计软件。世构体系是采用现浇或者预制钢筋混凝土柱，预制预应力混凝土叠合梁、板、柱及键槽节点连成整体的新型框架结构体系，通过钢铁混凝土后浇部分把两个板柱以及键槽结点连成整体的新型框架结构体系。

三、世构体系的优越性

世构体系在国外建筑领域的应用已相当成熟，其产品在欧洲建筑市场占有额高达40%以上，这种新型框架结构体系具有质量好、工期快、节能减排、造价合理等建筑低碳特色。由于采用预应力技术，减小了构件截面，含钢量降低20%以上；预件可事先在工厂内生产，施工现场直接安装，既方便又快捷，总工期可节约20%；此外，构件在工厂机械化生产，质量更能得到控制，构件外观质量好、耐久性好，后期不需粉刷；施工现场模版用量减少80%，支撑减少50%以上，节省周转材料总量达60%；减少施工现场湿作用量，有利于环境保护，减轻噪音污染，现场施工更加文明，符合环保绿色施工要求。

目前，世构体系在欧洲的建筑市场占有份额高达40%以上，它具有质量快、质量好、工期快、节能减排、造价合理等建筑绿色特点。由于采用了减少结构断面，用钢量降低20%；构件实现工厂生产，施工现场直接安装，总工期可以节约20%。同时，在工厂采用机械化生产，质量更加容易得到控制，外观质量好，耐久性好，后期无须试作业。

预制混凝土多节注，采用C40混凝土，现场安装时，柱与柱的连接有密封钢管连接与型钢支撑连接两种方式，柱与梁的连接采用键槽节点。预制预应力混凝土叠合梁是世构体系的重点推广应用构件，特别适用于办公楼、教室、超市、厂房等比较规则或大开间的框架建筑。叠合梁的预制部分分为：预制框架梁、预制次梁，均采用C40混凝土，先张法施工。框架梁、柱节点处设置U型钢筋，浇筑高强度混凝土。叠合梁后浇层为C30及以上混凝土。

预制预应力混凝土叠合板为世构体系的重点推广应用构件，适用于各类建筑工程，且不受抗震烈度的限制，特别适用于集体宿舍、办公室、教室、超市等大规模的保障性住房等建筑。叠合板的预制部分采用C40混凝土，先张法生产工艺，板面划痕以满足新老混凝土的粘结。叠合板后浇部分的混凝土为C30及以上，受力钢筋和构造钢筋按设计要求，厚度不得小于预制层厚度，各类管线均可埋设在后浇层内。

为了让世构体系新技术成功运用于我国，南京大地建设集团结合国内规范进行技术转化。在住房和城乡建设部、江苏省住建厅领导的关心下，大地建设集团和东南大学，江苏省建筑设计研究院等单位联合成立课题组，潜心研究，协同攻关。十四年来，经过300多万平方米各类建筑的工程实践和理论研究，已经形成了适合我国国情的一套完整的技术体系，包括设计软件、技术规程、标准图集和施工工法等，并且在抗震设计、节点构造、施工安装等方面有所创新。

在工程应用中，南京大地建设集团坚持科技为先导，科研课题《世构体系成套技术在工程中的应用》于2004年通过江苏省科技厅、建设厅组织的专家鉴定，成果达到国际先进水平。2011年9月，受住房城乡建设部的委托，江苏省住建厅主持召开了“基于节能保温的预制装配整体式结构体系的建筑工业化集成创新研究”项目验收会。基于节能保温的预制装备整体式结构体系的建筑工业化基层创新研究，由七位著名专家组成的验收委员会认为：结构体系以及内外新型保温墙体构件全部或部分采用工业化生产方式，节点连接质量可靠，工程观感质量好，提高了建筑物的整体品质和工业化程度，降低工程造价，缩短施工工期，满足环保高效、节能减排的要求，具有显著的技术经济效益和社会效益。新型结构体系结合我国国情，符合建筑工业化发展方向，对推动我国建筑工业化、建筑业转型升级和可持续发展具有重要的示范作用，研究成果总体达到国际先进水平。

近十年来。南京大地建设集团先后编制了一系列省级和国家级的标准，主编省级地方标准《预制预应力混凝土装配整体式框架（世构体系）技术规程》；主编了国家一级工法《预制预应力混凝土装配整体式框架结构梁柱键槽节点施工工法》，这是我国在建筑工业方面较早的国家行业标准。这个技术规程对于世构体系适用范围给予了明确，其中装配式框架结构在七度区的高度可以达到45米，如果采用现浇术在七度区可以达到50米，如果增加了减力墙在七度区可以达到一百米，这已经突破了超高层建筑。

“预制钢筋混凝土装配整体式结构”建筑技术被列入住房和城乡建设部2010版“建筑业十项新技术”，南京大地建设集团为该子项新技术的主编单位。苏州万科公司和南京万科公司在近两年开工的经济适用住房、住宅小区工程中，先后应用了这项新技术和新结构，被评为江苏省二星级“绿色建筑”。

四、结构性能试验

结构性能安全是业主、设计单位和使用单位非常关注的问题，十几年来，南京大地建设集团在应用中对世构体系进行了大量的结构性能实验，并积累了丰富的经验。通过72个构件的叠合面抗剪试验和1000次抗疲劳实验，验证了世构体系叠合板的预制与现浇部分能够整体工作，叠合面粘结良好。同时，在2002年至2009年间，多次进行世构体系键槽节点拟静力试验，包括框架终结点，端部结点，验证世构体系的抗震性能，为设计计算机施工工艺提供依据。拟静力试验结果表明：键槽节点的滞回曲线比较饱满，功比指数比较大，试件有良好的耗能能力，节点的延性系数大于4，完全满足国家规范规定的抗震要求。

为进一步研究世构体系的整体抗震性能，南京大地建设集团于2009制作了1：2缩尺的框架模型在东南大学的结构实验台上进行抗震试验。共进行了43种工况的振动台试验，包括日本，美国等各种典型大地震的工况，在试验中，世构体系表现优异，大震下破坏轻微，仅在部分柱端及梁端出现弯曲裂缝，楼板无裂缝产生，叠合面也未出现滑移现象，框架结构仍保持较好的整体性。试验和分析结果表明，世构体系与现浇结构的抗震性能完全一致。

在预制楼梯的试验中发现，由于温度收缩及施工现场诸多不确定因素，现浇楼面容易出现开裂现象。而叠合梁、板应用预应力技术，受力钢筋为高强预应力钢丝，它的抗裂性能远远由于普通现浇板。预制梁、板在厂内机械化生产，混凝土浇捣密实，在后期使用中有较好的隔音效果；叠合板底平整光滑，后期无需抹灰，避免了现浇板抹灰脱落的质量通病。

在工期对比方面，基础施工阶段，预制构件可以在工厂生产、现场安装，仅仅需要少量的模板，支撑架用量仅为现场楼面的50%左右，现场完场了钢筋混凝土工程量仅为现浇楼板的30%左右。 （未完待续）