德国装配式建筑发展情况与经验借鉴

卢求

一、德国装配式建筑发展概况

1.德国装配式建筑的起源

德国以及其他欧洲发达国家建筑工业化起源于1920年代，其推动因素主要有两方面：

社会经济因素。城市化发展需要以较低的造价、迅速建设大量住宅、办公和厂房等建筑。

建筑审美因素。建筑及设计界摒弃古典建筑形式及其复杂的装饰，崇尚极简的新型建筑美学，尝试新建筑材料（混凝土、钢材、玻璃）的表现力。在雅典宪章所推崇的城市功能分区思想指导下，建设大规模居住区，促进了建筑工业化的应用。

在1920年代以前，欧洲建筑通常呈现为传统建筑形式，套用不同历史时期形成的建筑样式，此类建筑的特点是大量应用装饰构件，需要大量人工劳动和手工艺匠人的高水平技术。随着欧洲国家迈入工业化和城市化进程，农村人口大量流向城市，需要在较短时间内建造大量住宅办公和厂房等建筑。标准化、预制混凝土大板建造技术能够缩短建造时间、降低造价因而首先应运而生。

德国最早的预制混凝土板式建筑是1926～1930年间在柏林利希藤伯格-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2～3层楼建筑。如今该项目的名称是施普朗曼（Splanemann）居住区。该项目采用现场预制混凝土多层复合板材构件，构件最大质量达到7t。

2.二次大战后德国大规模装配式住宅建设

二次大战结束以后，由于战争破坏和大量战争难民回归本土，德国住宅严重紧缺。德国用预制混凝土大板技术建造了大量住宅建筑。这些大板建筑为解决当年住宅紧缺问题做出了巨大贡献，但今天这些大板建筑不再受欢迎，不少缺少维护更新的大板居住区已成为社会底层人群聚集地，导致犯罪率高等社会问题，深受人们的诟病，成为城市更新首先要改造的对象，有些地区已经开始大面积拆除这些大板建筑。

3.德国目前装配式建筑发展概况

目前，德国的公共建筑、商业建筑、集合住宅项目大都因地制宜、根据项目特点，选择现浇与预制构件混合建造体系或钢混结构体系建设实施，并不追求高装配率，而是通过策划、设计、施工各个环节的精细化优化过程，寻求项目的个性化、经济性、功能性和生态环保性能的综合平衡。随着工业化进程的不断发展，BIM技术的应用，建筑业工业化水平不断提升，德国在建筑上采用工厂预制、现场安装的建筑部品愈来愈多，占比也愈来愈大。

各种建筑技术、建筑工具的精细化不断发展进步，小范围有钢结构、混凝土结构、木结构装配式技术体系的研发和实践应用。

小住宅建设方面，装配式建筑占比最高，2015年达到16%。2015年1～7月开工建设的住宅中，预制装配式建筑为8934套。这一期间独栋或双拼式住宅新开工建设总量较2014年同期增长1.8%；而预制装配式住宅同比增长7.5%，显示出在这一领域装配式建筑受到市场的认可和欢迎。

单层工业厂房采用预制钢结构或预制混凝土结构在造价和缩短施工周期方面有明显优势，因而一直得到较多应用。

二、德国装配式建筑的政策措施、发展建设研究

德国预制装配式建筑发展过程中，规模最大、最有影响力的当属预制混凝土大板建筑。

1.原东德地区的预制混凝土大板建造技术应用

由于二战后需要在短期内建设大量住宅，东德地区1953年在柏林约翰尼斯塔（Johannisthal）进行了预制混凝土大板建造技术的第一次尝试。1957年在浩耶斯韦达市（Hoyerswerda）的建设中第一次大规模采用预制混凝土构件施工。此后，东德用预制混凝土大板技术，大量建造预制板式居住区（Plattenbausiedlungen）。预制混凝土大板住宅的建筑风格深受包豪斯理论影响。

1972～1990年，东德地区开展大规模住宅建设，并将完成300万套住宅确定为重要政治目标，预制混凝土大板技术体系成为最重要的建造方式。这期间用混凝土大板建筑建造了大量大规模住区、城区，如10万人口规模的哈勒新城（Halle-Neustadt）。

在1972～1990年大规模住宅建设期间，东德地区新建、改建共300万套住宅，其中180～190万套用混凝土大板建造，占比达到60%以上，如果每套建筑按平均60平米计算，预制大板住宅面积在1.1亿平米以上。

住宅建设工程耗费了东德大量财政收入。为节约建造成本和快速建设，设计开发出不同系列厂品，如Q3A、QX、QP、P2系列。预制混凝土大板住宅项目大量重复使用同样户型、类似的立面设计。大板建筑规划形态僵硬、缺少变化，在老城区通常采用推倒重建模式，破坏了原有城市肌理。

大板建筑当时受到普遍欢迎。虽然大板建筑今天饱受诟病，但在当时大板住宅符合东德的社会意识形态，人人平等，整齐划一。预制混凝土大板技术建造的工业化住宅，功能基本合理，拥有现代化的采暖和生活热水系统，独立卫生间，比未更新改造的20世纪初期建造的老住宅舒适。由于得到东德政府的大量财政补贴，因而这种工业化住宅租金并不很高，受到当地居民的欢迎。大量新建居住区采用大板建筑，导致原有历史街区中的住宅吸引力下降，出租率低，租金无法支持建筑的维护，历史街区中的建筑逐渐破败。这种现象也导致政策制定者重新思考补贴政策，甚至开始尝试用预制技术进行老城历史建筑的改造更新。

1980年代以后，东德政府开始在一些城市的重要地区，尝试从规划和城市空间塑造方面，借鉴传统城市空间布局与建筑设计，打破单调的大板建筑风格。

2.原西德地区的预制混凝土大板建造应用

二次大战之后，原西德地区也用混凝土预制大板技术建造了大量住宅建筑，主要用于建设社会保障性住宅。1957年西德政府通过了《第二部住宅建设法》（II.WoBauG），将短期内建设满足大部分社会阶层居民需求的、包括具有适当面积、设施、可承受租金的住宅，作为住宅建设的首要任务。混凝土预制大板技术凭借其建设速度快、造价相对低廉因而也在西德地区有大面积应用。

西德地区有大量预制大板建筑，虽然在总建设量中占比不高，但总量估计也有数千万平米。

3.德国装配式建筑的标准规范

德国建筑业标准规范体系完整全面。在标准编制方面，对于装配式建筑首先要求满足通用建筑综合性技术要求，即无论采用何种装配式技术，其产品必须满足其应具备的相关技术性能：如结构安全性、防火性能，以及防水、防潮、气密性、透气性、隔声、保温隔热、耐久性、耐候性、耐腐蚀性、材料强度、环保无毒等。同时要满足在生产、安装方面的要求。

企业的产品（装配式系统、部品等）需要出具满足相关规范要求的检测报告或产品质量声明。

单纯结构体系，主要需满足结构安全、防火性能、允许误差等规范要求；而有关建筑外围护体系的装配式体系与构件最复杂，牵涉的标准最多。

4. 工业化预制建造技术的优缺点

工业化预制建造技术的优点：

工业化预制建造技术的优点是大量建造步骤可以在厂房里进行，不受天气影响，现场安装施工周期大幅缩短，非常适用于每年可以进行室外施工时间较短的严寒地区。另一方面优点是建筑构件部品在工厂加工制造，利用机械设备加工制造，工作效率高，精度和质量有保障。

工业化预制建造的缺点：

成本高。在预制建筑出现的初期，工业化建筑产品成本低于传统古典建筑。而今天用预制混凝土大板形式建造的住宅和办公大楼的成本通常高于常规建造技术建造的建筑物。原因∶ 钢筋混凝土墙比砌体墙更贵。预制梁、板结构上大都是简支梁而非连续梁，因而需要较多的用钢量。此外，预制件的连接点通常复杂，连接元素有些须采用昂贵不锈钢材料。如果使用了保温夹芯板构造，节点更加复杂，大板缝隙的密封处理也会导致额外的费用。大体量的预制板的运输导致更高的运输成本。

缺少个性化。工业化预制建造技术的缺点是任何一个建设项目，包括建筑设备、管道、电气安装、预埋件都必须事先设计完成，并在工厂里安装在混凝土大板里，只适合大量重复建造的标准单元。而标准化的组件导致个性化设计降低。

三、德国装配式建筑的发展对中国的借鉴

1.预制混凝土大板建筑的经验教训

德国早期预制混凝土大板（PC）建造技术的出现和大规模应用，主要是为解决战后时期城市住宅大量缺乏的社会矛盾。用预制混凝土大板建造的卫星城、城市新区深受20世纪初以《雅典宪章》为代表的理想主义现代主义城市规划思潮的影响。

《雅典宪章》试图克服工业城市带来的弊病，摒弃建筑装饰，用工业化的技术手段，快速解决社会问题，创造一个健康、平等的社会。但人类社会是非常复杂的，城市发展更是复杂的，由于当时的规划指导思想的局限性，建筑过分强调整齐划一，建筑单元、户型、建筑构件大量重复使用，造成这类建筑过分单调、僵化、死板，缺乏特色，缺少人性化。有些城区成为失业者、外来移民等低收入、社会下层人士集中的地区，带来严重的社会问题，近年来部分项目被迫大规模拆除。

2.德国的教训对中国的借鉴与思考

中国城市建设的高潮已过去，大量城市建筑需求量接近饱和，没有依靠混凝土大板技术快速大规模建设住宅的需求；推动德国混凝土大板建筑大规模应用的另一个因素是以雅典宪章为代表的早期现代城市规划与现代建筑指导思想，发达国家对此经过深度反省、已基本放弃。因此推动德国当年混凝土大板建设的两大动因在当今的中国社会都不存在。

混凝土大板建造体系在人性化城市空间塑造、个性化建筑表现、建筑成本控制、建筑构造技术问题解决等方面都存在严重不足，这是混凝土大板体系今天在德国被抛弃的根本原因，这点值得我们深思。中国不应盲目推广混凝土大板建设体系。特别不应为了追求预制率水平而推广混凝土大板建设体系。

3.德国建筑工业化发展趋势

今天德国的建筑业突出追求绿色可持续发展，注重环保建筑材料和建造体系的应用。追求建筑的个性化。设计精细化。由于人工成本较高，建筑业领域不断优化施工工艺，完善建筑施工机械、包括小型机械，减少手工操作。建筑上使用的建筑部品大量实行标准化、模数化。强调建筑的耐久性，但并不追求大规模工厂预制率。其建筑产业化体现在：

工厂化：大量构件、部品在工厂生产，减少现场人工作业、减少湿作业。

工具化：施工现场减少手工操作，工具专业化、精细化。

工业化：现代化制造、 运输、安装管理，大工业生产方式。

产业化：BIM系统的全面应用，全行业，全产业链的现代化，工业4.0模式。

建造技术方面：

办公和商业建筑的建造技术以钢筋混凝土现浇结构、配以各种工业化生产的幕墙（玻璃、石材、陶版、复合材料）为主。

多层住宅建筑以钢筋混凝土现浇结构和砌块墙体结合，复合外保温系统、外装以涂料局部辅以石材、陶板等为主。

联排及独立住宅则有砌体、木结构、少量钢结构常规建造体系，以及工业化生产预制砌体、预制木结构全精装修产品。

工业厂房、仓储建筑成本控制严格，以预制钢结构、混凝土框架结构，配以预制金属复合保温板、预制混凝土复合板居多。

建造体系的选择：经济性、审美要求、施工周期、功能性（防火、隔声、维护、使用改造的灵活性、热工舒适性……）、环保与可持续性等方面的综合考量是选择何种建造体系的关键。

大部分装配式建筑，由于重复大量使用相同构件，容易出现单调、廉价的感觉。但通过精细化设计，利用预制装配式构件，也能够建设个性鲜明、较高审美水平的建筑。

4.德国经验对中国的借鉴与思考

中国推广装配式建筑最主要的目的应是提高建筑产品质量、提高建筑的环保和可持续性。建筑产业化的发展方向应该是工厂化、工具化、工业化、产业化的全面推进。特别应该大幅提高建筑材料、部品、成品的质量标准要求，和生产、建造、安装过程中的环保要求。应因地制宜选择合适的建造体系，发挥建筑工业化的优势，达到提升建筑品质和环保性能的目的，而不是盲目追求预制率水平。