杨晓川YANG Xiao-chuan曰钱乔峰QIAN Qiao-feng曰汤朝晖TANG Zhao-hui
（华南理工大学建筑设计研究院，广州510000）
摘要院进入二十一世纪，“安全高效、绿色环保”越来越成为衡量建筑设计水平高低的重要指标，随着全国建设工作会议上“建筑产业现代化”的明确提出，新型建筑工业化以其迫切的需要和可持续发展的潜力重新走入国内建筑界的视野。在建筑产业化的革命中，预制装配这种建造方式重新进入到工程实践中，因此，针对这种新型建筑技术所对应的建筑作适应性的探讨，是文章关注的问题。
教育期刊网 http://www.jyqkw.com
关键词 院可持续发展；建筑产业现代化；新型建筑工业化；预制装配式建筑；适应性
中图分类号院TU111.3 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0078-05
0 引言
这是建筑产业现代化的时代，“安全高效、绿色环保”的目标已经成为全社会发展的共识，传统的混凝土全现浇结构无法适应时代的发展，不久的将来，必将被新型建筑工业化所取代。过去，由于材料技术水平的限制，人们对预制装配式建筑的质量和适应性存在疑虑和误解，但是，随着新材料新技术的运用以及管理水平的显著提高，我国现阶段的预制装配式建筑又重新迈出发展的步伐。因此，在这个历史性的机遇面前，笔者希望通过对新时期预制装配式建筑的特点总结及其适应性探究，为建筑产业化进程提供理论性的支持。
1 概念解析
建筑产业现代化，是以绿色发展为理念，技术进步为基础，信息技术和工业化深度融合为手段，运用先进适用的建造技术和科学的管理方法，对建筑全产业链更新、改造和升级，实现传统建造方式向现代工业化生产方式转变，从而全面提升建筑工程的质量、效率和效益。
新型建筑工业化是建筑产业现代化的基础和核心，它是指采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理的生产方式。新型建筑工业化并不只是装配化，而是现代科学技术和现代企业管理的融合叠加，即“新型建筑工业化（生产方式）=现代科学技术（生产力）+现代企业管理（生产关系）”。
预制装配式建筑，是指建筑的全部或部分构件在工厂进行预制，运输到施工现场，通过可靠的安装方法建造而成，具备一定使用功能的建筑物。发展预制装配式建筑是新型建筑工业化的重要环节。
2 国内外发展状况
17 世纪，英法等国家开始了建筑工业化道路的最初探索，20 世纪50 年代，二战客观上促进了欧洲国家建筑工业化的大力发展，积累了大量实践经验，并针对预制装配技术研制了成熟的行业规范和技术准则。美国在20 世纪初成立了预制混凝土协会（PCI），长期致力于装配式建筑规范和标准的制定，一直推动着建筑工业化的发展，取得长足的进步。日本的建筑工业化水平世界领先，在预制装配式住宅的建设上取得了空前的发展，它结合自己的实际建筑环境，将装配式建筑的理念成功引用至高层和超高层建筑的防震设计中，取得了卓越的成绩。
相比之下，国内建筑工业化水平比较落后，行业规范和技术标准还处于匮乏阶段。我国开展工业化建筑的探索时间并不晚，从20 世纪50 年代开始到80 年代，各种预制屋面板、空心楼板、屋面梁已经在住宅的建设中得到广泛应用（据不完全统计，到1985 年全国预制装配式建筑比例已占所有建筑量的35%），但是进入90 年代，我国在预制装配这个领域的研究和实践几乎为零，预制装配逐渐被全现浇结构所取代。直到21 世纪，现浇施工方式所造成的环境污染、噪声影响、资源浪费、施工危险等弊端逐步显露，中国建筑业界和相关部门才重新开始重视预制装配式建筑的发展。
3 新时期预制装配式建筑的特点
3.1 技术创新
预制装配式建筑的技术创新并不是单一技术的创新，而是集成建造技术的系统创新，它包含了主体结构的创新、装饰装修的创新和设施设备系统的创新，并综合体现在建筑设计、工程质量、工期控制、经济效益和环保节能等方面：
3.1.1 建筑设计方面
设计理念先进，兼容性强。建筑构件在工厂进行预制并运输到施工现场进行装配，可以最大程度实现钢结构、混凝土、新型材料的复合化施工，是一种符合现代建筑设计理念的生产方式。
结构体系灵活，可变性强。实现支撑结构和填充体系的彻底分离，保证支撑体的耐久性和填充体的可变性，有利于使用者在实际使用时进行改动和调整，一改以往建筑承重墙多、分隔死、开间小、空间无法灵活分割的缺点。
模数控制生产，工业化强。将建筑分离成支撑体系和填充体系，两种体系又各自拆分成不同部品构件进行标准化设计生产，这种方式有利于标准化的建筑空间和建筑立面的大规模重复性生产建造。
设施设备系统一体化设计。在设计过程中，水、空调、新风、暖气、电气等设备管道预设同步进行，从而减少设计缺陷和返工次数，极大提高设计效率，同时保证设备管道的质量控制水平更高，有利于房屋舒适度和洁净度的营造。
实例分析：中粮万科长阳半岛五裕地块项目，位于北京市长阳镇，地上部分采用预制混凝土装配整体式剪力墙结构，产业化楼建筑面积约9 万平方米。项目工业化预制率达到61%，外墙、内墙、阳台、叠合、挑板、防火隔墙、外挂板、楼梯、梯梁、女儿墙等十种构件都采用预制方式；建筑设计采用业内先进的设计理念，如24 小时新风负压系统、横向排烟系统等内装部品化集成技术、SI 内装分离与线管几成技术等；深化设计阶段更是采用三维手段协同设计，以确保准确快速落实设计方案，并最终保证此预制项目的实施质量。
3.1.2 工程质量方面
材料性能和构造水平提高，抗震性强。采用新型轻质材料，在隔声耐火、保温隔热、防腐防潮等方面具有优越的物理性能，同时由于构造水平提高和自重减轻，建筑的抗震性能也显著增强。
工业化生产建造，整体性强。预制手段机械生产的建筑构件，通过一体化的控制方式，在专业指导下使用可靠的连接方式进行安装，能够最大程度保证建筑整体性能。装饰效果优良。预制外墙板使用各种饰面进行预先处理，配合建筑设计预嵌瓷砖、石材、清水模等；预制内墙质量控制更加方便且外观优良，无需经过再粉刷的程序即可做装饰工程，从而保证了质量和效果。
3.1.3 生产效率方面
预制构件采用机械化方式进行生产加工，现场只须对构件节点进行浇注，这样的施工方式大大减少了现场工作量和施工难度，可同时进行交叉作业，遇到雨雪天气也可不用停工，节约工期，保证施工进度，节省投资，降低施工成本。
实例分析：位于北京回龙观019 地块的住宅及商业金融项目2 号楼，是北京住宅产业化基地的实验点。在全装配环节，每层楼的用工人数从42 人降低到28 人，综合测算节省了33%的用工量，其中混浆工这个工种已经完全不再需要，钢筋工的人数降低了53%，最终完成精装修的时间比运用传统工法的楼栋快了一个月。
3.1.4 经济效益方面
在西欧、北美和日本，预制装配的生产方式与传统建筑方法相比，可节约人工约25%-30%，降低造价约15%-20%。现在国内由于预制装配建筑仍处于摸索阶段，受生产技术、生产规模等因素的影响，预制率较低（仅为15%-20%），其建设成本仍略高于传统现浇建筑。但是，从住宅全生命周期角度来分析，装配式住宅由于其能耗、管理、维修成本的降低，能有效节省消费者后期费用支出。因此，综合来看，预制装配式建造方式在建筑经济性上拥有更广阔的发展潜力。
实例分析：万科集团在上海所开发的新里程项目、金色里程项目、四季花城项目、金色城市项目以及北京假日风景项目都采用了工业化生产的方式，根据这五个项目的成本估测数据，可得到建安成本和使用成本的工业化增长率。根据此工业化增长率对南京某一处传统住宅（103m2）进行工业化假设，将工业化住宅与传统住宅建造成本进行对比（详见附表1 和附表二）。传统住宅建安总成本为528390 元，使用费用50 年为306231 元；工业化住宅建安总成本为580302 元，使用费用50 年为254833 元。现阶段成本总和两者相近，但是未来工业化住宅经济效益还有非常大的提升空间。
3.1.5 环保节能方面
预制装配所产生的噪音、烟尘和垃圾远低于现场施工，对周围环境的影响降到最小。工业化的设计和施工节省了大量现场的模板和脚手架，减少了木材使用量，在降低造价的同时也保护了我国宝贵的森林资源。此外预制外墙和屋面板已经将保温隔水等防护层统一处理完毕，避免现场施工易破坏的情况发生，有效实现建筑使用阶段的节能。
实例分析：“小天城项目”位于长沙远大三路与远大城交汇处东北角，建筑面积18 万平方米，是全国第一幢以工厂化装配式方式建造的超高层钢结构可持续建筑。小天城的工厂化率超过90%，据项目工程测算，相比传统建造方式，节能80%，节水85%，节省混凝土60%，建筑垃圾甚至只有传统建造方式的1%。
3.2 管理创新
新型建筑工业化的目标是建立专业化、协作化的工程总承包队伍，在研发设计-构件生产-施工装配-运营管理等环节实行一体化的现代化的企业运营管理模式，从而可以整合优化整个产业链上的优质资源，使效率和效益最大化。（图1）
4 现阶段预制装配式建筑的适应性分析
综上所述，预制装配式建筑具有平立面规律性强、构件重复率高、多工种一体化施工可行性强、标准化快速生产、整体安全性能佳、综合效益高等突出特点，笔者根据预制装配生产方式在国内的现实应用情况，对其适应性建筑类型进行研究比对，总结如下：
4.1 住宅类建筑
从需求上分析：住宅是中国社会上需求量最大的建筑物类型，2010 年以来全国新建住宅年平均成交量维持在2.25 亿平方米水平，这需要一种快速、安全、可靠的生产方式来完成，以最大限度节约社会的劳动力成本和资源环境成本，运用预制装配技术可以实现这样的目标。
从实施条件上分析：建筑设计上，现代住宅趋向工业化的生产，住区楼栋标准化，户型单元模数化，公共交通核心模块化，内外墙部品构件工厂化，还要保证室内大开间和灵活分割的可能性；结构设计上，预制装配式框架、剪力墙结构体系和钢结构体系已经非常成熟，可以实现与现有结构的平稳衔接过渡；设备系统设计上，住宅内部设备管道单一重复，给水系统、排水系统、电气系统、通风系统和供暖系统等都可以使用部品生产和集成技术应用；这些都是住宅类建筑使用预制装配生产方式的有利条件。（图2）
4.2 车间厂房类建筑
从需求上分析：现今国内工业正处在快速发展的转型阶段，车间厂房类建筑应用广泛，需求量大，需要体现出工业建筑“快速施工，提高投资回报效率”的特点，很适合用预制装配的方式进行生产建造。从实施条件上分析：建筑设计上，车间厂房类建筑根据使用对象的不同，其跨度、进深和层高都有严格的等级和模数要求，其外立面风格简洁统一，无特殊性要求，非常适合进行模式化的预制部品生产；结构设计上，车间厂房主要采用排架结构体系和门式钢架体系等，其屋架梁、行车梁、天沟、屋面板均适合使用预制手段生产，在现场吊装就位后焊接将其连成整体结构便可快速安装，体现环保节能高效的现代化需求。（图3）
4.3 办公酒店类建筑
从需求上分析：现代酒店和办公楼是城市商务区中最常见的建筑类型，伴随信息时代的到来，智能化的建筑环境、人性化的建筑空间、可持续发展的建筑环境越来越成为社会一致的追求。因此，在这种建筑类型上运用新型工业化的生产方式，势必能极大促进现代城市商务区的规划和建设。
从实施条件上分析：建筑设计上，它以现代办公和居住功能为主，其房间开间、进深、层高需求以及外墙、门窗等部品尺寸都相对统一，而且这类建筑后期使用过程中房间大小或格局变动的可能性很大，使用工业化生产的预制装配轻质构件通过灵活的分隔方式可以轻松地实现；结构设计上，无论是普通框架结构或框架———核心筒结构，都属于预制装配施工方式的适用范围；设备系统设计上，预制装配技术在设计阶段就已预设完善设备管道，适合实现这类建筑中集成化的中央空调和新风循环系统。（图4）
4.4 医院类建筑
从需求上分析：现代医院作为延续生命、保护健康的重要场所,其整体医疗环境正日益受到人们的重视。医院需要洁净无污染的就医和治疗环境，预制装配建筑使用的各种新型材料有质量保证，可以确保建筑物安全无毒，对人体和环境无害，符合人类健康与环境再创造的综合利益。因此，在医院类建筑上应用预制装配技术，不仅有利于建筑微环境的营造，更有助于全社会节能环保事业的推进。
从实施条件上分析：建筑设计上，医院类建筑以诊室、病房、办公室等集中性的使用功能为主，尺寸固定，便于实现标准化控制；结构设计上，由于没有大跨度空间的特殊要求，普通预制结构体系便可基本满足使用需求；设备系统设计上，集成化的设备管道保证各系统的安全高效运行，有助于营造舒适的建筑内部环境。（图5）
4.5 学校类建筑
从需求上分析：学校是师生进行教学的重要场所，需要一个稳定、安全、舒适的建筑环境。装配整体式混凝土结构具有与现浇结构完全同等的整体性和安全性，同时由于建筑整体质量更轻，在抗震设防上处于更有利位置，现代化的管理方式也使它的质量监控也更加直观有效，因而适合运用在校园建筑上。
从实施条件上分析：学校类建筑结构简单，以普通课室、实验室、办公室、宿舍等使用功能为主，空间重复率高，立面构件统一，便于实现标准化的建筑设计。
近年来有一种特殊的学校类型吸引越来越多的社会关注，那就是在灾区或偏远地区建设的低成本学校。这类学校因客观原因的限制，只能用尽可能少的资金成本完成功能齐备、质量优良的建筑，同时还必须应对后期随时可能出现的功能置换甚至是异地重建状况。使用工业化预制装配技术进行建设，既能节约时间和成本完成设计施工，又能保证房屋质量，更能轻松解决使用功能变化或建造场地变化带来的问题，一举三得。以香港中文大学朱竞翔教授为代表的建筑师已经在这个领域取得了喜人的成绩，他的“轻质建筑”实践便属于新型建筑工业化的一种尝试。（图6）
5 结语
随着建筑业体制改革的不断深化，建筑规模的持续扩大，建筑产业现代化势在必行，这个趋势推动着新型建筑工业化在世界范围内持续发展。发展是个循序渐进的过程，需要寻找合适的建筑类型进行推广研究。基于对新型工业化建筑的特点研究，结合不同类型建筑的需求特点，通过对比研究，笔者认为，现阶段国内新型工业化建筑已经具备在住宅、车间厂房、办公酒店、医院和学校类建筑上应用的基本条件。
