住宅工业化的探索与研究

张 英 鞠志祥

(苏州建设交通高等职业技术学校，苏州 215000)

过去的几十年中，城镇化的快速推进引领中国建筑市场爆发式增长，建筑规模持续扩大，各地房地产业特别是住宅产业已成为提高人民居住水平和国民经济的支柱产业．有数据显示，我国每年新建建筑面积高达20亿m2，消耗全球40%的水泥和钢材．从整体看，建筑行业仍属于劳动密集型产业，劳动生产率提高幅度不大，建设质量问题较多，整体技术进步也较缓慢．开发住宅产业化建造技术，“像造汽车子一样造房子”，已经成为国家和一些大型住宅开发企业寻求行业可持续发展，走向了生态、节能的选择［1］．

1 我国工业化住宅的发展历程

20世纪70年代初，我国开始了设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和墙体改革的“三化一改”，其最终目标是实现建筑工业化的高质量、高速度、高功效和低成本．为此，上世纪七八十年代，政府开始制定了一系列与住宅产业化相关的政策．随着城镇住宅建设的加快，房地产行业开始萌芽．在技术方面，最早是学习前苏联的大板房技术．这种技术有很多缺点，如抗震性能差;外墙易渗漏;保温、隔热、隔声效果差;造型过于单调等，因而预制装配技术逐渐被淘汰．

1998年，建设部住宅产业化促进中心成立，1999年，国务院办公厅转发建设部等八部委《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见》，要求加快住宅建设从粗放型向集约型的转变，推进住宅产业现代化，提高住宅质量．在这个文件中，第一次提出了住宅产业现代化的概念．在1998年-2005年间，住宅产业化促进中心陆续批准建立了几个国家级的住宅产业化示范基地——北新建材、天津二建、正泰电气、青岛海尔以及一个工业园．这些基地有产品、有技术，但由于存在技术的配套与标准问题、审批和验收的问题、成本的问题等，当这些住宅部品和技术推向市场的时候，遇到很多问题，多数开发商不愿意用．鉴于此，2006年6月，住宅产业化促进中心颁布了调整了国家住宅产业化基地的管理规定，将基地变成了三大类，除了保留原来的生产型基地外，新增加了两类:一类是试点城市，第一个住宅产业化试点城市是深圳市;另一类是住宅开发产业链的企业联盟，主要以房地产开发商为主．万科成为了第一个获得国家住宅产业化基地称号的房地产开发商．

万科集团于1999年成立了建筑研究中心，目的是为了实现集团提出的“走住宅产业化之路，像造汽车一样造房子”的目标．为此，万科做了大量的调查和研究，其研究成果对我国住宅产业化发展的方向具有重大意义．

2004年，万科集团成立了工厂化中心，该中心的首要任务是对包括预制混凝土结构(PC)、轻钢结构，以及钢结构的3种不同结构类型的工业化住宅实验楼进行研究．经过比较研究，最后选择了PC结构进行深化，并完成了1号工业化住宅实验楼的建造．选择PC结构，主要存在以下几个原因:首先我国木材和钢材资源并不很丰富，木结构和钢结构的住宅在我国的建造成本一直较高，应用于大规模的住宅建设是不经济也不现实的，而且，这两种结构形式在消防方面很难取得技术突破;其次，我国土地资源紧张，尤其是在城市，住宅要向高处发展，而木结构和钢结构更适合建造一些低层住宅、独户住宅，这不符合我国的住宅政策导向;第三，我国居民在住宅的选择上更乐于选择类似于砖石建筑的住宅，这使得预制混凝土结构(PC)运用在住宅体系上将会有更广阔的市场．

3 国外PC住宅的发展现状

在20世纪40年代末，以美国、英国、法国为代表的西方发达国家开始在住房建设和设计方面进行改革和创新，提出了建筑工业化的概念．但欧洲是非地震区，采用非抗震技术;而日本基本为强震区，对预制件的连接及节点的整体性能要求很高，结构主要受力构件柱、墙、梁等均直接预制或半预制，通过抗震性能可靠的连接方式形成整体结构，非结构主体受力构件如外墙板、阳台、凸窗、楼梯、空调板等也同时预制，与主体连接可靠，有很多的实际建筑经受住了强震的考验，连接做法对国内有很高的参考价值．

日本的PC结构体系主要有板式体系和框架体系．板式体系有:

(1)W-PC工法(壁式钢筋混凝土预制工法)． 它的特点是适用不超过5层的建筑，装配化程度极高，在垂直缝结合部主要采用钢筋焊接后混凝土填充;在水平缝结合部主要采用竖向套筒灌浆连接，高强度水泥砂浆填充;

(2)WR-PC工法(框架-壁式钢筋混凝土预制工法)． 该工法的特点是适用不超过15层;纵向采用柱、梁框架体系，横向采用剪力墙结构;垂直缝结合部采用钢筋焊接后混凝土填充柱或剪力墙;竖向水平缝结合部采用竖向套筒灌浆连接，无收缩水泥砂浆填充;

(3)R-PC工法(框架式或框筒式预制工法)． 该工法特点是适用于高层、超高层(最高已达200m)建筑，采用巨型框架或框架-核心筒;在垂直缝结合部采取钢筋焊接后混凝土填充;水平缝结合部采取竖向套筒灌浆连接，无收缩水泥砂浆填充．

对日本预制住宅市场的调研显示，最主流的结构体系是预制框架体系，经过几十年的发展，它已成为日本工业化住宅市场的主流．这是因为相对W-PC和WR-PC，R-PC更适合于高层住宅，其建筑容许高度较高，可以做14层以上的预制住宅．同时，R-PC结构也更适合于多样化、自由的平面布局需求．另外其成本低，空间灵活性大，容易与其他结构(比如RC或钢结构)组合成复合工法．除了这些技术原因，还有一个非常重要的原因是，框架结构的连接方式是最简单的．

4 我国PC住宅的现状

随着当前新兴的装配式混凝土结构的应用，结合国外的先进技术，适合我们自己本土化的装配式混凝土

2 万科的实践

结构建造技术正在逐步形成与发展．目前主要有全预制装配式住宅体系、半预制装配式住宅体系以及装配整体式混凝土住宅体系等［2］．

(1)全装配式住宅体系． 宇辉集团作为全装配式住宅的积极推进者，其预制构件包括剪力墙、梁、阳台、楼梯、凸窗、空调板等，楼板采用叠合式．剪力墙竖向连接采用浆锚式，预埋螺旋钢筋，竖向连接钢筋就位后灌浆，剪力墙、梁、楼板的配筋同现浇结构，竖向缝钢筋搭接后浇混凝土．预制构件均为平面构件，暗柱需现浇．采用该形式预制效率较高，但钢筋连接较麻烦．另外，管线、线盒在预制构件浇筑时已预埋，质量可靠，但后期如要修改较困难(如图1所示)．

图1 全装配式住宅

(2)半预制装配式住宅体系． 半预制装配式住宅体系特点是主体结构几乎为现浇，楼板为叠合楼板．我们通常讲的PCF工法就属于这种形式，主体结构的受力构件采用现浇，而外墙皮采用预制混凝土构件，不参与结构受力，作为外侧模板及外墙饰面．如比较典型的远大集成住宅，采用的是现浇外挂式．该体系采用等效现浇混凝土结构，结构体系为框架剪力墙结构，柱、剪力墙采用现浇，外挂墙板、阳台、楼梯、凸窗采用预制，楼板叠合(如图2所示)．

图2 半预制装配式住宅

(3)装配整体式住宅体系． 与宇辉集团公司的全装配式住宅相似的还有以万科为代表开发的装配整体式住宅体系．该体系采用PCF+PC相结合的工法．外立面、楼梯、内隔墙均已全部或大部预制装配;剪力墙竖向连接采用套筒灌浆，钢筋连接长度较短．而宇辉、中南集团等公司的预制体系中剪力墙竖向连接采用浆锚式，墙体下部预埋螺旋钢筋，钢筋搭接锚固长度较长，施工时要求更高．

从目前来看，国内高层住宅基本以剪力墙结构为主，以万科为代表的开发商参考香港及日本的相关做法，前期基本为现浇外挂式，主要预制构件为外立面及楼梯;目前逐步向PCF+PC的装配整体式转变;另外，像宇辉、中南集团等公司的全预制体系施工要求较高;远大的体系竖向结构构件为现浇，仅非结构构件进行预制外挂．目前各种体系均在努力优化连接方式，增加节点连接可靠性及施工效率，均向结构构件及非结构构件全预制的方向发展，同时优化施工工艺，以提高装配质量、效率及降低成本．

5 PC住宅发展面临的问题

自1999年国务院办公厅转发的《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见》至今十余年，住宅产业化的推进一直很缓慢，主要存在以下几个问题:

(1)标准、规范不健全． 我国现行《高层建筑混凝土结构技术规程》、《建筑抗震设计规范》等都不适应结构产业化的推广．目前，国家层面的装配式住宅标准并不多，尚缺乏一套关于装配式住宅的施工工艺、工法和安全规程的体系，不利于设计、审批、验收等各环节工作的开展［3］．

(2)关键技术存在瓶颈． 当前住宅体系采用剪力墙体系的较多，在借鉴国外先进技术的同时，一定要结合我国国情，尤其是在结构抗震性能方面．我国幅员辽阔，对于不同抗震区应有不同的标准和要求，这就引起了不同地区不同结构形式与之相应的预制构件连接、边缘构件钢筋设置的技术问题．《装配式混凝土结构技术规程》提出的“等同现浇混凝土结构的概念”，使得在装配式结构中钢筋的连接与传统的连接方法区别不大，不利于提高预制PC构件的生产效率，因此，现有的钢筋连接方式有待改进和提高．另外，由于PC构件是集中在生产基地加工生产养护成型后运至现场进行安装的，所以对施工过程中的机械化和自动化装备要求也在逐步提高．

(3)生产成本偏高． 由于采用PCF，将原来的填充砖墙改为钢筋混凝土预制墙，使单位面积的钢材量、混凝土用量、连接辅材及自重荷载都有所增加，必将导致工程直接费的增加．同时，预制混凝土构件作为工业产品进入施工企业，增加了前期研发费用、构件生产系统的投资、构件的养护、运输以及税收等，这些也将分摊到住宅的建造成本中;另一方面，我国的劳动力成本相对低廉，发达国家建筑人工费为建筑造价的50% ～70%，但我国人工费近年虽有所增加，但仍仅占28%左右［4］，这是制约目前PC住宅发展的深层次原因．

6 建议

PC住宅是我国住宅建筑发展的方向，一方面，只要人工费占建筑建造成本40%以上，不管是企业还是政府必须要寻求能最大程度节约人工费的生产模式;另一方面，出于对环境保护的要求，传统高消耗、低生产率的模式不再适应时代发展的需求，取而代之的是更环保节能的建筑产业化模式，因此建筑产业化是必然的．鉴于上述提出的当前在PC发展过程中存在的问题，笔者提出以下建议:

(1)加强政策扶持．国外如日本，国内如香港，他们在推广住宅产业化前期，政府在税收、财政等方面都提出了优惠政策，鼓励建筑走产业化的道路．目前，上海、北京等城市也出台相关鼓励政策，但全国范围内尚未普及;

(2)对现行的设计规范进行修改，尽快建立起一套与产业化住宅体系相匹配的设计、审批、生产、运输、安装、验收等的标准和规范;

(3)鼓励大型企业加大技术创新力度．对目前存在的关键技术瓶颈，以课题的形式进行技术攻关，同时搭建技术交流平台，扩大技术交流;

(4)高度重视人工费对建筑造价的影响．虽然目前我国的劳动力成本占总造价的成本未必很高，但近几年在大中城市已出现招工难的现象，对此，应提前做好准备，有计划地培养满足建筑产业化需求的工人，以适应发展的需要;同时也有利于促使传统高消耗、高耗工的施工模式逐步退出市场．

［1］许溶烈，金德钧．住宅产业化的探索与实践［M］．北京:中国建筑工业出版社，2010:12-14．

［2］虞星明．上海装配式建筑的市场前景［J］．建筑与装饰，2014(4):31-32．

［3］张传生．工业化住宅挑战传统建筑模式［J］．施工企业管理，2012(6):45．

［4］李 杰．当前住宅主体结构PC体系优劣分析与建议［J］．住宅产业化，2012(4):24．