住宅建筑工业化研究——基于建筑全生命周期视角

张飞燕

（浙江广厦建设职业技术学院，浙江 东阳 322100）

住宅建筑工业化研究
——基于建筑全生命周期视角

张飞燕

（浙江广厦建设职业技术学院，浙江 东阳 322100）

针对社会资源日益紧张、劳动力日趋紧张及成本不断提高的局面，发展住宅建筑工业化是社会经济发展必由之路。本文在国内外住宅工业化发展基础上，结合住宅建筑的特点，分析研究合理的建筑工业化路径，探索住宅建筑全生命周期的节能环保思路。

住宅建筑 工业化 全生命周期 节能

1. 言

建筑工业化是通过现代化的制造、运输、安装和信息化管理的大工业生产方式，来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。其主要标志是建筑设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和管理信息化。与传统建筑方式相比，整个工程无须搭设脚手架，大量节地节材；基本不用传统木模板、木方，节约木材；施工阶段，现场基本无粉尘污染，噪音干扰大幅度降低；减少了现场施工场地；减少了现场作业人员；减少现场生活垃圾等。另外，建筑工业化能有效缩短工期，能大规模重复制造，且能提升建筑物的综合品质。

2014 年我国房屋施工面积726482万平米，其中住宅515096万平米，住宅建筑占比达70.9%。住宅建筑全生命周期大致可分为设计、建造、使用、拆除、废旧建材处置等五个阶段，但是能耗集中于建造和使用阶段。在住宅建筑中推广使用建筑工业化生产技术能大幅度提高住宅建筑质量，延长建筑寿命，提升建筑安全性、舒适性和耐久性，节约维修成本和运营成本，缩短工期，达到节能降耗、降低环境污染，绿色环保的目的。

本文在住宅建筑工业化现状基础上，结合住宅建筑的特点以及相关政策，探索全生命周期下的住宅建筑工业化路径,促进住宅建筑的能源节约。

2. 内外住宅建筑工业化发展现状

2.1 国外住宅建筑业发展现状

当前，在全球化资源紧缺和环境问题日益严重的背景下，可持续发展的建筑理念成为建造的核心，住宅建筑工业化的发展不仅快速，而且具有更高质量、更长寿命、更节能环保，符合社会发展需求。欧美、日本等发达国家住宅建筑工业化处于领先水平，甚至形成了自己的建造模式，如日本形成了建筑体系、主体结构、内装修部品工业化三条发展路径，发展了SI体系，建立了工业化体系和完善的部品制度；美国除成套供应住宅外，其它混凝土构件与制品、轻质板材、室内外装修以及设备等产品十分丰富、数量达几万种，用户可以通过产品目录，从市场上自由买到所需产品；瑞典形成了通用部件为基础的住房通用体系；丹麦开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系，实现多样化；荷兰支撑体和填充体分离的完整理论，完善的部品体系和部品接口系统。各国的住宅建筑工业化预制装配构件不仅包含了结构构件，而且集成了设备和内装部品的模块化构件，形成了以构件的连接方式为主的一套完善的构造方法。

通用体系是以工业化生产为前提，其构配件可互换通用、可多样化组合的建筑体系。现阶段，大数发达国家在国家层面上积极推行通用体系。以日本为例，该国经过多体系研发和推广，最终形成了SI住宅体系，并在全国加以推广。如今日本生产各类构配件、部品的标准化高达80%以上，部件尺寸和功能标准都已成体系。也即厂家按照标准生产的构配件，在装配建筑物时均可通用。

2.2 国内住宅建筑业发展现状

20世纪90年代起，随着我国政府对“建筑节能减排”的进一步重视，人们对住宅品质的要求也日益提高。“建筑工业化”具资源集约、环境保护、产业化、施工方便、建筑质量与功能提升等优势，受到了建筑行业的高度关注。

21世纪后，随着房地产业的快速发展，我国建筑市场发生了一些新的变化。2001年，“国家住宅产业化基地”由建设部批准建立并试行；2006年，《国家住宅产业化基地试行办法》由建设部下文并正式实施；2013年，国办发〔2013〕1号文《国务院办公厅关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》明确提出要将建筑工业化作为重点任务来落实。截止目前，全国各地相继成立了40多个国家住宅产业化基地，大量的设计、生产、施工和开发企业以及配套材料供应商和咨询机构参与到新的“建筑工业化”的发展大潮中。以长沙为例，其住宅产业化发展已初具规模，至2016年末，全市住宅产业化新开工面积累计将超过1000万平方米。

我国每年新增住宅建筑面积占世界50%以上，是世界最大的建筑大国。从我国整体范围来看，住宅建筑工业化率仍然很低，仅为7%，与新加坡86%、瑞典的80%以上、英国和美国达到75 %以上、日本的70%相比差距甚大。可见，我国住宅建筑工业化仍处于摸索阶段，而基于建筑全生命周期的住宅建筑工业化发展更加缓慢，诸如装修、房屋经营和管理服务等很少“被产业化”，住宅建筑业的主流依然是传统的生产方式[1]。

3. 生命周期下的我国住宅建筑低工业化率原因分析

住宅建筑是人们居住、生活的主要空间和场所，在保证建筑质量的基础上，强调居住的舒适性，不仅要有良好的居住环境，还要有合理的建筑及室内居住空间，且建筑外立面讲究耐用、美观，造价上追求经济合理。住宅可以分为别墅、排屋（低层住宅）、多层、小高层和高层等，其建筑形式和质量要求都会有所不同，个性特点明显。从住宅建筑全生命周期来看，设计、建造、使用、拆除、废旧建材处置等五个阶段中能耗主要集中于建造和使用阶段。现代建筑设计集团总裁张桦认为，建筑耗能应该全生命周期考量，其中80%发生在使用运营阶段，10%在建造阶段，另10%在拆除阶段。可见，住宅建筑生产、施工期间的节能环保只是很小的一部分，而包括采暖、通风、空调、照明、炊事燃料等在内的建筑使用期间能耗更加巨大，可占到建筑全生命周期能耗的80%之多。因此，在住宅建筑工业化发展之路中，如何做好墙体、楼板等构配件的节能问题也是不容忽视的重点工作。

当前我国基于全生命周期的住宅建筑工业化率低，笔者认为主要有几方面的原因：（1）住宅建筑工业化发展方向不够明确。在木结构、钢结构和钢筋混凝土结构三大结构体系中，哪种结构体系更为适合中国住宅建筑工业化的主要发展方向。（2）住宅建筑工业化从何构件开始有待研究。在住宅建筑中，竖向构件有内外墙、剪力墙、框架柱，水平构件有框架梁、楼板，斜向构件有楼梯段。（3）起步阶段的住宅建筑工业化经济效益不高。起步阶段由于规模小及我国人口众多，劳动力成本低廉，手工作业反而比机械化程度高的技术作业成本更小，使得经济效益不凸显。（4）人们对住宅建筑工业化存在偏见。人们普遍认为工业化住宅质量差、安全性不高、抗震性差等，事实上，现代工业化住宅建筑轻质、高强、标准化、施工质量可靠稳定及节能等优点。（5）住宅工业化与建筑的艺术性和业主居住使用的个性存在一定的抵触，诸如房屋装修、使用等环节很难统一进行。

4. 我国住宅建筑工业化发展对策

4.1 构建标准化和模块化的建筑结构体系

住宅建筑工业化需要依托各预制构配件与部品生产厂家、物流系统和专业的现场安装队伍，因此必须具备“标准接口”去接纳不同企业的各类建筑构配件和部品[2]。如同电子行业中呼吁了多年的“充电器”标准化的问题一样，大多数品牌的手机、相机等电子产品的电池和电源线的接口、尺寸均不同，导致更换电子产品，连同电池和电源线都更换，造成了资源浪费。工业化的住宅建筑应有“标准接口”的设置，如手机的电池、芯片、内存卡等配件可以灵活拆换，汽车的轮胎、方向盘等零部件可以灵活置换，工业化的住宅建筑中每个空间和部品也应该可以自由组合，满足不同人群对住宅的要求。因此，实现住宅建筑工业化的顶层设计中的第一要务就是“标准化”，“模块化”是“标准化”的深化形式[3]。

住宅建筑工业化的本质不只在于结构体系的拼装，而是基于一个全社会标准化和模块化体系下，各类构配件和部品生产企业可以在市场竞争规则调节下进行生产活动，由建设和设计单位通过“点菜单”的方式自由选择符合自己要求的产品和厂家，组装成一个住宅建筑。不仅彰显住宅建筑的个性，又满足各类人群的居住要求，而不用考虑构配件和部品与住宅的“接口”问题。

4.2 应用BIM技术，促进住宅建筑工业化

BIM（建筑信息模型技术），是对建筑的全生命周期进行全方位管理，容纳了从设计、施工到使用的全过程信息，并且各种信息始终是建立在一个三维模型数据库中[4]。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点，BIM技术将应用到住宅建筑工业化的设计、施工、运营三个阶段。

在住宅建筑工业化设计阶段，工业化住宅建筑设计具有对土建、装修、部品设计同步要求高，设计协同难度大；对构配件、部品设计质量要求高；构件图图深化设计要求精细化、表达全面，需协调构件生成、施工等环节要求，设计内容要求全；对设计建造成本控制严等特点。结合工业化住宅建筑设计特点，设计阶段需对应用BIM技术进行综合策划，明确项目应用目标和技术路径。具有应用如下：（1）构建建筑BIM模型，进行建筑性能初步分析。初步设计时分析风向环境、可视度 ，导出结果来调整建筑布局，实现通风和视野最优；深化设计时统计经济指标、日照分析、室内通风环境分析、大进深房间的采光分析等，帮助建筑师优化设计，提高产品的综合性能。（2）基于BIM模型，进行建筑、结构、给排水、电气、暖通等各专业综合碰撞检查。（3）基于BIM模型，进行工程量统计和经济性分析。（4）采用三维构件设计，简化二维构件深化图。（5）构建装修模型体系，提供装修套餐可视化。

在住宅建筑工业化施工阶段，工业化住宅建筑的预制构配件对现场施工场地与时间组织要求较高，预制构建堆场、施工道路组织、塔吊位置及覆盖范围、生产周期等均需周密考虑，工业化住宅施工难度大。针对以上工作化住宅建筑在施工中的特点与难点，利用BIM技术具体应用如下：（1）结合施工进度模拟4D，优化调整施工方案。（2）结合施工进度和造价模拟5D，优化调整施工组织。（3）应用三维模型，指导现场施工。

在住宅建筑工业化运营阶段，工业化住宅有租赁、转让、自住等，运营情况多变，各种信息管理难度大。利用BIM技术，能有效解决以上难点，具有如下：（1）帮助物业进行监测和及时更换。（2）帮助物业提高管理水平。（3）提供应急管理培训模拟。

4.3 设计可变房型，推动住宅建筑工业化

基于宅建筑使用特点，建筑企业有必要立足于住宅建筑全生命周期，探索一条“设计施工一体化”的住宅建筑工业化路径。在该路径里，设计环节是关键，在设计阶段不仅要确定个性化的住宅建筑施工图，还要确定相应的建筑构配件标准（包括新型节能环保材料的应用）、建造配套技术、建造规范等，全面考虑住宅建筑的个性彰显和今后使用的节能环保要求，如此才能将建筑工业化技术大规模应用于住宅建设。2014年10月14日，宝业集团上海建筑工业化示范项目--宝业万华城23号楼的发布，为住宅建筑工业化的发展提供了新思路。

住宅建筑工业化将赋予可变房型设计更多的想象空间。工业化住宅建筑采用大开间设计手法，通过结构优化将剪力墙全部布置在建筑外围，内部空间不设置剪力墙与结构柱，用户可根据不同需求对室内空间进行灵活分割。同时结合环境性能分析软件，对建筑物周围环境进行综合考虑，为用户提供舒适的居住环境。随着家庭结构居住人口变化与老龄化社会发展趋势，确立基于全生命周期的可变房型建筑设计方法，通过住宅建筑工业化设计和生产，实现住宅性能化，加快建造速度，提高效率，有效进行成本控制。住宅可变房型设计、标准化设计将推动住宅建筑工业化进程，实现可持续发展的社会价值。

4.4 坚持政府为主导，提升住宅建筑工业化水平

由于住宅建筑工业化在我国仍处于发展初期，其建筑成本有可能比传统生产方式还要高，企业的积极性会受到影响。但由于建筑工业化的显著优点，近年来我国政府层面已出台了多项政策帮助企业减负，推动产业的升级发展。笔者认为，现阶段，我国的住宅建筑产业化仍离不开政府的大力推动，在扶持的同时，政府需要从住宅建筑全生命周期层面来制定更为严格标准倒逼建筑企业提高精细化水平。

首先，政府应制定有效政策来引导企业去自主创新，以此来推动建筑工业化的发展[5]。当前有些企业在项目管理的全过程，不断发展微创新，提高自动化水平、精细化水平，降低能耗。比如，原先施工现场用现浇混凝土铺设临时道路，等项目完工后敲除，而现在很多项目用预制厚水泥板铺设临时道路，可以周转使用到下一工地，这就是工业化的缩影。企业诸如此类节约资源的创新潜力很大，但是需要政府部门政策引导来激发。

其次，国家应明确住宅建筑工业化在保障性住宅中的全面应用与推广，并在政府主导下开展有关工业化结构体系及节点、连接标准、施工工艺等调研工作，制定工业化住宅建筑设计、相关材料、构配件、部品等标准，从而促进住宅建设与构配件生产企业间的协调。

此外，当前建筑业计划经济的色彩相对比较浓，政策应大力倡导市场化竞争，让企业更加注重管理水平的提升和自身竞争力的增强。

5 结论

在全社会倡导厉行节约、节能减排的背景下，高耗能、高浪费的住宅建筑业原有发展模式已难以为继。本文以住宅建筑工业化为突破口，紧扣住宅建筑及使用特点，从建筑企业和政府双视角来探索基于住宅建筑全寿命周期的建筑工业化路径，在彰显住宅建筑个性的同时，能有效提高建筑物质量，提升建筑物的安全性、舒适性和耐久性，节约大量的维修成本和运营成本，并最大程度地达到节能降耗，达到降低环境污染、绿色环保的目的，促进住宅建筑工业化的大发展。

[1]潘云波，吕建民，梁晓军.我国住宅建筑工业化发展浅析[J].中州建设.2014（15）:78-79

[2]张正庭.浅谈在本市推进建筑工业化产业的几个问题[J].绿色建筑.2015(1):15-18

[3]刘浩强.建筑工业化推动建筑节能[J].砖瓦.2014(6):53-54

[4]龙玉峰，焦杨，丁宏.BIM技术在住宅建筑工业化中的应用[J].住宅产业.2012(9):79-82

[5]陈振基.住宅建筑工业化的适宜发展路径[J].墙材革新与建筑节能.2014(9):40-45

G322

B

1007-6344（2015）11-0063-04

张飞燕（1985-），女，浙江诸暨人，硕士，讲师，主要从事建筑工程方面的研究。

2015年浙江省金华市社科联课题《住宅建筑工业化研究——基于建筑全生命周期视角》（项目编号：Y203）