装配式建筑的实践与思考

文/中国建筑设计院有限公司国住人居工程顾问有限公司 娄 霓 彭典勇 赵春婷 易国辉中国建筑设计院有限公司CSP研发推广中心 刘 刚

娄 霓，中国建筑设计院有限公司国住人居工程顾问有限公司总经理，教授级高级工程师

彭典勇，中国建筑设计院有限公司国住人居工程顾问有限公司室内环境设计研究中心主任，室内设计师

赵春婷，中国建筑设计院有限公司国住人居工程顾问有限公司建筑师，国家一级注册建筑师

易国辉，中国建筑设计院有限公司国住人居工程顾问有限公司高级工程师

刘 刚，中国建筑设计院有限公司CSP研发推广中心主任，教授级高级工程师

1 建筑产业化发展背景与问题

1.1 建筑产业化发展背景

我国建筑产业化发展大致经历了建筑工业化、住宅产业化、建筑产业现代化、装配式建筑等阶段[1]。

1956年5月，国务院颁布了《国务院关于加强和发展建筑工业的决定》，提出逐步实现建筑工业化的目标，以适应建筑规模的扩大和建设速度的加快，应对将来更加繁重的基本建设任务。该项决定开启了我国建筑工业化发展之路。

1995年4月，原建设部发布《建筑工业化发展纲要》，以促进建筑工业化发展进程，使建筑业尽快走上质量效益型道路，发展成为国民经济的支柱产业。

1999年，国务院办公厅颁发了《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》（国办发[1999]72号文），该意见作为一个纲领性文件，开启了我国住宅产业化的发展进程。同年，原建设部又颁布了一系列政策文件，涉及产品淘汰、住宅性能认定及评价、国家康居示范工程等配套政策。随后，围绕以上政策精神，于2000—2004年陆续出台产业基地、技术标准、节能省地等相关政策。

2013年12月，全国住房城乡建设工作会议明确了“促进建筑产业现代化”。2014年住建部颁布《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》，提出了“转变建筑业发展方式，推进建筑产业现代化”的发展目标。

2016年2月，《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》提出大力发展装配式建筑，“力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%，积极稳妥推广钢结构建筑。在具备条件的地方，倡导发展现代木结构建筑”。2017年3月，住建部《“十三五”装配式建筑行动方案》提出，到2020年全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上，其中重点推进地区达到20%以上。

1.2 实践中的问题

在建筑产业化探索实践过程中，产业环境的缺失始终是面临的最大困扰。

1）市场环境尚待成熟 当前建筑产业化发展是传统建筑业向制造业的转型。我国是最大的代加工国家，却不是最大的工业化国家，在精细工业化生产、制造方面还有欠缺；众多高端品牌都在我国代加工，还不能形成自主生产产业。原因在于国内没有形成市场需求，也缺乏相关研发创新动力。想让建筑业在国内真正做到理念变革和转型升级，成熟的市场环境是很重要的问题，包括品质价值、经济政策、劳动力问题等。

2）产业支持力度不够 目前装配式建筑正在大面积推广，政府和行业各层面也都意识到一体化整合的重要性，但真正要想在大部分项目上实现精细化设计和建造阶段的统一，这个过程至少还需若干年的发展，原因是产业支持力度还不够。在项目实施过程中，存在设计、施工、生产和后期运维等各阶段缺乏高效链接，设计思路与手段落后、执行规范条例教条、全流程管控手段缺失、创新技术进入市场缓慢等问题。因此建筑产业化是一项需要产业链各环节同步前行的系统工程，任何环节的落后都将造成发展速度的延缓和停滞。

3）行业整合平台缺失 现在的产业链在建筑业转型发展中亟待整合。我国传统建筑产业链模式从策划、规划、设计、施工直至生产采购为直线型模式。而建筑产业化对产业链提出了环绕型需求，很多原来置于后端的环节，在工业化模式下恰恰需要提到前端。另外一个明显的需求是产业链之间加强衔接的需求，工厂化制作的产品对现场安装提出更高的精度要求，对原来现场安装的部品提出工厂流水线安装的一体化组装要求，对质量监管的方式和流程也提出了系统化管理要求。这2个需求在现有产业链和监管模式下还无法实现完整的系统整合。

2 装配式建筑技术实践与思考

在建筑产业化领域，中国建筑设计院（以下简称“中国院”）研发团队长期开展技术研究和案例实践，对我国建筑产业现状和预期实现的发展目标进行了多维度的对应梳理，提出以下思考与总结。

2.1 装配式内填充体系技术实践与思考

2.1.1 实践案例

2008—2012年，中国院研发团队实践了国内第一个装配式内填充体系的项目案例——雅世合金公寓项目（见图1）。该项目是我国与日本在住宅领域进一步深化交流、合作开发的示范项目，由中国院负责该项目的组织实施和设计研发工作。日本的住宅产业化程度非常高，团队通过这个示范项目将日本的先进理念和技术在国内落地，实践了我国新型工业化建造模式，将结构体与内填充体系分离（SI），是我国装配式内填充体系的一次有益尝试。雅世合金公寓项目所实践的装配式内填充体系为我国装配式建筑体系的研发打下坚实基础，也证明了我国装配式住宅有良好的发展潜力。

同期，研发团队在我国经济欠发达地区兰州开展了装配式内填充体系的本土化实践，建设完成了兰州鸿运润园住宅项目（见图2）。该项目在室内装修的家具集成设计、设备设施成套设计、太阳能技术及智能化技术等精细化设计和集成化设计方面取得了可喜成果，并通过了国家住宅性能评定的3星级标准，申请了3项国家专利技术，为我国西北部建筑产业化发展进步做出了重要贡献。

图1 雅世合金公寓项目

图2 兰州鸿运润园住宅项目

图3 装配式内填充体系系统示意

图4 装配式收纳系统集成设计示意

2.1.2 对实践的思考

建筑内填充体系涉及的产品和部品种类繁多，而我国的内装部品又缺乏系统的顶层设计，标准化程度低，造成部品之间的可替换性差，接口多依靠现场的传统施工技术解决偏差和不兼容的问题，由此也带来了巨大的资源浪费及使用与维护成本的增加。对装配式内填充体系的探索正是基于上述问题的思考而开展的。

1）“装配”的概念 在工业化制造领域，装配是指将零部件按规定的技术要求进行组装，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程，装配始于装配图纸的设计。在建筑领域，中国院尝试用制造业的思维方式进行思考，提出装配的概念。因此，不能狭义地将装配等同于现场干作业。装配的实施过程至少还应考虑以下事项：①保证产品质量，延长产品的使用寿命；②合理安排装配顺序和工序，尽量减少手工劳动量，满足装配周期要求，提高装配效率；③尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率；④尽量降低装配成本；⑤组装并经过调试、检验使之成为合格产品的过程。

2）“系统化”的认识 系统化是指采用一定的方式，对已确定的产品或工艺进行归类、整理或加工，使其集中起来进行系统排列，以便于使用。在装配式内填充体系的实施过程中，顶层设计最为重要。中国院在关注技术体系的同时，尤其重视接口技术实施的可行性，并确保制造理念在设计与管理中贯穿始终。要将装配式内填充体系看作一个系统工程去实施（见图3）。在设计方案之初，要开展产业化技术选型工作，将产业链条中设计、制造、施工、运维等环节的技术体系在前期统一进行顶层设计，制定技术方案。良好的系统化思维和顶层设计可为后期的项目实施节约大量成本，避免不必要的工作反复带来资源与时间浪费。

3）“集成化”的认识 集成化是指把某些部品（或功能）集成在一起。集成化可实现空间、成本、人力的节约。例如，可将隔墙与收纳进行一体化集成设计（见图4），将分隔、收纳、装饰、布线等多种需求进行综合考虑并整体解决，并可降低成本、节约工期，实现空间完整性和功能多样性。但集成化的实施需要注意 “度”的把握，要实现集成度与灵活度的双重目标。因此在进行集成设计和部品选择时，既要考虑建造的便利性，还要考虑后期使用与维修更换的便利性，一方面需要设计师的系统化思考，另一方面需要有好的部品与产品支持。

4）建筑三分法 即建筑由三大部分组成，包括结构支撑体系、外围护体系和内填充体系（见图5）。在建筑中用于承载、传导、分解建筑自身和外部荷载的结构体统称为结构支撑体系；在结构支撑体外部，具有保温隔热、防风防雨、避雷防辐射、采光遮阳、装饰美化等功能的非结构支撑构件，因功能和设计需要而设置的挑阳台、凸窗、附加构件等统称为外围护体系；在结构支撑体、外围护体构筑的建筑空间内，为分隔空间而设置的墙体、隔断、天花等，为使用需要而安装的设备、管线、功能部品等，为舒适美观而添加的装饰部品等统称为内填充体系。

建筑的差异性让人们看到多样的建筑，也容易让人忽略差异中内含的共性。当从建筑构成、功能特性角度系统拆分、梳理建筑时，可清楚地看到建筑的三大部分既具有自身相对独特的功能要素，又具有各部分间相互依存的关联要素，缺一不可。

建筑三分法是对建筑进行研究、分解的一种分类体系，建筑作为一个完整的产品，结构支撑体系、外围护体系、内填充体系各部分既自成体系又不可分割。

5）精细化设计与集成化设计 由于装配式内填充体系的设计需要对传统设计理念提出变革，即向制造业的设计思维作转变，因此在设计中既要考虑目标需求，又要考虑最终的技术实现度。这2个目标可分别通过精细化设计技术和集成化设计技术实现。精细化设计着力于对需求目标的研究，把握设计细节，运用模数化、标准化、一体化的设计原则完善建筑各项功能（见图6）。集成化设计着力于对技术实现度的把握，通过解决部品接口、建造工法、系统关联等问题，实现建筑的正常运行。

图5 建筑三分法示意

图6 精细化设计案例示意

2.2 装配式建筑体系技术实践与思考

2.2.1 实践案例

2012—2015年，中国院研发团队实践了国内首个工厂化的装配式模块建筑体系——镇江港南路公租房项目（见图7，8）。该项目采用预制集成建筑模块进行建筑设计、生产与建造，其中预制集成建筑模块是根据标准化生产流程和严格的质量控制体系在模块组装工厂车间流水生产线上制作完成，其制作加工精度高，厨房、卫生间可标准化定制生产，管线系统高度标准化，室内精装修甚至清洁全部可在工厂完成，是一种较彻底的工业化、标准化建造技术产品，有效实现了建筑业与制造业的技术融合。

2013—2017年，研发团队还尝试了市场化的装配式集成技术体系——北京丰台泽信悦府项目（见图9）。该项目采用一体化设计理念，从设计初期就建立各专业的统一标准，有效保证了设计理念前后的一致性和完整性，实现了高品质设计质量；并提出了建筑产业化、建筑长寿化、品质优良化、绿色低碳化的“四化”目标，建立装配式集成技术体系（见图10）。项目采用装配式内装体系，实现设计的标准化与模数化，提高建造效率。

2.2.2 对实践的思考

1）“成品”的概念 在制造业领域，成品是指企业已完成全部生产过程并已验收入库，符合标准规格和技术条件，可按照合同规定的要求送交订货单位，或可作为商品对外销售（见图11）。房屋建筑是一种建筑产品，在建筑经济学中建筑产品的概念是指建筑业向社会提供的具有一定功能、可供人类使用，经过勘查设计、建筑施工、构配件制作和设备安装等一系列劳动而最终形成的产品[2]。

图7 装配式模块建筑体系工厂生产

图8 镇江港南路公租房项目室内实景

图9 北京丰台泽信悦府项目

产品是有标准的，与部品、部件、半成品有本质上的不同。当从完整的、可使用、可交易的产品角度审视、分析、界定建筑时，不难发现建筑也是一种产品，一种具有一定使用功能、具备必要使用条件、可使用、可交易的产品，这一结论界定了建筑的目的性、产品特性和商品属性。

很明显，在我国长期以来存在的毛坯房不是一个完整的建筑产品，不具备完整的建筑产品性能评定要素，只能叫做建筑半成品。从建筑半成品到成品之间存在资源浪费、产业结构不合理现象。为解决以上问题，中国院研发团队提出建筑成品论，即以建筑成品为研究对象，拆分梳理其制造过程中设计、生产、装配、运维等要素的关联性；用现代科技手段实现完整的建筑成品制造，并保证其科学性、实用性、安全性、多样性；强调建筑整体性、过程关联性和结果安全性。

2）“一体化”的认识 一体化是指多个原来相互独立的实体，通过某种方式逐步在同一体系下彼此包容、相互合作。建筑作为一个系统工程，一体化的概念是多维度的，其核心技术是顶层设计，即运用系统论的方法，从全局角度，对某项任务或某个项目的各层次、各要素统筹规划，以集中有效资源，高效快捷地实现目标。

在装配式建筑设计中，如何通过一体化理念的运用实现系统性的工程建设，显得尤为重要。例如，建筑方案设计如何与装配式建筑体系的选择相结合考虑，规划设计、景观道路设计如何与装配式建筑的施工堆放场地、运输道路、吊装机具设置等综合考虑设计，建筑立面设计如何与装配式结构体系的选择、构件加工设计相结合等问题，这些都需要通过一体化的顶层设计提前考虑。只有真正做到理念一致、功能协调、结构统一、资源共享、部件标准化，才能实现一个真正完整的装配式建筑项目，并且实现减少资源浪费、降低成本、提高质量的目标。

图10 装配式集成技术体系示意

图11 成品建筑示意

3 结语

如何实现“像造汽车一样造房子”？这不单单是农民工进入工厂，也不仅仅是引进先进设备的概念，这需要全行业的理念转变与统一。需要的不仅是建筑业与制造业的结合，更需要的是建筑业与制造业的融合，是一次建筑业的革命。在这个过程中，管理者与实施团队必须具有很强的大局观和协调能力，才能够保证项目顺利完成。希望通过中国院不断的思考与实践，能为我国建筑产业化的发展提供参考。

参考文献：

[1]修龙．装配式建筑的再认识[J]．城市住宅，2016（5）：10-13．

[2]黄如宝．建筑经济学[M]．上海：同济大学出版社，2009．