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【装配式建筑】装配式建筑为啥那么火，你搞明白了吗？

AI土木通

2018-05-21

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前言

装配式建筑是以构件工厂预制化生产，现场装配式安装为模式，以标准化设计、工厂化生产、装配化施工，一体化装修和信息化管理为特征，整合从研发设计、生产制造、现场装配等各个业务领域，实现建筑产品节能、环保、全周期价值最大化的可持续发展的新型建筑生产方式。

装配一词最早使用于机械领域，指将零件按规定的技术要求组装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程。简单地讲就是把零部件组装成一个整体的过程。

沿用到建筑领域，装配式建筑可以简单地理解为：把建筑的各个部分在现场进行直接组装而成的建筑。一栋建筑，大到上海中心、哈利法塔，小到自家祖上传下来的两层小楼，其最基本的组成部件无非是：基础、柱、梁、楼板、楼梯等几个主要部分。要实现建筑各构件的现场组装，前提条件是这些构件必须提前在工厂生产好，简称预制。所以很多时候，装配式建筑又被称作为预制建筑或者建筑工业化。

预制混凝土柱

预制混凝土梁

预制楼梯

当然，一栋建筑远不止这么简单。梁、板、柱等只是建筑的结构部分，相当于一个人的骨骼。一栋功能完整的建筑还离不开外围护系统（皮肤）；设备管线系统（血液）等等。所以装配式建筑也并不仅仅涉及结构的装配，还涉及到其他相当多专业的装配或者配合问题，是一个非常复杂而系统的工程。

装配式建筑的历史

建国初期，在前苏联帮助下，掀起了一个大规模工业化建设高潮。从前苏联搬、抄了单层工业厂房体系。该体系中的柱、吊车梁、人字形屋架和薄腹屋面梁、槽型屋面板、天沟板和槽，均采用预制生产，围护结构多为砖砌体。在这个年代构件的预制生产大多是在工程现场，且多为非预应力构件，技术水平不高，质量也不稳定。

1950s，新中国首次提出了建筑工业化的口号，当时建筑工业化的主要内容就是指构件的工业化生产。经过十年建设，我国国民经济不仅恢复、而且有了较大发展，也在此期间，我国在苏联帮助下，在清华大学、原南京工学院、同济大学、天津大学和哈尔滨建筑工程学院等高等院校，专门设立了混凝土制品构件本科专业。

1960s，工业建筑的主要构件已是工厂化集中生产，构件质量明显提高；特别是预应力技术在钢筋混凝土预制构件企业得到推广应用，不但节省了原材料，还提高了构件的性能。

1970s~1980s，国民经济的高速发展，促成了我国装配式钢筋混凝土建筑、部分装配式混合建筑和构件预制生产，获得空前的发展机遇，达到了行业一个辉煌的峰值。但在构件类型和生产原理方面并没有重大突破。值得一提的是：以高强钢丝和钢绞线为代表的高效预应力钢材，在预应力混凝土构件生产中开始得到推广应用。

1990s,进入九十年代后，由于（部分）装配式建筑自身有许多问题，主要可用“热、裂、漏“来概括，和现浇结构相比，这些问题更显突出。于是现浇结构几乎全部替代了装配式结构。

1959年,12层的北京民族饭店首次采用预制装配式框架-剪力墙结构

现阶段装配式技术相比之前取得了明显的进步，主要体现在以下几个方面。

设计概念的的进步

上世纪

· 认可接缝对装配式混凝土结构刚度的影响，计算中有许多折减

· 强调全装配，尽量减少现场湿作业

· 通过强调墙体的规则布置实现结构的整体性能，建筑的多样化受到较大的限制，体型及立面单一化

· 仅适用于小开间的居住建筑

· 没有强调部品的工业化

现阶段

· 装配式混凝土结构强调等同现浇混凝土，计算简图与现浇混凝土基本相同

· 强调预制与现浇相结合，更注重装配式结构的整体性能

· 在标准化的基础上，通过合理的结构构造，和饰面材料和质感的变化，实现建筑的多样。化，对建筑师的限制较少

· 同时适用居住建筑和公共建筑

· 强调了部品的工业化

材料及施工机具的进步

上世纪

· 多层建筑采用少筋混凝土墙板，高层建筑采用钢筋混凝土墙板

· 水平缝中受力钢筋的竖向连接主要依靠预留销键中的搭接焊

· 垂直缝中的水平钢筋的连接主要依靠销键和钢筋锚环，仅接缝处有少量现浇混凝土，无边缘构件的要求

· 接缝的界面为光滑面

· 楼板采用全预制大板

现阶段

· 全部要求采用钢筋混凝土墙板

· 水平缝中受力钢筋的竖向连接主要依靠灌浆套筒

· 垂直缝中的水平钢筋的连接在采用销键和钢筋锚环的同时，根据抗震规范增加边缘构件的要求

· 接缝的界面为光滑面增加抗剪粗糙面的要求

· 楼板采用主要推荐采用带有桁架钢筋或砼肋的叠合楼板

实现设计技术和施工技术的进步

上世纪

· 手工业的设计技术；

· 工厂生产线上手工业的操作方式；

· 吊车最大吨位数小；

· 用工人数5000人-20余万平方米

现阶段

· BIM技术的引进

· 工厂生产线上机器手和电脑自动控制程序的引进

· 吊车最大吨位数2000T-m

· 用工人数100人-20余万平方米

装配式建筑的优势

· 保证工程质量。传统的现场施工受限于工人素质参差不齐，质量事故时有发生。而装配式建筑构件在预制工厂生产，生产过程中可对温度、湿度等条件进行控制，构件的质量更容易得到保证。

· 降低安全隐患。传统施工大部分是在露天作业、高空作业，存在极大的安全隐患。装配式建筑的构件运输到现场后，由专业安装队伍严格遵循流程进行装配，大大提高了工程质量并降低了安全隐患。

· 提高生产效率。装配式建筑的构件由预制工厂批量采用钢模生产，减少脚手架和模板数量，因此生产成本相对较低，尤其是生产形式较复杂的构件时，优势更为明显; 同时省掉了相应的施工流程，大大提高了时间利用率。

· 降低人力成本。目前我国建筑行业劳动力不足、技术人员缺乏、工人整体年龄偏大、成本攀升，导致传统施工方式难以为继。装配式建筑由于采用预制工厂施工，现场装配施工，机械化程度高，减少现场施工及管理人员数量近10 倍。节省了可观的人工费，提高了劳动生产率。

· 节能环保，减少污染。装配式建筑循环经济特征显著，由于采用的钢模板可循环使用，节省了大量脚手架和模板作业，节约了木材资源。此外，由于构件在工厂生产，现场湿作业少，大大减少了噪音。

装配式建筑的分类

从结构材料分类，装配式建筑大体可以分为：装配式混凝土体系（PC）、装配式钢结构体系、装配式木结构体系。

1.装配式混凝土

常见的装配式混凝土体系：

· "外挂内浇”PCF（预制装配式外挂墙板）剪力墙体系

· 双面叠合板式剪力墙体系

· 全装配整体式剪力墙体系

· 装配式框架-现浇剪力墙体系

· 全装配整体式框架体系

· 提拔体系

装配式混凝土-双面叠合板式剪力墙体系

装配式混凝土-框架体系

装配式混凝土-提拔体系

2.装配式钢结构

常见的装配式钢结构体系

· 钢框架结构体系

· 钢框架-支撑结构体系

· 钢框架-延性墙板结构体系

· 交错桁架结构体系

· 门式刚架结构体系

· 低层冷弯薄壁型钢结构体系

· 分层装配式结构体系

· 钢管束结构体系

· 其他新型结构体系

装配式钢结构-框架体系

装配式钢结构-低层冷弯薄壁型体系

装配式钢结构-分层装配式结构体系

3.装配式木结构

日本木结构高层

加拿大木结构别墅

江苏园博会

装配式建筑的发展瓶颈

先期成本提高的瓶颈

· 初期建造成本提高，根本原因是企业还没有完全掌握技术，没有专业队伍和熟练工人，没有建立现代化企业管理模式，企业做好了这些准备，成本自然会降下来。

行业管理体制的瓶颈

· 工业化生产方式与现行的管理体制机制不相适应是发展的现实，设计、生产、施工、监理等环节都发生移位，主体责任范围都将发生变化。

建筑企业管理运行机制的瓶颈

· 传统的企业运行管理模式根深蒂固，各自为战、以包代管、层层分包的管理模式严重束缚了产业化的发展，必须要打破。

生产活动过程中利益链的瓶颈

· 传统的生产方式早已形成了固有的利益链，要在工程总承包（EPC）管理模式下，形成新的利益分配机制。

装配式建筑的成本

装配式混凝（PC）土建筑

目前装配式混凝土建筑的建筑成本是高于传统建筑，主要原因如下：

1.上下游供应商资源不足，未形成市场竞争

· 预制构件及部品的生产商太少，生产能力也还不够。

· 总承包企业往往不同时具备生产和装配的能力。

· 有成熟经验和技术能力的施工单位寥寥无几。

· 有PC建筑全过程（含深化）设计经验的设计单位很少。

· 配套连接件、临时支撑、钢筋套筒及灌浆料等供应商不足。

· 运输设备、吊装设备等专用配套设施的生产商不多。

· 具备质量检测和产品检验能力的机构还没有在全国建立。

2.设计标准化程度不高，未体现出规模化效应

· 设计单位大多不熟悉模数化、标准化、工业化的设计方法。

· 设计尚不适应主体结构、装修和设备管线的装配化集成技术。

· 设计模数化、标准化与建筑立面多样化和美观要求往往是冲突的。

· 主体设计单位对PC的制作、运输、安装等产业链了解程度低。

· PC方案策划及构件深化未前置，导致后期构件拆分及节点设计困难。

· 建设方习惯了传统设计管理流程，“边决策、边设计、边修改”使得PC深化和制作工作难以展开。

· 设计后期变更在模数化、标准化、一体化的设计中未严格控制。

3. 钢筋及混凝土用量增加：

· 构件拆分后拼接部位连接钢筋和加强钢筋增加。

· 夹芯保温外页墙增加了钢筋及混凝土用量。

· 叠合板、叠合墙、预制梁、预制柱等尺寸大于现浇。

· 叠合楼板、叠合剪力墙的桁架筋增加用钢量。

· 钢筋连接及夹芯墙板的内、外页墙之间的连接件费用较高。

· 临时支撑、运输、吊装、就位等增加了施工安装费用。

· 定型钢模板以及各种预埋件、吊环等增加了制作成本。

· 预制构件或部品作为建筑产品，需要交纳17%的增值税。

装配式混凝土建筑的成本分析

· 随着产业化住宅量逐年提高，其建安成本将逐年下降。

· 预计未来2~3年可实现与传统住宅建造成本持平。

装配式建筑成本-时间曲线