國際上裝配式建筑發端于工業革命,二戰后大規模創立和推廣。70年代后,各國各地區基于不同的自然和人文條件及特點,選擇了不同的發展道路與方式。
美國
1976年,美國國會通過了國家工業化住宅建造及安全法案,同年出臺一系列嚴格的行業規范標準,一直沿用至今。大城市住宅的結構類型以混凝土裝配式和鋼結構裝配式住宅為主,在小城鎮多以輕鋼結構、木結構住宅體系為主。美國住宅用構件和部品的標準化、系列化、專業化、商品化、社會化程度很高,幾乎達到100%。
1.美國洛杉磯某裝配式住宅:框架結構,細柱厚板,外墻為預制墻板。
2.美國某裝配式住宅:板式結構建造過程。
墨西哥廠區的辦公樓是最早完工的建筑,外皮和內部裝修由樂高玩具組件拼接完成,結構體系及屋面由樂高的混凝土預制件搭建完成。該建筑共使用了200多個“LEGO PC”模塊和330萬個玩具模塊。
丹麥的總部建筑于2017年2月完工。
瑞典
瑞典開發了大型混凝土預制板的工業化體系,大力發展以通用部件為基礎的通用體系。有人說:“瑞典也許是世界上工業化住宅最發達的國家”,他們的住宅預制構件達到了95%之多。瑞典建筑工業化特點:在完善的標準體系基礎上發展通用部件;模數協調形成“瑞典工業標準”(SIS),實現了部品尺寸、對接尺寸的標準化與系列化。
法國
法國是世界上推行建筑工業化最早的國家之一。走過了一條以全裝配式大板和工具式模板現澆工藝為標準的建筑工業化的道路。特點是以推廣“構造體系”,推行構件生產與施工分離的原則,發展面向全行業的通用構配件的商品生產。
法國巴黎28套公寓樓。
日本
通過立法和認定制度大力推廣住宅產業化:六七十年代出臺的《建筑基準法》成為日本大規模推行產業化的節點。70 年代設立了“工業化住宅質量管理優良工廠認定制度”,這一時期采用產業化方式生產的住宅占竣工住宅總數的 10%左右。80 年代中期設立了“工業化住宅性能認定制度”,采用產業化方式生產的住宅占竣工住宅總數的 15%~20%,住宅質量和性能明顯提高。到 90 年代采用產業化方式生產的住宅占竣工住宅總數的25%~28%。
日本住宅產業化的重要成就之一是KSI體系住宅。
新加坡
新加坡住宅由政府建造,開發出15層到30層的單元化的裝配式住宅,占全國總住宅數量的80%以上。通過平面的布局,部件尺寸和安裝節點的重復性來實現標準化以設計為核心設計和施工過程的工業化,相互之間配套融合,裝配率達到70%。
新加坡天空之城項目:預制剪力墻+灌漿套筒。
中國香港
香港快速發展住宅產業化主要歸功于政府的積極引導和標準化設計,從“和諧式”公屋的多種系列的標準設計使得房間尺寸相互配合,建筑構件的尺寸得以固定,形成了公屋專用體系的預制生產,新開工的公屋全部采用預制、半預制構件和定型模版建設。2001年政府出臺建筑面積獎勵政策,對采用預制外墻的商品房給予建筑面積6%的獎勵,香港普通商品房開始采用住宅產業化建設。
香港海德1A公屋。
香港標準化設計為核心的裝配式公屋。
國內
1宇輝預制裝配式剪力墻結構(間接搭接連接)。
黑龍江宇輝集團開發的“保利花園”應用了預制墻體、預制陽臺、預制樓梯、預制疊合板等建筑部件。
2.長沙遠大住工現澆結構外掛板體系。
遠大住工在整體廚衛、成套門窗等技術方面實現了標準化設計、并建設了以預制混凝土外墻板為主的工業化生產、配套化供應的建造體系。
3.南京大地集團裝配式框架外掛板體系。
構件采用預制構件流水線生產,生產及施工效率高、成本低。框架結構不符合國內主流住宅的特點;預應力疊合樓板存在反拱,存在技術缺陷。
萬科上坊公寓保障房。
4.中南建設裝配式剪力墻體系。
裝配率及預制率高,構件可采用預制構件流水線生產,經濟性較好。但建筑高度受限。
5.合肥西偉徳寶業疊合式剪力墻。
德國技術,裝配率高、整體性好,效率高,技術成熟。建筑混凝土和鋼筋含量大,材料成本高。
6.萬科地域化的體系。
萬科集團在深圳投資建設了“萬科住宅產業化研究中心”,并積極推進房地產開發項目的預制裝配和精裝修集成。南方偏重于引進日本常用的預制框架或框架結構外掛板技術;在北方則和北京市建筑設計研究院及榆樹莊構件廠合作,開發了本土化的裝配整體式剪力墻結構新技術。
7.部分裝配式建筑性能配置例表
整體來說,裝配式建筑的發展方向
1.向長壽命居住和綠色住宅產業化方向發展
世紀之交全人類對于可持續發展的追求,促使人們探索從節能、節水、節材、節地和環保等方面綜合統籌建造更“綠色”的建筑,而“長壽命居住”是最大的“綠色建筑”。對我國而言,“綠色建筑工業化”是可持續發展的要求,也是轉變增長方式的要求。
2.從閉鎖體系向開放體系發展
西方國家預制混凝土結構的發展,大致上可以分為兩個階段:自1950年至1970年是第一階段,1970年至今是第二階段:第一階段的施工方法被稱為閉鎖體(closdeysstem),其生產重點為標準化構件,并配合標準設計、快速施工,缺點是結構形式有限、設計缺乏靈活性。第二階段的施工方法被稱為開放體系(ponesysetm),致力于發展標準化的功能塊、設計上統一模數,這樣易于統一又富于變化,方便了生產和施工,也給設計更大自由。
3.從濕體系向干體系發展,現在又廣泛采用現澆和預制裝配相結合的體系
濕體系(wetsysetm)又稱法國式。其標準較低,所需勞力較多,接頭部分大都采用現澆混凝土,但防滲性能好。干體系d(yrSysetm)又稱瑞典式,其標準較高,接頭部分大都不用現澆混凝土,防滲性能較差。
4.從只強調結構預制向結構預制和內裝系統化集成的方向發展
建筑產業化既是主體結構的產業化也是內裝修部品的產業化,兩者相輔相成,互為依托,片面強調其中任何一個方面均是錯誤的。
5.更加強調信息化的管理
通過BIM信息化技術搭建住宅產業化的咨詢、規劃、設計、建造和管理各個環節中的信息交換平臺,實現全產業鏈的信息平臺支持,以“信息化”促進“產業化”。是實現住宅全生命周期和質量責任可追溯管理的重要手段。
6.更加與保障性基本住房需求建設結合
歐洲和日本的集合住宅,新加坡的租屋,我國香港的公屋均是裝配式技術的主要實踐對象。