上海地区装配式建筑技术发展简述

　　严阵李新华张洪超
　　摘要在我国资源约束趋紧、生态环境恶化趋势尚未得到根本扭转的现状下，以生态文明建设理论为指导思想，关注建设的全生命周期过程，提高资源利用综合效益，才是正道。装配式建筑不仅符合节能减排的时代要求，并能在全产业链以及全生命周期中提升建设质量与建筑寿命。另外，现在推广产业现代化应该注重提高产品和服务的质量，维持合理的生存和发展空间，这也是维护行业健康发展的正确方式。
　　关键词装配式住宅建筑装配式住宅政策节能叠合剪力墙体系预制剪力墙体系EPC模式
　　2015年末，中共中央政治局会议研究部署了城市建设工作，并发布了《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》〔1〕，在发展新型建造方式方面，意见给出了明确的时间表，提出加大政策支持力度，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建筑的比例达到30。同时也对多年来提出的建筑工业化、产业化等定义给出了明确的阐释和发展要求。紧随其后，住建部也将推动装配式建筑获突破性进展列为2016年八项重点工作之一，装配式建筑的发展迎来了历史发展的机遇。
　　上海市在装配式建筑发展方面非常重视，先后出台了《关于本市新建住宅节能省地发展的指导意见》（沪府〔2008〕6号）〔2〕、《上海市人民政府办公厅转发市建设交通委等七部门关于加快推进本市住宅产业化若干意见的通知》（沪府办发〔2011〕45号）〔3〕、《上海市人民政府办公厅转发市建设交通委等五部门关于本市进一步推进装配式建筑发展若干意见的通知》（沪府办〔2013〕52号）〔4〕、《关于转发市建设管理委等六部门制订的上海市绿色建筑发展三年行动计划（20142016）的通知》（沪府办发〔2014〕32号）〔5〕、《关于推进本市装配式建筑发展的实施意见》（沪建管联〔2014〕901号）〔6〕、《关于进一步强化绿色建筑发展推进力度提升建筑性能的若干规定》（沪建管联〔2015〕417号文）〔7〕、《关于开展2015年装配式建筑年度落实情况自查及编制2016年度实施计划方案的通知》（沪建建材〔2016〕24号文）〔8〕等重要文件。根据沪建建材〔2016〕24号文，从2016年起，符合条件的新建民用、工业建筑应全部采用装配式建筑，建筑单体预制率不应低于40。
　　装配式建筑是指把传统建造方式中大量现场作业工作如楼板、墙板、楼梯、阳台等转移到工厂进行，然后运输到建筑施工现场，通过科学的连接方式在现场装配安装完成的建筑。与传统施工方法相比，装配式建筑可实现以下几点：1）节能、节水、节材、节时，大幅减少建筑垃圾和扬尘，达到环保目的；2）可大幅提升建设效率和工程质量，将传统粗改作业转化为工厂化、产业化的精细生产和安装；3）在现阶段人口红利趋于消失的情况下，能解决劳动力短缺和建造业成本不断上升的矛盾，形成市场内生动力。
　　第二次世界大战以后，发达国家已广泛建造装配式建筑，20世纪80年代初期国内建筑业曾经开展了一系列新工艺如大板体系、升板体系、南斯拉夫体系、预制装配式框架体系等，对建筑工业化发展起到了有益的推进作用。但在这些有益的实践之后均未有大规模的推广，究其原因主要是因为当时的这些新工艺在高度、建筑形式、功能要求等方面有很大的局限，因而目前我国新建筑中装配式建筑所占比例不足5，与国际先进水平相比差距较大。
　　现今国内装配式的主要类型包括预制装配式混凝土结构、钢结构、现代木结构等。国内推广最多的装配式技术为混凝土结构的框架结构体系、剪力墙结构体系和框架剪力墙结构体系，钢结构建筑的钢框架支撑体系、钢框架钢板剪力墙体系、钢框架混凝土剪力墙体系以及现代木结构建筑体系等。
　　下面简要介绍一下装配式混凝土结构的几大体系：1）叠合剪力墙（PCF）体系是通过将工厂预制墙体部分与现场现浇部分叠合成整体的一种剪力墙构造体系；2）现浇外挂体系是外围护部分（非结构受力构件）采用预制构件现场装配（非叠合）的体系；3）装配整体式框架体系是全部或部分框架部分采用预制构件现场装配的体系；4）装配整体式剪力墙体系是剪力墙结构中全部或部分剪力墙采用预制构件现场装配的体系；5）装配整体式框架剪力墙（核心筒）体系是框架剪力墙（核心筒）结构中全部或部分框架构件采用预制构件现场装配的体系。
　　上海市装配式建筑无论从政策的引导、技术的迭代、市场的推广、产业链的形成等方面都积累了丰富的经验，也取得了社会各方面的认可，下面就上海市装配式建筑的发展历程进行回顾与介绍。
　　住宅质量通病中，渗漏、开裂、隔声差、保温性能低等问题严重影响居住体验，作为产业现代化中主要手段之一的预制装配技术只有解决传统手工现浇作业难以根除的以上问题，才有持续发展的基础。所以，上海地区早期的装配式住宅优先选择外墙预制，内部由于考虑装修内容多、修改随意性大等因素，未全部进行预制装配；结合日本、香港等地区的成熟经验，进行了一批实践，如框架剪力墙结构结合预制外挂墙板，总体上外墙质量有了很大提高。代表项目是上海浦江大型居住社区保障房项目，5栋高层住宅采用框架剪力墙结构，其中4栋18层住宅，主梁、次梁、外墙及女儿墙全部预制，楼板、阳台板采用预制叠合板，柱、剪力墙采用现浇，预制率达到50，1栋14层住宅，增加了预制柱，预制率高达70〔9〕，但框架结构中较大梁、柱的分布造成住户体验不佳，不符合国内住户使用习惯，且不利于空间面积的使用，使得装配整体式框架剪力墙体系的装配式住宅技术形式未能得到全面的推广应用。
　　与此同时，对于剪力墙结构体系进行外墙预制，在缺乏相关试验数据且国际上无成熟预制剪力墙体系参考的情况下，2007年上海万科开发的金色里程住宅小区尝试了叠合剪力墙这一新型装配式体系，结合外墙面砖反打、窗框预埋、接缝综合防水措施等工艺，在外墙品质、防水效果等方面取得了极大的改善，交付使用6年多以来，外墙无开裂、渗漏情况，达到了工业化的预期目的；在当时的客观情况下，综合考虑成本、产能供应、内部装修等因素，仅对外围叠合层和楼梯梯段进行了预制装配，外围预制叠合墙体85mm厚（含面砖），仅作为荷载，通过桁架钢筋与内侧180mm厚现浇剪力墙叠合形成整体外墙（简称PCF体系）；随着相关试验结果的整理分析，在采取合理拉结措施的情况下，叠合墙体与现浇部分是共同受力的，采取一定折减措施后可以按剪力墙形式提供抗侧力刚度，在2010年的上海市装配整体式混凝土住宅体系设计规程〔10〕中将此研究成果纳入，在接下来的数个项目中进行了应用，有力地保证了装配式住宅的实践推进。
　　叠合剪力墙体系虽然实现了工业化的初步推进，但在项目实施过程中仍存在需进一步改进的地方，如构件加工复杂、安装连接效率低、综合成本较高、整体预制率不高等，即使在2011年上海市沪建交联〔2011〕286号文〔11〕给予最多3容积率奖励的情况下，也并没有得到多数开发商的普遍应用。
　　2013年上海市沪府办〔2013〕52号文〔4〕出台，强制推进装配式建筑发展，很多开发商必须开始实践装配式建筑，外环外预制率要求不低于15，外环内预制率不低于25，根据已有项目经验，单体预制率越高，单位成本增量越大，故装配式设计时满足要求即可，不增大单体预制率；综合项目质量、加工工艺、安装效率及综合成本等因素，产生多种装配式方案选择。
　　对于15预制率要求，外墙预制构件面积不低于50，存在叠合剪力墙体系和现浇外挂体系两种方案；叠合剪力墙体系已有较多实践，优点和缺点均较明显，而对于现浇外挂体系，预制构件选择外墙填充墙、凸窗、阳台、空调板、连廊等非结构抗侧力构件，并考虑将现场不易保证质量的部位进行预制，在质量控制上与叠合剪力墙体系基本相同，而在装配设计、构件预制、安装难度等方面比叠合剪力墙大大降低，相应成本控制上较有优势，成为低预制率情况下的大部分选择。
　　15预制率情况下的装配式建筑，外围预制构件只做部分，预制构件只是传统现浇结构的补充，对于工业化的特点和优势无法有效体现，基本只是让开发单位对装配式建筑的全程管理有一定的了解，而对于积极提升建筑质量和项目管理的开发单位来说，还会结合多种工业化手段共同实践，以达到阶段性目标。
　　而对于内环内的单体25预制率项目来说，叠合剪力墙体系和现浇外挂体系如只做外围构件，都很难满足预制率要求，需结合叠合楼板方可；而预制剪力墙体系把外围构件全部预制后，基本可满足单体25预制率要求；对于叠合楼板拼缝问题的传统观念认识还未完全转变，直接大规模推广有较多担心；另外，上海地区大部分住宅均为精装修，内部构件预制后，会涉及较多设备预留预埋做法，需精装工作前置，对设计管理要求很高，综合原则为先做外围，满足要求即可，尽量减少问题交叉，降低管理难度。
　　预制剪力墙体系实践后，总体施工效率比低预制率装配体系略有提高，成本增量稍有上升，有些项目结合铝模、预制轻质隔墙、免抹灰、整体厨卫等技术应用，施工现场的工业化特点已非常明显。当然不同项目的技术应用各不相同，整体式仍需加强。
　　随着上海市沪建管联〔2014〕901号文〔6〕及沪建管联〔2015〕417号文〔7〕的实施，对2015年装配式项目的工业化要求更加提高，单体预制率不低于30，楼板厚度不低于150mm，除外墙内保温外，装配式建筑外墙与保温材料、外窗、外饰面等部品构件应一体化预制，积极推进装修工业化，政策的强力推动对装配式建筑的发展起到极大的促进作用。
　　装配式住宅政策要求的提高，首先需要考虑成本是否大幅上升。针对当前实际情况，对此做了初步测算，所有因政策要求提高而增加的成本约400元m2。由于30以上单体预制率建筑预制构件需选择全部外墙、大部分叠合楼板、阳台、空调板及楼梯等，40预制率还需选择部分内墙，使得现浇部分工作大量减少，对提高现场施工效率有利，同时对比得知，30单体预制率与40单体预制率之间的的成本差仅为50元m2左右，而随着人工费的持续上涨和工业化项目规模优势的不断体现，高度工业化的建筑项目与传统现浇结构之间的差值越来越小。
　　装配式建筑单体的较高预制率指标，不能全面体现建筑的工业化、先进性程度，需结合其他全建设周期内的提升质量、提高效率、减少人工等措施，尤其是外墙一体化集成产品、内装高效成品安装体系及专业配套施工设备等，在综合项目信息化管理模式下才能实现高效、高质和有效缩短总工期；但在目前的复杂情况下，低预制率装配式建筑肯定无法体现工业化质量和效率优势，如没有具体量化指标，则会落入空喊口号、推进缓慢的境况。而工业化政策的落实推进，实质上取决于地区的经济发展状况和房价水平，各地需酌情考虑；一线城市可全面高标准快速推进，二三线城市宜确定合适的工业化落实政策，总体上应以提高质量为核心，不重点关注指标高低，但求切实提高建筑质量且实际可操作，甚至可针对单一工业化产品或技术进行专项推广。总之，我们应该努力去满足不断提高的人民居住品质要求，成本的上升是短期内的必然趋势，随着工业化技术的逐渐完善会趋于平缓。
　　现在一体化外墙中，夹心保温预制构件是可实施的较成熟做法，但也并非具有绝对优势。首先可靠性值得商榷，由于夹心保温单块墙板一般尺寸2～4m长、3m左右高，外页墙板一般厚度60mm，单层双向配筋，长期情况下的外表面开裂、接缝打胶的老化、保温材料空腔进水冻融等问题，会一定程度影响整体的可靠性，同时外墙涂料类饰面仍需后施工，一体化程度不高；其次是住户得房率降低，预制外墙容积率优惠政策只对开发商有利，销售面积仍按外轮廓计算，华东地区常规的预制剪力墙夹心保温外墙约300mm厚，比采用内保温或传统外保温的总墙厚都要大，一定程度上造成住户的得房率降低；最后当前夹心保温构造还需进一步完善改进，减少后期使用过程的问题。让人欣喜的是，行业内设计单位、构件厂家、总包单位、零配件厂家均在积极革新，产业链逐渐健康，建筑产业化市场得到了有力支持。
　　产业链中，设计居于龙头地位，产业现代化的推进首先需要设计上有较好的解决，而工业化的加工和施工需要前期设计的高度集成化和精细化，且需符合后期实际采用的加工和施工工艺，这对传统的项目管理模式提出了挑战，设计必须转变才能适应这一要求，体现在两个方面：1）设计思维需转变，工业化项目已不仅仅是图纸设计，而是高度集成的精密产品设计，需要用产品设计、组装、维护的思维来完成，任何前期的疏忽和遗漏都将在现场安装或使用上造成巨大损失；2）必须采用前后一体化项目管理流程，前期设计必须考虑后期材料特性、加工工艺、施工工艺，这样就要求设计人员全面、跨界，施工图设计时各配套设计需前置，如幕墙、精装修、门窗、栏杆、石材、智能化等，专业众多且互相交叉，牵一发而动全身，工作量成倍增加，设计的重要性愈加重要，设计人员也更加痛苦。
　　设计如此重要且基本决定了后期构件和施工的效率和成本水平，使得以设计为主导的EPC模式得到了理论上的支持，让设计意图以最直接、最方便的方式落实，对项目的进度、成本管理都有较好的帮助。但目前开发单位完善的部门架构、多样的部门利益造成EPC模式推进缺乏源头的动力，设计方综合能力的欠缺也是目前实践较少的原因之一。
　　房地产行业的整体下行对全产业链上的各段服务商都产生了极大的影响，总开发量的减少造成了全行业产能过剩，僧多粥少的现实使得大家竞争得头破血流，而过度竞争未必能带来更好的产品和服务，部分城市已出现初步状况。从一定程度上说，现在推广产业现代化，担心产能不足可能是多余的，更应该注重提高产品和服务的质量。维持合理的生存和发展空间，是维护行业健康发展的正确方式，市场需求的推动力巨大也很残酷，必将毫不留情地淘汰不满足发展需要的企业或技术。
　　参考文献
　　〔1〕国办发〔1999〕72号。关于推进住宅产业现代化提高住宅质量若干意见的通知。
　　〔2〕沪府〔2008〕6号。关于本市新建住宅节能省地发展的指导意见。
　　〔3〕沪府办发〔2011〕45号。上海市人民政府办公厅转发市建设交通委等七部门关于加快推进本市住宅产业化若干意见的通知。
　　〔4〕沪府办〔2013〕52号。上海市人民政府办公厅转发市建设交通委等五部门关于本市进一步推进装配式建筑发展若干意见的通知。
　　〔5〕沪府办发〔2014〕32号。关于转发市建设管理委等六部门制订的上海市绿色建筑发展三年行动计划（20142016）的通知。
　　〔6〕沪建管联〔2014〕901号。关于推进本市装配式建筑发展的实施意见。
　　〔7〕沪建管联〔2015〕417号文。关于进一步强化绿色建筑发展推进力度提升建筑性能的若干规定。
　　〔8〕沪建建材〔2016〕24号文。关于开展2015年装配式建筑年度落实情况自查及编制2016年度实施计划方案的通知。
　　〔9〕张传生，张凯。工业化预制装配式住宅建设研究与应用〔J〕。住宅产业，2012（6）。
　　〔10〕DGTJ0820712010装配整体式混凝土住宅体系设计规程〔S〕。上海：同济大学出版社，2010。
　　〔11〕沪建交联〔2011〕286号。关于印发《关于本市鼓励装配整体式住宅项目建设的暂行办法》的通知。