浅议装配式建筑

2021-06-15程晓珂

中国建设信息化 2021年10期

文｜程晓珂

2014年以来，国家连续出台多项重要政策文件和行业标准，推进装配式建筑发展。装配式建筑是用预制部品、部件在工地装配而成的建筑，是建筑工业化的主要特征之一，对助推绿色建筑发展、提高建筑生活品质、促进建筑业转型升级具有重要作用。本文从建筑行业发展及新型建筑、装配式建筑定义及特征、装配式建筑与传统现浇建筑对比、装配式建筑分类四方面详细介绍装配式建筑，深入解读装配式建筑，判断行业未来走向，为企业战略性布局提供指导。

一、建筑行业发展及新型建筑

1.建筑工业化

建筑工业化是指通过工业化的手段来发展改善建筑业，用于替代传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式，最终实现设计标准化、生产工业化、施工装配化、装修一体化、管理信息化，达到提高建筑行业的劳动生产率、用机械代替人力、加快建造速度、降低工程成本、提高工程质量的目的。其中，装配式结构与信息化管理是建筑工业化的两个关键性特征。

2.智能建筑

智能建筑是指通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户需求进行最优化组合，从而为用户提供一个高效、舒适、便利的人性化建筑环境。智能建筑是集现代科学技术之大成的产物，其技术基础主要由现代建筑技术、现代电脑技术、现代通讯技术和现代控制技术所组成。智能建筑是建筑工业化发展的高级阶段，处于建筑工业化4.0阶段。

3.绿色建筑

绿色建筑是指在全寿命周期内，最大限度的节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。绿色建筑要符合住房和城乡建设部以及各省住房和城乡建设厅所设置的标准，并依规定取得相应的绿色建筑标识。装配式建筑是绿色建筑的典型代表，具有节能、节水、节材等显著特点，能大幅度减少建筑垃圾、保护环境，强调了可持续发展的绿色建筑理念。建筑采用装配式施工工艺是评价其是否为绿色建筑的加分项。绿色建筑旨在强调降低建筑物能耗和对环境的负荷，是伴随建筑工业化发展而诞生的建筑理念。

4.被动式建筑

被动式建筑是指不依赖于耗能的建筑设备，而完全通过建筑自身的空间形式、围护结构、建筑材料与构造的设计来实现建筑节能的方式。例如利用太阳能提供室内热能，利用遮阳、墙体隔热、自然通风等设计降低室内温度等。冬季，白天将风口打开，在太阳的热作用下形成空气热循环运动，提高室内温度；夜晚关闭风口，贮热体释放热量，室内形成内部空气对流。夏季，关闭风口，打开建筑北墙窗口，凉爽的空气进入，在热循环运动的作用下加快室内通风并降低室内温度。被动式建筑是绿色建筑的一种形式。

表1 建筑工业化发展历程

5.建筑产业现代化

建筑产业现代化是以绿色发展为理念，以住宅建设为重点，以新型建筑工业化为核心，广泛运用信息技术和现代化管理模式，将房屋建造的全过程联结为完整的一体化产业链，实现传统生产方式向现代工业化生产方式转变，从而全面提高建筑工程的建造效率、效益和质量。建筑产业现代化关注的是整个建筑产业链的产业化，装配式建筑是实现建筑产业现代化的最主要的途径和构成。

二、装配式建筑定义及特征

装配式建筑是指用工厂预制构件在工地装配而成的建筑。装配式建筑是工业化程度较高的建筑，建造方式一般采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工和一体化装修，把传统建造方式中大量的现场作业转移到工厂进行，是一种可实现建筑产品节能、环保的新型建筑生产方式。此外，装配式建筑的建造方法以拼接安装为主，整个建造过程就像搭积木一样，有利于拆卸重装和回收利用，在建筑拆迁和资源化利用等方面优势明显，发挥了全生命周期的价值最大化。

表2 装配式建筑的主要特征

表3 装配式建筑与传统建筑模式的比较

表4 装配式建筑相比现浇建筑的优点

表5 装配式混凝土建筑优劣势及应用

三、装配式建筑与传统现浇建筑对比

装配式建筑与传统浇灌式建筑相比，在施工周期、资源消耗、节能环保等方面占据优势，对助推绿色建筑发展，提高建筑生活品质和内涵，促进建筑业转型升级具有重要作用。

传统现浇建筑采用半手工操作，施工现场进行混凝土现浇，易产生大量废水、噪声与粉尘，造成水污染与粉尘污染。从浇灌定型到安装，耗时较长，严重影响施工速率。由于材料采购或进场验收环节把关不严、不同工人熟练度差别较大、施工现场管理不善等原因，建筑质量无法得到保证。浇灌过程中水泥、钢筋、木板等辅材消耗浪费严重，安装过程中人工作业量较大，因而存在着诸多安全事故隐患。

装配式建筑构件多在工厂依靠模具规模化生产，可控的工厂环境能较好的保证构件和部品质量，节约建筑材料，质量稳定可靠。运输至施工现场后，由专业化施工团队直接进行吊装与安装，人工作业量少、工程耗时短，相应的事故率也较低，因而装配式建筑拥有明显优势。

四、装配式建筑分类

装配式建筑主要有三种技术模式：装配式混凝土结构（PC，Precast Concrete）、装配式钢结构和装配式木结构，三大技术自成体系，各有优势。

1.装配式混凝土结构

装配式混凝土结构是以预制混凝土构件为主要部品部件，经装配、连接，结合部分现浇而形成的混凝土结构。PC构件是指在工厂中标准化加工生产的混凝土制品，主要产品有预制PC墙板、折叠楼板、楼梯和叠合梁等。装配式混凝土结构广泛应用于量大面广的多层、小高层办公楼、住宅建筑。由于与传统应用较广的现浇混凝土结构一脉相承，因此是目前装配式建筑三大结构体系中推广最顺利、覆盖范围最广的一种。

表6 装配式钢结构建筑优劣势及应用

表7 钢结构产品表

表8 装配式木结构建筑优劣势及应用

2.装配式钢结构

装配式钢结构是由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件，各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构，同时采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。装配式钢结构具有强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强等优势，适宜建造大跨度和超高、超重型的建筑物，包括大型工业厂房、楼房、写字楼、公路铁路桥梁、海洋石油钻井平台等，是装配式建筑的重要结构之一。根据产品种类不同，钢结构可以分为重型钢结构、空间大跨度钢结构和轻型钢结构，其中轻型钢结构在我国发展迅速、市场成熟，广泛应用于工业厂房等领域。

3.装配式木结构

装配式木结构是集传统木结构建筑材料和现代加工、建造技术于一体的建筑方式，其中木结构构件是将木材经过层压、胶合、金属连接等工艺处理，形成性能远超原木的建筑结构。由于木材本身具有抗震、隔热保温、节能、隔声、舒适性等优点，加之经济性和材料的随处可取，在国外特别是美国，木结构是一种常见并被广泛采用的建筑形式。然而，由于我国人口众多，房屋需求量大，人均森林资源和木材贮备稀缺，木结构并不适合我国的建筑发展需要。此外，我国《木结构设计规范》明确规定木结构建筑层数不能超过3层，并且对最大长度和面积做出了限制。近年来出现的木结构大多为低密度高档次的木结构别墅，主要是为了迎合一定层面的消费者对木材这种传统天然建材的偏爱，行业整体体量较小。