装配式建筑和建筑工业化的关系

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  建筑工业化的定义

  建筑工业化，就是用工业产品的设计和制造方法，进行房屋建筑的生产，把产品设计成具有一定批量的标准化部件或集成化的部品，再用标准部件或者部品组装成房屋产品。在数量和规模足够大时，就可以投入先进的机械设备，提高生产质量和效率、降低劳动强度，同时有利于降低产品成本。

  从世界和我国近代的发展史看，工业化与人们生产生活息息相关，在对“衣、食、行、用、住”五个方面的物质追求，都经历了从手工作业到工业化生产的变革，工业化提高了社会生产力，极大地满足了人们对美好生活的向往。改革开放近 40 年来，在技术进步的同时，我国各行各业的工业化水平不断提高，生活水平得到不断改善。纺织和制衣行业的工业化使人们不再穿补丁衣服，并且服装行业一度是我国主要的创汇来源；农业种养加工的工业化解决了饿肚子的问题，现在甚至地沟里面都有“油”了；交通工具的工业化改变了我们的出行方式，车船飞机成为主要的交通工具，一日千里已经成为常态；制造业的工业化提升了家具家电的产量、质量和性能，已经进入了信息化时代，现在出门只要带上一部手机就可以解决所有的需求；以上都是工业化为我们带来的幸福生活。惟有建筑业由于工业化不足，反而被“作坊化、手工化”，科技贡献率已经低于农业，并且建筑施工的从业者在辛苦之余，还得不到社会尊重，行业面临巨大的衰变。那么是什么原因导致了我国的建筑业与全社会的工业化发展潮流格格不入呢？

  是由于建筑功能的多样性，以及建设过程的复杂性，建筑产品的惟一性，导致了建筑业的工业化具有一定的难度。组成建筑最重要的结构部分包括钢结构、混凝土结构、木结构，以及由钢构件、混凝土构件、木构件组成的混合结构等，不同的结构形式所用的材料和加工方法差别很大，例如钢结构的制造一般在工厂采用切割后焊接的方法，在工地施工时一般采用螺栓、铆钉或者焊接的组装方法，形成能够承受荷载的钢结构，具有强度高、重量轻的特点，在我国主要应用于单层厂房、大跨度公共建筑、高层和超高层的酒店和写字楼；而混凝土由于是一种具有流动性的松散材料，施工时必须使用模具塑形，在水化反应过程中逐渐硬化成型，因此既可以在施工现场浇筑，也可以在工厂里制成不同的构件单元，再到工地进行组装施工，构件之间的连接可以采用类似于钢结构的机械连接，也可以采用现浇钢筋混凝土组装成整体，还可以采用焊接或后张预应力的方法形成受力的结构，具有耐久性好、造价便宜的特点，在我国被广泛应用于各类工业与民用建筑，是主流的建筑结构形式；木结构由于木材两向不同性的力学特征，往往采用锯、切、刨、钻、粘、钉的方法进行加工，需要使用大量的机械，因此一般是在工厂加工成不同的构件或部品，在现场通过螺栓和螺钉连接，木结构虽然比较轻、施工简便，但由于我国木材资源不够丰富，实际应用较少，在美国、加拿大、日本等国，木结构是主要的住宅建筑形式，随着经济的全球化，充分利用国外木材资源发展国内低矮建筑，特别是小城镇和农村房屋，是未来的发展方向。

  从以上可以看出不同的建筑结构形式，其生产特点差别很大，因此实现建筑工业化的方法就有很多种。钢结构和木结构一般都是在工厂生产，现场装配施工，因此都是装配式建筑，其生产施工的方法比较接近于工业化。而混凝土结构由于既可以现场浇筑，也可以工厂预制后装配化施工，既可以使用普通钢筋，也可以采用预应力钢筋，从底层到超高层、从小开间到大跨度，应用方法比较灵活，目前已经是国内主要的建筑结构形式。从近 30 年的发展来看，施工方法主要是以现浇为主，预制装配的比例不足 5%，现浇施工需要不停的加工和支设模具，并且混凝土成型后需要现场养护，需要消耗大量的人力，并且产生大量的建筑垃圾，环境污染较重，再加上房屋质量主要取决于操作人员的手艺，开裂空鼓、防水渗漏等质量通病较多，再加上近年来国内人口红利的逐渐消失，劳动力不足和建设发展规模的扩大已经成为突出的矛盾，不得不向建筑工业化转型，混凝土建筑的工业化也就成为了我国需要研究的重点。

  02

  混凝土建筑的工业化包括哪些内容

  通过以上的分析发现，钢结构和木结构基本上可以按照工业化的方法生产，技术方法和生产工艺不需要进行太大的改进，我国建筑工业化的主要矛盾体现在钢筋混凝土结构建筑方面，这是需要重点解决的问题之一。混凝土房屋除了主体结构的建设以外，一般还需要进行机电设备的安装，以及装饰装修才能具备完整的建筑功能，因此，建筑工业化的主要内容就包括主体结构的工业化生产，并且机电管线和设备的安装以及装饰装修需要与结构主体的工业化相适应，才能成为功能完善、质量标准的合格建筑。

  因此，我国混凝土建筑的工业化内容应该包括：现浇结构的工业化、预制装配式结构的工业化、机电设备安装接口的工业化、装饰装修的工业化，混凝土建筑主体结构的施工大约占据了 70% 的工作量，是需要解决的主要矛盾，也是本课程的主要内容，因此，机电设备和装饰装修的工业化不再赘述。

  03

  国内混凝土建筑工业化发展的方向

  实现混凝土建筑的工业化，有三条主要的技术发展方向：

  ▲ 一是发展快装早拆模架系统的现浇施工方法，比如采用工具式模架系统、滑模系、飞模系统等进行现浇施工。

  ▲ 二是预制生产和现场装配的装配式建筑施工方法，比如在工厂或现场预制好混凝土的梁、板、墙、柱、楼梯、阳台等部件，甚至可以提前加工成整体预制的厨房和卫生间部品，在现场通过连接技术组装成结构和房屋。

  ▲ 三是免模板或免拆模板的现浇成型施工方法，比如预制成叠合楼板或、叠合式剪力墙、预制叠合梁、预制模壳等。其中的免模板和免拆模技术一般都离不开在工厂的预先制造，可以说是介于预制与现浇之间，其预制生产和现场装配的特征可以与装配式建筑划归为同一类施工方法，只是在工厂里预制生产的完成程度不同而已。简单归纳，可以把混凝土建筑工业化的发展总结为：如何提高现浇施工的工业化水平，以及如何实现预制装配式建筑。

  从我国目前的混凝土建筑技术发展水平看，现浇结构由于易于设计、安全可靠，目前仍是国内主要的施工方法，特别是近 20 年来发展进步很快，商品混凝土和成型钢筋的专业化配送，混凝土泵送技术的提高，在促进建设速度和建筑质量提高的同时，减轻了工人的劳动强度；目前存在的主要问题是现场支设脚手架和模板的铺设，为了节省人工和周转材料，近年来铝合金和塑料材质的定型模板技术得到快速发展，在高层建筑的标准层施工中，可以实现快装早拆，并且尺寸精准，能够基本免除抹灰，减轻房屋自重有利于抗震，同时增大了购房者的实际得房面积，是一项值得大力推广的现浇技术，目前在广东等南方地区得到了普及。快装早拆的定型模架现浇施工技术，由于没有改变传统的施工方法，因此一般的施工单位比较容易掌握，质量和效率有保证，只要把标准化设计研究好，在标准层数量足够的情况下，具有良好的经济性，适合国内大多数企业采用。

  装配式混凝土建筑虽然是未来发展的主要方向，但是由于技术难度较高，建设过程的管理变革也较大，并不是每一家企业都具有相应的技术水平和管理能力，因此，企业在发展建筑工业化转型升级过程中，必须加强对技术和生产工艺、安装工法的学习和研究，应该坚持循序渐进的原则，从简单的、容易的做起，逐渐适应。

  对于技术和管理水平较高的企业，可以发展装配式混凝土建筑，对于大多数企业，可以从快装早拆式模架系统的现浇结构做起，同样可以起到提升建筑工业化水平的作用，只要坚持建筑工业化“提高建筑质量、提升施工效率、减少作业难度、减少污染排放”的初心，实现“快、好、省”地建设，就可以实现经济效益和社会效益双丰收的目的。

  总结：装配式建筑是实现建筑工业化的重要手段，也是未来建筑业的发展方向，钢结构和木结构本身就是装配式建筑，由于混凝土建筑是我国的主流建筑形式，因此，解决混凝土建筑的工业化是主要矛盾，传统现浇施工为主的混凝土结构建筑在进行工业化转型过程中，既要对现浇施工的手段进行工业化改造，也要对装配式混凝土建筑发展进行研究，只有现浇和预制装配的水平同步得到发展，我国的建筑工业化水平才能取得进步。

  预制装配式混凝土建筑的技术难度较大，目前国内仍处于发展的初级阶段，资源配置不足，应用不成熟，技术水平和人才储备与发达国家相比还相去甚远，还需要不断加强学习，充分消化和吸收国外的先进经验，并结合国情进行系统研究，在技术和管理方面逐步提升，在理论和实践方面进行技术创新、管理创新、制度创新，走具有中国特色的装配式建筑发展道路。