1.2 发达国家的经验
1.2.1 工程实例
先看如下几个工程例子。
(1)伯纳德·屈米设计的辛辛那提大学体育中心采用了曲面镂空墙板(图1-3),由于预制构件的模具是“躺”着的,比现浇更容易也更省钱。
▲ 图1-3 伯纳德·屈米设计的辛辛那提大学体育中心
(2)著名建筑师贝聿铭设计的费城社会岭公寓1964年建成,是3座装配式混凝土高层建筑(图1-4)。由于采用了装配式,质量好,非常精致,还大幅度降低了成本。这个项目是利用装配式低成本、高效率优势解决城市人口居住问题的代表作之一。
▲ 图1-4 贝聿铭设计的费城社会岭公寓
(3)20世纪最伟大的建筑之一悉尼歌剧院也是装配式建筑(图1-5),曲面薄壳是装配式叠合板;外围护墙体是装饰一体化外挂墙板。建筑师约翰·伍重在方案阶段并没有想到采用装配式,在项目实施过程中现浇混凝土工艺很难施工,被迫试用装配式,结果获得了成功,至今仍是澳大利亚的名片式建筑。
▲ 图1-5 约翰·伍重设计的悉尼歌剧院
(4)东京大宫一超高层住宅工程,因道路狭窄无法通过运输预制构件车辆,施工企业宁可在现场建临时工厂(图1-6),构件预制后就地吊装,也不支模直接现浇。他们认为装配式建筑质量好、省成本、节省工期。
▲ 图1-6 东京大宫一超高层住宅工程现场预制构件临时工厂
(5)20世纪60年代,瑞典、丹麦、芬兰等北欧国家由政府主导建设“安居工程”,大量建造装配式混凝土建筑,北欧冬季漫长,气候寒冷,夜长昼短,一年中可施工时间比较少,冬季在工厂大量生产预制构件,到了可施工季节到现场安装,既降低了成本,又提高了效率。
以上这些项目或建筑之所以搞装配式,有的是为了提高效率,缩短工期;有的是为了提升质量;有的是为了降低成本;有的是为了解决施工难题。总之是可以获益的。
1.2.2 发达国家可借鉴的经验
发达国家装配式建筑的发展分为三个阶段:起步阶段表现为解决一般性需求,即大批量规模化生产;发展阶段表现为提高建筑质量以及风格的多样性,以满足不同客户的需求;成熟阶段表现为向资源节约型、环境友好型、绿色建筑产业方向发展。
1.欧洲可借鉴的经验
第二次世界大战的严重破坏造成了战后房屋的大量短缺,成为当时严重的社会问题。
为了快速解决居住问题,欧洲各国开始采用工业化生产方式建造住宅,形成了完整的装配式住宅建筑体系。欧洲高层建筑不是很多,装配式建筑以多层为主。全装配式和结构连接简单的装配整体式混凝土建筑较多,成本低、效率高。
欧洲在发展装配式建筑的过程中,始终将推进标准化作为重要的基础性工作,由欧盟标准化组织通过了一系列协调标准、技术规程与导则等,并促进预制构件、成套设备、材料的标准化、规模化生产及应用,为装配式建筑低成本、高效率奠定了较好的基础。
(1)法国可借鉴的经验
一是形成了工业化生产建造体系。
二是把遵守统一模数协调原则、具有兼容性的建筑部件(主要是外围护构件、内墙、楼板、柱和梁、楼梯和各种管道)汇集在产品目录中,向使用者提供方便其选择的详细说明,使得预制构件得以大规模生产,成本降低、效率提高。
(2)英国可借鉴的经验
英国政府以效益目标为导向,明确提出通过新产品开发、集约化组织、工业化生产实现成本降低10%,时间缩短10%,缺陷率降低20%,事故发生率降低20%,劳动生产率提高10%,产值利润率提高10%的具体目标。
政府主管部门与行业协会等紧密合作,完善技术体系和标准体系,以促进实现上述目标。
(3)德国可借鉴的经验
一是实行建筑部品的标准化、模数化。
二是因地制宜选择合适的建造体系,发挥建筑工业化的优势,达到提升建筑品质和环保性能的目的,不盲目追求预制率水平。
三是鼓励不同类型装配式建筑技术体系研究,逐步形成适用范围更广的通用技术体系,推进规模化应用,降低成本,提高效率。
(4)西班牙可借鉴的经验
西班牙重视方案策划与设计环节,重视早期各专业协同,重视全产业链的建设和各个环节企业联系,形成了某种意义上的联合体。实行建筑师负责制,由建筑师统领装配式项目实施,将绿色建筑的要求与工业化建造手段结合起来。
典型示范项目圣琼安医院由于采用了装配式建造方式和其他绿色低碳技术,比同等规模的医院节约建设成本约30%,运行过程中能耗很低:节省照明用电10%,制冷用电20%,节省用水20%,综合节能约35%,二氧化碳减排量约35%。
(5)丹麦可借鉴的经验
丹麦是第一个将预制装配式建筑模数化的国家,把模数化纳入法制体系,模数化既考虑通用化,又照顾多样化,同时考虑将技术与预制构件的特点紧密结合起来,使预制构件既能够应用于新建建筑,也能够用于旧房屋改造。
(6)瑞典可借鉴的经验
瑞典是世界上工业化住宅最发达的国家,从20世纪四十年代就开始从事预制建筑及产品标准化的工作,主要包括模数的协调设计与建筑标准化的研究等方面。瑞典制订了《住宅标准法》,以推动装配式建筑工业化进程。按照《住宅标准法》中的建筑标准建造房屋,可以相应得到法规中规定的各项奖励。建筑模数的协调设计以及建筑及产品的标准化为瑞典的装配式建筑低成本、高效率提供了坚实的保障。
2.美国可借鉴的经验
美国可借鉴的经验主要有三点:一是实用主义,完全以市场为导向,以效益为导向。美国连接简单的全装配式混凝土建筑较多,施工效率高,可以带来利益(图1-7)。二是科技主义,鼓励技术进步。美国对新技术的验证和批准使用障碍非常少,比如套筒刚刚发明就应用在了夏威夷的高层装配整体式混凝土建筑上。三是标准化,美国预应力空心板、双T板应用非常普遍,大空间、大跨度,安装方便,省时省力。
美国住宅用构件和部品的标准化、系列化、专业化、商品化、社会化程度很高,几乎达到100%。除工厂生产的活动房屋和成套供应的木框架结构的预制构配件外,其他混凝土构件和制品、轻质墙板、室内外装修部品以及设备等产品也十分丰富,品种达几万种,用户可以通过产品目录,随时从市场上买到所需的产品。这些构件具有结构性能好,通用性强,易于机械化生产的特点。
▲ 图1-7 美国凤凰城图书馆——全装配式混凝土建筑
3.日本可借鉴的经验
日本的低层小建筑大都采用装配式,一般是轻钢结构或木结构装配式建筑;高层及超高层建筑绝大多数也采用装配式,一般是混凝土结构或钢结构装配式建筑;多层建筑较少采用装配式,因为模具周转次数少,搞装配式造价太高。
日本是世界上装配式混凝土建筑运用较为成熟的国家,日本装配式混凝土建筑多为框架结构、框架-剪力墙结构和筒体结构,预制率比较高。剪力墙结构和框剪结构中的剪力墙不勉强搞装配式。
日本习惯采用高强度、大直径钢筋及高强度混凝土,还往往把预制构件设计拆分成复合构件(图1-8)。
在日本没有硬性的预制率、装配率指标要求,造房子用什么方式都可以,只要符合环保和节能要求。日本很多公司选择装配式建造工法的原因一是工厂大都建在山区,石材、水泥包括一些环保控制比较严的材料,比较容易采购到;二是装配式建筑可以节省人工,在日本人工成本比较昂贵,三是装配式建筑保证质量更容易实现。
日本是集成厨房、集成卫生间、集成收纳、管线分离做得最多、最好的国家,基本上全链条实现了装配式的效益(图1-9)。
▲ 图1-8 平面十字形梁+柱
▲ 图1-9 集成厨房
日本装配式混凝土建筑的标准规范体系完备、工艺技术先进、构造设计合理,部品的集成化程度很高,施工管理严格,较好解决了标准化、大批量生产和多样性需求这三者之间的矛盾,体现了很高的综合技术水平。
日本充分发挥装配式建筑品质优良的优势,来实现建筑使用寿命长的目标,从整个社会的长久来看,这是更大的效益。
发达国家装配式建筑已经走过了大批量、规模化的建设阶段,现在公寓少了,别墅多了,装配式建筑正往小体量,个性化、多样化方面发展,但无论处于哪个阶段,是否采取装配式的建造方式完全取决于能否降低建筑成本、提高效率和质量,有利可图才会做装配式。