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像搭积木一样盖房子?“装配式建筑”就在你身边 | 科学加
发布时间:2021-03-23 来源:

像“搭积木”一样盖房子?装配式建筑的快速发展,正在让建筑师们梦想成真。但同时也面临着一些“中国式难题”>>>



撰文/记者 赵天宇  编辑/刘昭  丁林
新媒体编辑/吕冰心 校对/肖园

采访专家:
蒋勤俭(北京预制工程研究院院长)
任军(天津大学建筑学院教授、国家一级注册建筑师)
袁鑫(上海同基钢结构技术有限公司总工程师)



能像搭积木一样盖房子,是建筑师心中最美好的愿景。


如今装配式建筑的发展,正在让建筑师们梦想成真:随着建筑科学技术水平的不断提升,越来越多的装配式建筑正在拔地而起,不少省区市也开始加大推广扶持的力度,这种全新的建筑模式走入了大众视野。


通州区某工地,往日建筑工地上尘土飞扬、噪声刺耳、泥水横流的场景不见了,取而代之的是一组组正在“拼装”的工人。


这个总建筑规模20多万平方米、住宅1200余套的在建小区,采用的正是装配式建筑方法,不到一年时间内,大部分楼体建设已经过半,其中有几栋楼已经封顶了。


就在小区东侧600米的位置,同样是一座应用装配式建筑方法建设的住宅小区,已经建成6年。据了解,整个建筑群超过60%是装配式建筑构件,楼梯、阳台、部分内外墙约60%部件采用装有“电子芯”的预制板材拼装而成。


随着环保趋严和人力成本的不断上升,以及对施工工艺更加严格的要求,环保高效节能的装配式建筑,开始越来越多地走入公众视野,并上升为国家战略,进入快速发展时期。


但机遇与挑战往往并存,由于管理水平、工艺技术和市场规模等多方面原因,装配式建筑在国内也面临着不小的困难,甚至有水土不服的现象,遭遇的“中国式难题”亟待关注,未来发展依然面临诸多挑战。

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△2021年1月12日,江苏连云港,工人在东海经济开发区内一家建筑企业生产混凝土装配式建筑产品(图片来源/视觉中国)


材料:预制混凝土结构应用率更高



何为装配式建筑?简单来说,就是一种由预制品部件在工地装配而成的建筑。传统的工地施工,需要使用钢筋混凝土浇筑,有固定的周期和方式。而使用装配式建筑建造房屋,房屋构件在工厂里提前生产好,可以成套制造,然后运到工地组装起来就可以了。


根据结构划分,装配式建筑大致可以分为预制混凝土结构、钢结构和木结构三大类。根据住建部统计报告,2019年,预制混凝土结构占新开工装配式建筑比例为65.4%;钢结构占比为30.4%。从需求来看,预制混凝土结构主要应用在普通居民住宅楼,钢结构需求主要集中于商业地产及大型场馆等公建领域。


相对于装配式混凝土建筑而言,装配式钢结构建筑由于没有现场浇筑点,所以往往安装更快;由于钢材料的特性,所以抗震性能更佳;此外,钢结构还具有梁柱截面小、重量轻、造假者低、可回收利用度高等优点。


不过钢结构的装配式材料,现阶段也有不少劣势,这也是应用率不如预制混凝土结构的重要原因。北京预制工程研究院院长蒋勤俭介绍说,我国钢结构在住宅方面使用较少,重要原因就是外墙技术不过关,隔声效果不佳。如果安装技术不过关,或者处理不当很容易出现开裂、变形等问题。


针对这些问题,相关科研单位也在积极研发当中。北京预制工程研究院的团队,目前已研发出装配式轻质混凝土复合外墙板技术。这种技术使用混凝土外墙挂板制成钢结构建筑外墙,可以很好规避传统钢结构建筑的问题。目前这种新材料已经在丰台区成寿寺地区的新建住宅楼当中使用。

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△建设中的国家速滑馆,采用的正是装配式结构(供图/蒋勤俭)


施工:构件连接是关键



无论是混凝土结构还是钢结构的建筑板,运送到工地以后,就进入了组装阶段。以预制框架结构为例,首先进行的是一层施工,接下来吊装过程,依次是立柱、主梁、次梁和楼板。预制构件吊装结束后,绑扎连接部位钢筋,最后进行节点和梁板现浇层的浇筑。


“整个过程当中,难度系数最高的就是预留钢筋与套筒的对比、衔接过程。”蒋勤俭告诉记者,构件连接部位是装配式混凝土结构最薄弱的环节,处理不当就会造成安全隐患,还可能发生渗漏等问题。


不过他也给公众吃了一颗定心丸。据蒋勤俭介绍,目前混凝土结构的装配式建筑,技术上已经比较成熟,只要按照正规的装配式建筑要求规范施工,工程管理到位,出现质量问题的概率很小。


此外为了减少施工错误,更好地提高施工速度,目前不少装配式构件都标配了类似身份证的ID号码。例如北京市住宅产业化集团生产的构件上,就记载有原材料信息、工程信息、操作人信息等,有效提升了构件产品的品质。

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△施工中的装配式停车场(供图/蒋勤俭)


优势:节能环保与产业未来



与传统的建筑方式相比,装配式建筑实现了“五节能一环保”,即节水、节能、节时、节材、节地和保护环境,可以大幅度减少建筑垃圾的产生。


首先是省人:装配式建筑降低了劳动者的工作密度和强度,自然也就减少了工人数量,比如说传统的建筑工地需要10个工人,那么装配式建筑可能只需要7个人甚至更少。


在一二线城市工人成本不断上涨,劳动力资源短缺,年轻人“宁愿送快递,不愿去工地”的大背景下,装配式建筑的优势不言而喻。


其次是环保:住建部曾对13个装配式混凝土建筑项目进行跟踪调研,统计分析表明,装配式建筑相比现浇建筑,在建造阶段可以大幅减少木材模板、保温材料、抹灰水泥砂浆、施工用水、施工用电的消耗,并减少80%以上的建筑垃圾,同时减少碳排放和对环境带来的扬尘和噪声污染。


第三是高效:装配式建筑可以显著提高生产效率。工厂生产不受恶劣天气等自然环境影响,施工机械化和自动控制程度高,构件加工工期更为可控,比现浇方式可综合缩短工期25%~30%,“三天一层楼”也就不足以为奇。


第四是质量可靠:传统的工地现场浇筑楼板,因建筑工人技能水平差异,楼板质量参差不齐,后期出现危房也不足为奇。而工厂预制的构件,由于是在流水线上施工,又大多是机械化控制,操作规范,产品质量也更好。


在上海同基钢结构技术有限公司总工程师、徐汇区钢结构学会会长袁鑫看来,考虑劳动力减少和重体力劳动意愿的降低,装配产业化建筑代表着未来的方向。在工业装配化领域,随着技术体系的逐渐成熟,钢结构应用比重将越来越大,未来拥有广阔的发展空间。

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△首开装配式建筑模拟示意图(图片来源/首开集团)

困境:面临“中国式难题”



随着技术的发展和成本的降低,数据显示,未来10年中国装配式建筑的市场规模将累计达到2.5万亿元甚至更高,市场发展空间十分巨大。


然而另一个耐人寻味的现象是,2020年,全国建筑行业市场规模已经突破20万亿,装配式建筑尽管快速发展,但总体占比依然不足10%,属于小众规模。


在市场选择上,记者在调查过程当中也发现,北京、上海、深圳等一线城市当中,在商品房领域,大多数开发商都比较谨慎,在二三线城市当中更是难觅踪影。

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△国内装配式建筑新增面积和增长率(数据来源/住房和城乡建设部)

普通公众对于装配式建筑的印象也不怎么好,持有“楼体薄”“抗震差”“造价低”等认知的不在少数。一些热门网络平台上甚至有专门的话题,讨论装配式建筑的小区该不该购买,持反对意见的亦不在少数。


快速发展的装配式建筑,正在遭遇“中国式难题”。


这道难题除了表现在企业和公众态度上,也体现在成本上。与传统现浇比较,装配式建筑施工虽然减少了内外墙抹灰、钢筋模板制作和砌墙的成本,但预制构件的生产、运输及安装成本却居高不下。


尤其是运输成本,由于目前市场规模还不够大,对于三四线城市来说,本地区无法找到就近的构件生产厂,不得不跨区域调配,甚至是远距离运输,自然价格不菲,同时也牺牲了大量的时间成本。


这样一来,装配式建筑非常容易陷入一个死循环的状态:成本高—没人用—没法规模化—无法凸显成本优势—没有竞争优势—更加没人用。


破解:提高认知非常重要



统计数据显示,西方发达国家装配式建筑普及率已经超过70%,甚至超过90%,但在国内在这个数字依然在10%左右徘徊。装配式建筑为何在中国“水土不服”?蒋勤俭认为,问题的根结,还是在于先进建造工艺,与落后的工业水平之间的矛盾。


他解释说,装配式建筑对于工期、进度、管理要求非常严格,是一种更加现代化的施工模式,普遍适用于工业水平达到一定程度的西方国家。而国内很多工地,管理上依然比较粗犷,到了一些中小城市,甚至出现边设计、边施工的情况,工期毫无保障,自然也就不适用于流水线一样的装配式建筑模式。


因此,发展装配式建筑,推进建筑业转型升级,除了政策层面上的支持以外,包括人才等诸多因素在内,施工方的管理水平、建造水平也需要同步提升。政府部门除了出台政策以外,也应该在研发上做文章,主导整合研发力量,加大科研投入

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