1.1 为什么要搞装配式建筑
1.1.1 发展装配式建筑的宗旨
发展装配式建筑的宗旨在关于装配式建筑的几个国家标准中说得很明确,就是为了实现三个效益——经济效益、社会效益和环境效益。
发展装配式建筑是改变传统粗放的建造方式、实现绿色生态发展目标、促进节能减排、提质增效的重要举措。
发展装配式建筑不是为了政绩、不是为了执行命令、不是为了面子、不是为了讲故事圈钱、更不是为了造势让领导满意。
发展装配式建筑的根本目的就是为了实现实实在在的三个效益,为消费者、为企业、为社会、为未来带来实实在在的利益。
1.1.2 经济效益
搞装配式建筑所要实现的经济效益是微观效益和直接效益,是给消费者和相关企业带来实实在在好处的效益。
装配式建筑是由甲方、设计、制作、施工几个环节共同完成的,通过四个系统——结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的集成化实现。
装配式建筑不仅从整体上看要实现效益,甲方、设计、制作和施工每个环节也都要有效益,任何一个环节没有效益都无法持续下去,所以需要进行各环节的利益调整和分配。譬如,装配式建筑设计工作量增加了,设计费用也会随之增加,但由于优化、深入的集成设计会带来装配式建筑其他环节成本的降低,进而使综合效益或总效益得以提高。
装配式建筑经济效益的提高不单纯或不一定是降低成本,而是与功能、质量、效率的增量有关,具体来说,有以下四种情形:
1.成本降低,功能、质量或效率不变
欧洲最初搞装配式建筑的最主要目的是降低成本,而且也实现了这个目标,至今一些国家和地区的保障房、公租房项目采用装配式也是出于降低成本的目的,在预制构件标准化做得好或劳动力成本较高的地区,成本降低是容易实现的。
2.成本降低,功能、质量或效率提高
这是装配式建筑的最佳效果,在大规模建设时期和较大的项目中比较容易实现。20世纪60年代,北欧和东欧国家采用装配式建造方式建设大规模的住宅工程,不仅降低了成本,也提高了效率,保证了功能和质量(图1-1)。
▲ 图1-1 欧洲装配式建筑发展初期的大板式装配式建筑
3.成本不变,功能、质量或效率提高
随着时代的进步,人们对建筑功能的要求也在提高,许多发达国家装配式建筑并不一味追求降低成本,而是致力于功能、质量和效率的提高。日本超高层建筑绝大多数都是采用装配式(图1-2),与传统建筑相比,成本未必会降低,结构工期没有缩短,但采用装配式建造工法,全装修可以紧随主体结构施工,总工期大大缩短,建筑质量也得到了提升。笔者在日本考察时,曾见过一个43层的装配式建筑,主体结构完工时,装修已经做到了40层。
4.成本增加,功能、质量的增量更高,性价比提升
由于采用装配式而导致建造成本提高,这在装配式建筑发展好的国家是非常罕见的,因为如果成本高了,就没有人采用了,但在中国可能是一种合理的情形,因为我们目前建筑标准比较低,管线埋在混凝土中,不搞同层排水,天棚不吊顶、地面不架空、交付毛坯房。推广装配式的同时也可实现对这些项目“补课”的目的,即,虽然增加了成本,但功能、质量的提升显著,增量更高。
1.1.3 社会效益
装配式建筑可实现的社会效益具体体现在以下几个方面:
1.有助于城市化
由于一部分建筑作业实现了工厂化,从而使相关的建筑工人得以开始城市定居化,不仅解决了夫妻分居、儿童留守问题,也有助于加快城市化进程。
▲ 图1-2 日本东京芝浦住宅楼
2.改变建筑业从业者的构成
装配式建筑可以大量减少施工现场劳动力,使建筑业务工人员向产业工人转化,有助于提高素质。由于设计精细化和拆分设计、预制构件设计、模具设计的需要,还由于精细化生产与施工管理的需要,白领人员比例会有所增加。由此,将促进建筑业从业人员的构成发生变化,知识化程度得到提高。
3.改善建筑业劳动者的工作环境
装配式建筑把很多现场作业转移到工厂进行,高处或高空作业转移到平地进行;风吹日晒雨淋的室外作业转移到车间里进行;工作环境大大改善,劳动强度有所降低。
4.节约劳动力
工厂化生产与现场作业比较,可以较多地利用设备和工具,包括自动化设备;可以节省劳动力,以应对劳动力资源日益稀缺的状况。劳动力能节省多少主要取决于预制率大小、生产工艺自动化程度和连接节点的复杂程度。
5.带动产业技术进步
装配式建筑涉及设计、预制构件等部品部件生产、现场施工、监理等多个环节,采用装配式建造方式,会“倒逼”各环节摆脱低效率、高消耗的粗放型建造模式,走依靠技术进步、提高劳动者素质、创新管理模式和集约式发展道路,从而实现建筑业的工业化、自动化,以适应未来发展的需要。
6.增加消费者舒适度
集成卫生间、集成厨房、集成收纳、装配式全装修、建筑智能化以及新能源的应用等,将促进建筑产品的更新换代,带动居民和社会消费增长,同时也增加了居住环境的舒适度。
7.有利于施工作业安全
装配式建筑工地作业人员减少,高处、高空和脚手架上的作业也大幅度减少,如此则减少了危险点。工厂作业环境和安全管理的便利性好于工地。同时,自动化和智能化会进一步提高生产过程的安全性。
1.1.4 环境效益
装配式建筑可实现的环境效益具体体现在:
1.节材
装配式混凝土建筑可以减少的材料包括内外墙抹灰、现场模具和脚手架消耗、商品混凝土运输车挂在罐壁上的浆料及远距离运输混凝土的“富余量”损耗等。采用预应力构件还会使主体结构节省大量材料。
四个系统——结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的集成化、标准化、模数化也会大幅度节约材料。
不同结构体系、不同预制率和装配率、不同连接方式、不同装修方式的装配式混凝土建筑节约原材料的比率不同,最多可达到20%。
2.节能
装配式混凝土建筑选择安全节能的方式,并采用新型节能材料,全面提高了建筑节能的安全性和可靠性。
建造过程中减少了混凝土现浇量,从而也相应减少了工地养护用水和冲洗混凝土罐车等用水量,预制工厂养护用水可以循环使用。相对于传统的现浇建造方式,可节水约25%,降低施工能耗约20%。
3.减少污染
装配式混凝土建筑会大幅度减少工地建筑垃圾,最多可减少80%;会减少工地浇筑混凝土振捣作业,减少模板、砌块及钢筋切割作业,减少现场支拆模板作业,由此会减轻施工噪声污染;内外墙无须抹灰,会减少灰尘及落地灰等。全装修房的交付减少了由购房者进行二次装修产生的大量建筑垃圾,并避免了装修噪声及粉尘污染。
4.有助于延长建筑物使用寿命
工厂制作的预制构件更容易实现高品质,高品质的构件又会带动和逼迫施工现场现浇混凝土质量的提升,只要把控好连接节点等关键环节的质量,就可以延长建筑物使用寿命,进而减少房屋建设量。少建设就是最大的环保效益。