裝配式建筑發(fā)展路徑選擇

  在很多建筑和房地產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)同了裝配式建筑的發(fā)展前景和理念，但仍然需要面對發(fā)展方向和技術(shù)路線的選擇，是選擇鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)還是木結(jié)構(gòu)？在起步過程中，即使是建立了構(gòu)件廠（飯館）、招聘了設(shè)計人員（服務(wù)員）、有了專業(yè)的研發(fā)和生產(chǎn)人員（廚師），也難免依賴傳統(tǒng)施工“輕技術(shù)、少管理”的“以包代管”經(jīng)營管理模式，雖然具有熟練的中餐手藝，卻不知道該如何做出西餐。再加上裝配式建筑具有“技術(shù)前移、管理前置”的特點，需要把技術(shù)和管理進(jìn)行融合，在習(xí)慣了傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)鏈上下游相互割裂的情況下，各地眾多的企業(yè)陷入了“路徑選擇”的困境。本文將討論如何選擇發(fā)展道路問題。

  用鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)都可以實現(xiàn)裝配式建筑，但不同的結(jié)構(gòu)建成的房屋技術(shù)性能差異很大，為了滿足正常的使用功能，不同的裝配式建筑在結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、保溫、防水、水電配套等方面有很大的區(qū)別，不但“質(zhì)量、進(jìn)度、成本”的目標(biāo)存在差別，而且所適合的市場發(fā)展方向也不同，因此，企業(yè)在進(jìn)行建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型時，必須選擇適應(yīng)市場應(yīng)用方向的技術(shù)體系，建立新的經(jīng)營管理模式。

  由于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的原材料來源豐富，可以廣泛適用于工業(yè)和民用建筑，用混凝土制成的預(yù)制框架、預(yù)制剪力墻、預(yù)制排架三種結(jié)構(gòu)形式，能夠滿足多層和高層的住宅、公寓、辦公、學(xué)校、醫(yī)院項目需求，甚至可以與鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)形成混合結(jié)構(gòu)，逐漸成為了國內(nèi)建筑工業(yè)化的主流市場發(fā)展方向，從全國的裝配式建筑發(fā)展情況看，新建預(yù)制構(gòu)件廠的增速已經(jīng)遠(yuǎn)超過鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)。

  不同的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系的受力特點不同，框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)的裝配化生產(chǎn)施工方法差別很大，一般 PC 框架結(jié)構(gòu)適用于公建性質(zhì)的公寓、酒店、寫字樓等大開間的多高層建筑，生產(chǎn)施工的技術(shù)難度較大；PC 剪力墻結(jié)構(gòu)僅適用于小開間的高層住宅和低多層的大開間建筑，施工難度不大；PC 排架結(jié)構(gòu)（或鉸接連接的梁柱）一般適用于大空間廠房或多層公共建筑，施工簡單，但技術(shù)要求很高。根據(jù)項目需要，可以在同一個建筑中綜合運(yùn)用PC剪力墻、PC 框架、PC 排架，也可以與現(xiàn)澆混凝土相結(jié)合。近十年來，國內(nèi)新增加的大型混凝土預(yù)制構(gòu)件廠超過200家，雖然每家的生產(chǎn)工藝、施工方法存在一定的差異，在《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1-2014 發(fā)布后，裝配式混凝土建筑發(fā)展很快，其中，采用灌漿套筒剪力墻技術(shù)和面向住宅市場的企業(yè)超過 70%，而面向公建和廠房的相對較少，在不同的生產(chǎn)工藝和施工方法面前，很多企業(yè)面臨著選擇，本文出發(fā)點主要是針對需要向裝配式混凝土結(jié)構(gòu)方向轉(zhuǎn)型的企業(yè)提出一些個人看法和建議。

  鋼結(jié)構(gòu)普遍以裝配式施工為主，在單層工業(yè)廠房、高層及超高層寫字樓和酒店中已經(jīng)普及應(yīng)用，在國內(nèi)住宅領(lǐng)域中的發(fā)展也很快，只要解決好防火防銹以及內(nèi)外墻板的保溫、隔音、防水性能。由于鋼結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)、裝配化施工的固有特性，具有機(jī)械化程度高、尺寸精度好、容易裝配連接的優(yōu)點，施工速度快、安裝質(zhì)量好，惟一缺點是造價較高。隨著與混凝土結(jié)合成“組合結(jié)構(gòu)”以及“混合結(jié)構(gòu)”的應(yīng)用研究，將進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)性，發(fā)展前景會更加廣闊。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計、生產(chǎn)、施工連接技術(shù)相對成熟，一般的企業(yè)只需要掌握市場應(yīng)用的方法，技術(shù)和管理難度相對來說并不算大。

  木結(jié)構(gòu)建筑是利用天然材料制作的裝配式建筑，也是歷史最悠久的建筑形式之一，但由于木材一般為單向纖維，中國古代就有“橫頂千斤豎頂萬”的說法，木材縱橫向力學(xué)性能差異較大，再加上我國近代木材資源不足，制約了木結(jié)構(gòu)的發(fā)展。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，復(fù)合木材技術(shù)很好地解決了兩向力學(xué)同性問題，在一些現(xiàn)代建筑中得到了較好的應(yīng)用，為裝配式木結(jié)構(gòu)建筑打開了很好的思路，只要解決好防火防潮以及防蟲蛀問題，再加上加拿大和俄羅斯大量的木材資源不斷地國際化，相信在國內(nèi)的應(yīng)用發(fā)展也會上升到一個新高度。

  面對以上幾種裝配式建筑和不同的結(jié)構(gòu)形式，到底孰優(yōu)孰劣、應(yīng)該誰輕誰重，需要如何發(fā)展？在各地政府、科研院所、專家學(xué)者和企業(yè)中產(chǎn)生了很大的爭議，甚至造成了裝配式混凝土、裝配式鋼結(jié)構(gòu)、輕鋼木結(jié)構(gòu)房屋三個市場領(lǐng)域相互質(zhì)疑的局面。這與南北方的米飯面食之爭、山西河南的面條和饅頭之爭相似，現(xiàn)在還要加入舶來的西餐和麥當(dāng)勞、肯德基等油炸快餐食品，市場局面非常復(fù)雜，在“眾口難調(diào)”的社會背景下，如果要滿足所有人的口味，除非每家餐館都做滿漢全席，這顯然是不現(xiàn)實的，正是市場的多樣性滿足了人們的不同需求；同理，到底哪種建筑形式和結(jié)構(gòu)體系才是最好的？可以肯定的是“存在就有它的道理”。面對中國建筑市場之大，需求的多樣性，要想用一種模式或一種技術(shù)體系來壟斷市場，也是絕無可能的，從全社會角度，應(yīng)該充分發(fā)揮各個企業(yè)的資源優(yōu)勢，把每一種建筑形式都發(fā)展起來，分別滿足不同的建筑市場需求。

  在短期內(nèi)，面對國內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)房屋需求量大的現(xiàn)狀，由于裝配式混凝土建筑適應(yīng)面廣，其市場風(fēng)險相對較小，因此，對于國內(nèi)預(yù)制構(gòu)件廠出現(xiàn)了爆發(fā)式增長的現(xiàn)象就不難理解了，即使是這樣，由于裝配式混凝土建筑的技術(shù)種類也是最多和最復(fù)雜的，在實現(xiàn)手段上還會有很大的差異，各個企業(yè)的做法大相徑庭，例如：是預(yù)制的多一點還是少一點（預(yù)制的程度不同）？是采用普通混凝土（RC）還是預(yù)應(yīng)力混凝土（PC）？是采用預(yù)制混凝土的框架結(jié)構(gòu)還是剪力墻結(jié)構(gòu)？構(gòu)件節(jié)點是采用干連接還是濕連接？鋼筋連接技術(shù)是采用灌漿套筒還是間接搭接？外墻掛板是采用先安裝法還是后安裝法？框架外墻掛板是點式連接還是線形連接？預(yù)制外墻要不要做夾心三明治？是引進(jìn)技術(shù)和管理還是自主研發(fā)？這些問題經(jīng)常在 PC界引起大討論。

  這些技術(shù)路線的差異對于基建投資、生產(chǎn)安裝效率、造價成本、房屋性能的影響都比較大。不同的技術(shù)路線對于企業(yè)自身的技術(shù)能力要求也不同。根據(jù)大工業(yè)的特點，一旦投資完成就基本轉(zhuǎn)型，或者再次轉(zhuǎn)型會有較大的代價、得不償失?；赝麌鴥?nèi)新建的預(yù)制構(gòu)件廠，投資效益差異很大。因此對于裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)路線選擇都是企業(yè)投資前應(yīng)該關(guān)心的問題。總體來說，每一種結(jié)構(gòu)形式都有它的市場適應(yīng)范圍，都有很好的市場價值，投資者應(yīng)該充分考慮當(dāng)?shù)厥袌鲂枨?、投資能力、技術(shù)水平、未來前景等因素，進(jìn)行綜合評估，選擇合理的技術(shù)路線和發(fā)展方向，以充分保證企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益為出發(fā)點，因地制宜、因企而異，以立足長遠(yuǎn)的心態(tài)來規(guī)劃和打算，不斷地沉淀技術(shù)和人才以增強(qiáng)市場競爭力，做出自身的特色，才能贏得市場。同時也應(yīng)該看到，我國的裝配式建筑重新起步才10 年的時間，還處于技術(shù)發(fā)展和市場應(yīng)用不成熟的階段（不是指某項技術(shù)不可靠，而是應(yīng)用經(jīng)驗不成熟），不宜照搬照抄，一窩蜂式地“同質(zhì)化競爭”可能導(dǎo)致市場災(zāi)難，最終會給社會、企業(yè)和個人都帶來巨大的損失。

  混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展無外乎在預(yù)制和現(xiàn)澆兩個方向，對于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)來說，鋼筋預(yù)先成型和商品混凝土配送已經(jīng)成熟，主要應(yīng)該發(fā)展新型的快裝早拆式模架，方便現(xiàn)場施工并節(jié)省人工措施，例如定型設(shè)計的大鋼模、鋁合金組合模板、支撐系統(tǒng)和提升室外架都是不錯的技術(shù)，以及國外的免模板現(xiàn)澆技術(shù)也是非常好的工法，值得消化吸收后推廣應(yīng)用。

  預(yù)制混凝土則可以細(xì)分成“普通預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)”和“預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)”。普通預(yù)制混凝土構(gòu)件所組成的裝配式建筑和傳統(tǒng)現(xiàn)澆的混凝土建筑在受力性能和材料消耗方面相差不大，一般采用預(yù)制構(gòu)件和局部現(xiàn)澆的手段連接成整體，無外乎采用普通鋼筋和普通混凝土制作成預(yù)制的梁、板、墻、柱、樓梯、陽臺，主要運(yùn)用于住宅建設(shè)。從全國范圍的實踐來看，比傳統(tǒng)現(xiàn)澆能夠縮短 20% 的建設(shè)周期，但建安成本會增加10% ～ 20%左右，雖然預(yù)制的比例和生產(chǎn)工藝、安裝工法略有差別，但由于普遍預(yù)制率不高導(dǎo)致現(xiàn)場人工節(jié)約較少，再加上構(gòu)件廠的投資巨大，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢都并不明顯，主要靠各地的鼓勵扶持政策贏得一些間接的效益，同質(zhì)化競爭比較嚴(yán)重，這是目前國內(nèi)的主流情況，還有很大的改進(jìn)空間。

  預(yù)制預(yù)應(yīng)力構(gòu)件則有著本質(zhì)的不同，它一般采用高強(qiáng)鋼筋和高強(qiáng)混凝土制作，由于預(yù)應(yīng)力的存在減少了混凝土裂縫，使相同尺寸的構(gòu)件比普通混凝土構(gòu)件具有更好的剛度和承載力，因此可以使用較小的截面和更大的尺寸，從而節(jié)約材料用量，進(jìn)一步減輕建筑自重，現(xiàn)場施工時可以節(jié)省大量的施工措施，目前已經(jīng)在一些工廠、物流、商業(yè)項目中得到應(yīng)用，建安成本可以與傳統(tǒng)相較持平，甚至更低，被證明具有較好的經(jīng)濟(jì)性，但是由于國內(nèi)裝配式建筑剛剛起步，掌握預(yù)制預(yù)應(yīng)力技術(shù)的企業(yè)相對較少，目前的應(yīng)用還并不多，在發(fā)達(dá)國家則比較普及。

  假設(shè)把普通預(yù)制混凝土比作一個酒瓶，預(yù)制預(yù)應(yīng)力就好像是在瓶中裝滿了酒，會具有更高的價值，例如預(yù)制預(yù)應(yīng)力空心樓板、預(yù)制預(yù)應(yīng)力疊合樓板、預(yù)制預(yù)應(yīng)力梁、預(yù)制預(yù)應(yīng)力雙T板、預(yù)制預(yù)應(yīng)力剪力墻等等，可以廣泛運(yùn)用于公建、廠房、商場、辦公樓、酒店、停車庫、住宅、醫(yī)院、學(xué)校等建筑，并且可以和鋼結(jié)構(gòu)組成混合結(jié)構(gòu)，以干式施工為主，節(jié)約大量的模板和腳手架，施工速度更快、所用的人工更少，具有良好的經(jīng)濟(jì)性與推廣價值，非常值得好好研究和系統(tǒng)學(xué)習(xí)，筆者相信預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)必將是國內(nèi)下一階段的主要發(fā)展方向。

  在施工工法方面，總結(jié)國內(nèi)外的經(jīng)驗得到一個不爭的事實：在同樣多混凝土方量的前提下，預(yù)制構(gòu)件的件數(shù)越少，施工速度越快、建造成本就越低。因此需要系統(tǒng)地研究如何把構(gòu)件尺寸做大，才能真正降低工程成本，這需要預(yù)應(yīng)力技術(shù)、大噸位吊車才能實現(xiàn)，更需要掌握預(yù)制預(yù)應(yīng)力技術(shù)的設(shè)計、生產(chǎn)、施工人員做支撐，同時需要對構(gòu)件之間的連接技術(shù)進(jìn)行簡化，就可以大大節(jié)約材料和人工。目前國內(nèi)裝配式混凝土建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆相比，普遍存在構(gòu)件尺寸小、布置很零碎，不但現(xiàn)澆的人員沒有減少，還加大了塔吊、增加了吊裝班組和一些特殊工器具，因此不具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

  除了建設(shè)過程的建安成本，我們還應(yīng)該關(guān)注建筑的長期使用成本，在保證質(zhì)量、安全、成本、進(jìn)度的前提下，積極關(guān)注建筑的使用能耗和維護(hù)成本，從國外情況看，外墻的節(jié)能是非常重要的，我國對外墻的節(jié)能墻改工作也非常重視。在裝配式混凝土建筑領(lǐng)域，夾心三明治保溫墻板被公認(rèn)為長期效益最好的技術(shù)，目前在我國已經(jīng)開始普及，除廣東省外，各地的裝配式建筑普遍采用了夾心三明治保溫外墻，取得了一定的效果。需要強(qiáng)調(diào)的是，我國城市建筑普遍以高層建筑為主，相對國外的多層建筑來說，外墻質(zhì)量缺陷和耐久性更加重要，否則維護(hù)代價會更高，因此《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ1-2014 只推薦了能夠釋放溫度應(yīng)力的非組合夾心三明治外墻，對于組合受力的夾心三明治外墻需要慎重使用。

  筆者經(jīng)常說“核心技術(shù) + 市場資本 + 現(xiàn)代管理 = 先進(jìn)生產(chǎn)力”，先進(jìn)生產(chǎn)力就是盈利能力，能力的培養(yǎng)需要時間和成本，必須要付出合理的代價，建筑業(yè)的轉(zhuǎn)型升級尤其困難，應(yīng)該要有充分的思想認(rèn)識和準(zhǔn)備（一個人轉(zhuǎn)身容易，一個企業(yè)轉(zhuǎn)型很難），簡單抄襲難以形成核心競爭力，不斷地學(xué)習(xí)和提高才是長遠(yuǎn)發(fā)展之道，照搬照抄看似起步最快，殊不知“智商稅”才是企業(yè)轉(zhuǎn)型最大的代價。