新型建筑工业化的特点和优点

新型建筑工业化的特点和优点浅析当前，住宅产业化在国家有关部门和各地企业的共同推动下正在走向成熟，尤其是新型住宅建筑工业化的发展，正在取得一些突破性的进展。回顾我国住宅产业化发展的历史，笔者觉得认识问题始终是影响这项事业推进的一个障碍，笔者之前曾就住宅产业化与建筑工业化的概念和关系问题做过一些探讨（详见《住宅产业》，2011年总第128期），希望对行业和企业发展有所帮助。对于新型住宅建筑工业化的特点和优缺点问题，之前也已经有大量研究和报道，本不想赘述，但觉得目前流行的一些说法还是有失偏颇，想补充一二，以资参考。住宅建筑工业化的概念，从广义上讲包含了住宅建筑领域所有具有工业化特征的建造方式。这些建造方式具有一定程度的共同特征，主要是：设计标准化：从建筑方案设计开始，建筑物的设计就遵循一定的设计标准，尽量做到建筑物及其构配件的模数化、标准化、材料的定型化。这在各国的建筑工业化发展过程中都作为一条重要原则在遵守。没有设计的标准化，就很难大规模重复制造和施工，就无法体现工业化生产的优势。但标准化并不是千篇一律，而是遵循一定的基本原则，比如节点构造标准化、结构形式体系化、强度等级化等，通过构配件的组合，以及细部设计的多样化，在标准化的前提下同样可以设计出丰富多彩的建筑物。一些人往往把标准化、模数化与多样化、个性化对立起来，这是不对的。构配件制作工厂化：这是建筑工业化的最显著特征。有了标准化的设计，构配件就有了一定规律，可以在保证差异的同时完成批量生产。建筑工业化是与建筑手工业施工（大量依靠不稳定的、缺乏培训的低素质工人作业）相对应的一种建造方式，在这种建造方式下，绝大部分工作在工厂而不是现场完成。所谓建筑物的工厂化率，主要就是指建筑物的构配件及其组合过程有多大成分是在工厂完成的，是衡量建筑工业化的主要指标。通过建筑构配件的工厂化生产，以及现场装配施工，建筑物的生产过程变得和组装汽车、家具一样符合工业化的要求。但是也应该看到，构配件的工厂化制作实际上包含了我们容易忽略的其他一些工业化施工手段，包括预拌混凝土（混凝土在工厂自动化生产完成，专业运输，专业泵送）、商品钢筋（钢筋加工大部分在工厂完成，专业化运输，专业化安装）、工具模板（机械滑模、成套组合工具模板等）等。如果把这些实施手段排斥在外，仅仅强调预制装配式一种方式，实际上是不全面的。施工专业化：建筑工业化的施工方法主要是构配件的组装，与传统现场施工方式有很大区别，必须由专业化的施工公司来完成。其基本特征是：机械化程度高并且使用一些专用设备；使用人工很少但工人素质要求高；施工的精细化程度高；施工速度快等等。现有的普通施工企业必须过改造，提升管理能力和工人的操作水平才能胜任工业化建造方式。一些传统施工企业习惯了使用低素质的工人，采用边干边改的方式建造工业化住宅，结果发现不但实施质量、工期不能满足要求，成本也比手工操作方式还要高，这其实是个误区。实施一体化：国外的成功经验表明，由于建筑工业化建造方式中设计、制造、施工各个环节联系非常紧密，非有一体化的实施很难实现技术经济性效果。因此目前发达国家成熟的建筑工业化公司通常都具备研究、设计、制造、安装的一体化能力，有的甚至自己就是开发商，主导工业化建筑的建设。我国在计划经济时期建造了大量的工业化住宅，与这一时期国家对资源进行统一调度的体制是分不开的。国内的一些企业已经开始尝试走一体化的路，但是受限于国家资质、体制、机制的制约，目前还不是很顺利。现阶段有的企业仅从自身环节考虑实施的方便性和成本，本身无可厚非，但是却增加了其他环节的难度，使得项目推进困难，这就需要有人来（如开发商、咨询公司）整体策划和推动。上述特点决定了新型住宅建筑工业化与传统施工方式有非常多的优点，主要是：设计简化：当所有的设计标准、手册、图集建立起来以后，建筑物的设计不再是像现在一样要对宏观到微观的所有细节进行逐一计算、画图，而是可以像机械设计一样尽量选择标准件满足功能要求。这和设计汽车的原理是一样的，没有人现在设计汽车时把所有的细节计算一遍，那将是巨大的浪费。至于建筑的艺术美学效果，完全可以通过构配件的组合以及新材料、新工艺的使用而变得丰富多彩。施工速度快：由于构配件采用工厂预制的方式，建筑过程可以同时在现场和工厂展开，绝大部分工作已经在工厂完成，现场安装的时间很短。尤其是采用预制混凝土构件建造的房屋，工厂化预制构件生产基本不依赖于天气状况，采用快速养护的方法（一般十几个小时），较现浇方式养护（一般14天以上）时间大大压缩。国外成熟的经验表明，预制装配式建造方式与现场手工方式相比，节约工期30%以上。目前实施的一些试点工程已经初见成效。施工质量提高：工厂化预制生产的构配件，设备精良、工艺完善、工人熟练、质控容易，施工质量大大提高。例如：一般现浇混凝土结构的尺寸偏差会达到3-8mm，而预制装配式混凝土结构的施工偏差能够控制在3mm以内。再比如：外墙装饰瓷砖如果采用现场粘贴的方式，粘接强度很难保证，尤其是有外保温层的时候，耐久性很成问题；而如果采用预制挂板方式，瓷砖通过预制混凝土粘结，强度可比现场粘贴方式高9倍，耐久性也大大提高（栗新，上海市建工设计研究院有限公司《工业化预制装配式(PC)住宅建筑的设计研究与应用》）。最近几年，由于国内连续发生的几起建筑工地恶性火灾事故，之前大量采用的保温材料遭到质疑。但笔者认为这里面其实关键问题不在于材料本身，或者主要不在于材料本身，而在于材料的使用方法。就像汽油是易燃品，但是合理使用的情况下，安全性是有保障的。北京榆构有限公司引进国外技术开发的“三明治”夹芯保温墙体，将保温材料复合在外墙预制构件里，很好的解决了保温材料与结构同时施工、同寿命的问题，消防完全有保证，已经成功应用于北京万科、迦南葡萄酒厂、中科院数学所等多个项目。施工环境改善：由于大部分工作在工厂完成，并且工厂根据现场需要陆续提供构配件，因此现场施工环境大大改善，噪音、垃圾、粉尘等污染大大降低，既保护了工程施工人员，也保护了工地周围的人员。在施工速度有保障的情况下，夜间抢工的情况完全可以杜绝，减少夜间施工扰民。目前现场居住工人多所带来的治安、卫生、健康等问题也可以大大改善。预制工厂的环保水平自不多言，一定比现场状况要容易控制。劳动条件改善：由于机械化、自动化程度提高，建筑工人的劳动强度降低，劳动条件可以提高。在计划周密，管理有序的情况下，没有了抢工的必要，现场建筑工人也可以严格按照8小时工作，保护了建筑工人的合法权益。在工厂上班的建筑工人劳动条件也会比现场好很多。施工环境和劳动条件的改善将大大有利于现场安全管理，降低施工事故率。资源能源节约：据万科工业化实验楼建设过程的统计数据显示，与传统施工方式相比，工业化方式每平米建筑面积的水耗降低64.75%，能耗降低37.15%，人工减少47.35%，垃圾减少58.89%，污水减少64.75%。其他统计数据显示，工业化建造方式比传统方式减少能耗60%以上，垃圾80%以上，对资源节约的贡献非常显著。成本节约：上述优点直接或间接的体现在节约成本上。通过大规模、标准化生产，预制构件的成本可以大大降低，再加上建造过程时间、人工、能源的节约，后续质量成本的降低，工业化的建造方式可以比传统的施工方式节约成本，从而为开发商、客户和建造公司带来经济利益。这里有一个误区，很多建筑施工行业的人士往往直接将新型预制构件与传统的现浇施工方式进行比较，从而得出采用工业化方式要比目前提高成本的简单结论。但实际上，如果全面的来看待建造过程的成本（开发商的时间价值、管理费降低，建安质量提高，安全成本降低，现场措施费降低等等），成本其实是不增加的。即使有的情况下成本略有增加，换来的也是品质的提高，性价比是提高的。个别城市已经出台的优惠政策（北京、上海），也可以从另一个方面弥补成本提高到损失。建筑效果丰富：混凝土作为最具可塑性的一种材料，其潜力远远没有被认识。采用暴露混凝土直接作为外装饰材料在欧美国家应用极其广泛，其建筑装饰效果甚至是其他材料所不及的。利用混凝土色彩、质感、形状的可塑性，几乎可以模仿任何其他建筑材料的装饰效果，而其耐久性、防火性优于大部分装饰材料。这一点在国内远未被认识清楚。下图为美国伊利诺伊州的Baha’iHouseofWorship，其建筑造型主要采用了预制彩色混凝土。图片来自美国预制和预应力混凝土协会（PCI）《建筑预制混凝土》第三版。抗震性提高：经过精心设计和建造的预制装配式建筑，可以有比全现浇结构更好的抗震性，这与一般人的认识恰恰相反。其中的理由主要是：由于可以将构件之间的缝隙作为抵消地震能量和容许变位的空间，构件和结构本身不易被破坏；采取装配式结构更便于设置减震、隔震装置；半预制（部分现浇部分预制）结构，刚柔结合更加有利于抗震。据日本《JIA阪神地震报告书》中显示，依据日本1981年耐震设计的建筑物，在阪神地震（1995年1月17日）过后统计结果为：全倒无损坏钢结构建筑30%35%RC（现浇混凝土结构）建筑5%70%PCa（预制混凝土结构）建筑0%100%从日本和台湾目前70%以上的预制装配式建筑施工比例也可以说明，工业化建筑物