房子也可以在工廠(chǎng)里造？
在中國，一套165平米雙層裝配式獨棟住宅，其房屋完成內外精裝修的工廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí)間僅為3個(gè)月，你可以選擇一個(gè)預制的完整廚房、完整衛生間、完整的客廳和臥室，然后僅需花費很短的時(shí)間就可以在現場(chǎng)裝配出來(lái)。
作者| 須臾千秋，清華大學(xué)土木工程博士
長(cháng)久以來(lái)，建筑施工在大家的眼中一直是一項勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)。
一套標準的混凝土建筑，需要從打地基開(kāi)始，靠人力綁扎鋼筋籠，支設模板，再在其中澆筑混凝土，進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的養護，隨后拆模、進(jìn)行水電安裝、室內外裝修……這一系列工序不僅消耗大量的勞動(dòng)力，而且對工人的技能要求很高，一套住宅修建下來(lái)需要花費大量的時(shí)間。
要是砌體結構建筑，由于磚瓦要一塊一塊壘上去，建造過(guò)程甚至還要更慢。
然而如今，一套104平米的標準住宅，從平地開(kāi)始只需10天，就完成了全部這些工序，讓住戶(hù)可以直接拎包入住了。這到底是怎樣的革命性進(jìn)步??？
原來(lái)，這就是裝配式住宅。
?。ㄒ唬┡d起于蘇聯(lián)，裝配式住宅其實(shí)早已“爛大街”
其實(shí)從概念上講，裝配式住宅早就不是什么新鮮事物了。
早在上世紀50年代，蘇聯(lián)進(jìn)入高速的國民經(jīng)濟發(fā)展時(shí)期，城鎮人口快速增加，為了讓進(jìn)城務(wù)工的百姓迅速住上有水有電、能滿(mǎn)足基本生存需求的住宅，當時(shí)的蘇聯(lián)工程師們設計了一種適宜量產(chǎn)的住宅。由于正值赫魯曉夫執政時(shí)期，這種建筑也被稱(chēng)為“赫魯曉夫樓”。
它通常為五層住宅，由幾個(gè)完全相同的單元相互連接，戶(hù)型極為單一。它由預先在工廠(chǎng)中生產(chǎn)的混凝土預制板建成，這些尺寸、材料、生產(chǎn)工藝完全一致的混凝土預制板在工廠(chǎng)中統一進(jìn)行配筋、建筑和養護，既能提高構件的質(zhì)量均一性，又能降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。在鋼筋混凝土產(chǎn)量不足時(shí)，這些預制構件甚至還可以用木頭代替。
在施工現場(chǎng)，這些預制板頂端伸出的預留鋼筋通常會(huì )和房屋的既有構件勾連在一起，再用混凝土對這些預制構件與立柱和連梁進(jìn)行整體澆筑。但更多的時(shí)候，為了趕工期或者施工方便，干脆直接將預制板搭在梁上，這極大降低了建筑的抗震性能。
除此之外，建筑所用的防水、保溫材料也十分簡(jiǎn)易，基本上是有什么用什么。這使得這種原始的裝配式建筑質(zhì)量很差，安全、防水、防火能力以及建筑壽命都很堪憂(yōu)，只能滿(mǎn)足基本的居住需求而已。
后來(lái)，這種建筑傳入中國，成為了大名鼎鼎的“筒子樓”。它解決了中國工業(yè)落后時(shí)期嚴重的住房不足問(wèn)題，但同時(shí)也造成了許多問(wèn)題。汶川大地震中，許多房屋的倒塌正是由預制板沒(méi)有與建筑緊密結合導致的。
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如此看來(lái)，裝配式住宅早該被淘汰了才對，為什么如今又火熱起來(lái)了呢？原來(lái)，隨著(zhù)建筑科技的進(jìn)步，裝配式住宅早已今非昔比。
?。ǘ┤缃竦难b配式住宅，抗震抗裂還能多功能集成
如今的建筑材料，強度和各項性能可以比50年前輕松地翻上兩番。
例如中國公司開(kāi)發(fā)的用于裝配式住宅的PK預應力混凝土疊合板，厚度僅3厘米，自重1.1千牛/平方米，是目前國際上薄、輕的疊合板，且用鋼量省，但同時(shí)承載能力可達15千牛/平方米，抗裂性能好，新老混凝土結合好。在側孔中橫穿鋼筋后可形成雙向板，避免了傳統疊合板只能做單向板的弊病，同時(shí)價(jià)格比傳統的桁架疊合板還要低50%。
此外，建筑材料還可以進(jìn)行集成化，同一個(gè)建筑構件可以承擔多個(gè)功能。通過(guò)材料的綜合性能設計，新型外墻板可以綜合保溫、防水、隔聲、外飾于一體，將原來(lái)的四層材料變成同一個(gè)構件，將裝配難度直線(xiàn)降低為零；甚至結構構件本身也可以兼具裝飾功能，比如“混凝土預制花墻”。
?。≒K預應力混凝土疊合板）
過(guò)去的筒子樓，事實(shí)上只是對結構構件在預制構件廠(chǎng)進(jìn)行預生產(chǎn)，之后運到工程現場(chǎng)來(lái)進(jìn)行組裝，現如今的裝配式住宅則借助現代信息和管理技術(shù)，采用普遍的集成化模式，進(jìn)行整體的集約化設計、集中采購、集中施工，極大地節約了成本。
對于比結構更加復雜的內部裝修，也可以進(jìn)行構件拆分、工藝預留、成本優(yōu)化、精細集成等專(zhuān)項深化設計。實(shí)際上，就是將預制件的應用擴大化，甚至實(shí)現了整個(gè)房間的預制化。
你可以選擇一個(gè)預制的完整廚房、完整衛生間、完整的客廳和臥室，所有這些都是事先預制的，僅需花費很短的時(shí)間就可以在現場(chǎng)裝配出來(lái)。
?。üI(yè)化集成內裝）
不僅僅是建筑與結構，裝配式建筑的水電暖通與消防系統也可以在工廠(chǎng)車(chē)間內完成，然后整體運輸至工程現場(chǎng)，并以整體吊裝的方式，按不同用途和功能快速組裝成各種風(fēng)格的建筑。
由于大規模工業(yè)化的采購、生產(chǎn)以及高度模塊化的安裝流程，整個(gè)過(guò)程可以實(shí)施得極為迅速。
在中國，一套165平米雙層裝配式獨棟住宅，其房屋完成內外精裝修的工廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí)間僅為3個(gè)月，在打包運輸至現場(chǎng)之后，組裝時(shí)間僅需一周即可完成。在安全性上，不同于質(zhì)量堪憂(yōu)的筒子樓，這種裝配式住宅的抗震能力較高可達9.7級，建筑壽命達50年以上。
?。ㄈ┬畔⒒O計將裝配式住宅帶入高端領(lǐng)域
如果裝配式住宅只能應用于簡(jiǎn)單的獨棟住宅中，那意味著(zhù)這種技術(shù)的應用十分受限，推廣難度也很大。尤其是對于中國，由于人口密度高，絕大多數的城鎮居民都居住在多層甚至高層住宅中。
那么，裝配式房屋的技術(shù)能否應用于多層住宅呢？當然可以。
?。ɑ贐IM技術(shù)裝配式建筑全過(guò)程的模擬、驗證及優(yōu)化）
借助現今的BIM技術(shù)，建筑可以實(shí)現全建筑周期所有構件的安裝管理?；贐IM技術(shù)裝配式建筑數字化信息管理平臺，在檔案信息管理、施工參照管理、5D材料量聯(lián)動(dòng)模擬，圖紙會(huì )審功能、協(xié)同工作日志方面都可以大大推進(jìn)裝配式建筑的設計與實(shí)施。
更加方便的是，借助BIM系統，事實(shí)上可以將多層建筑的模塊化變成一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程。也就是說(shuō)，在技術(shù)上，哪一個(gè)部分實(shí)現了模塊化，就可以將這部分模塊整合到施工中來(lái)。包括預制外墻板，預制陽(yáng)臺，預制樓梯……一步步下來(lái)，“萬(wàn)物皆可預制”，終實(shí)現整座房屋的預制化。
這樣一來(lái)，不僅住宅可以實(shí)現預制化，包括學(xué)校、醫院在內的公共建筑也可以在局部實(shí)現預制化。
?。A制構件分布三維示意圖）
?。ㄋ模┭b配式住宅好在哪里？
作為一個(gè)勞動(dòng)力密集型行業(yè)，建筑業(yè)向來(lái)要消耗大量的人力。因此，在勞動(dòng)力價(jià)格極高的發(fā)達國家，建筑成本往往極其高昂。因此，這些國家的建設常常由于成本無(wú)法承擔而趨于停滯。
尤其是對澳大利亞、新西蘭這些人口稀少、建筑密度又低的國家，由于大多數住宅都是位于郊區的獨棟住宅，光是將工人聚集在荒無(wú)人煙的建筑工地進(jìn)行施工就極其困難。因此，人們想到直接向海外進(jìn)口房屋。
中國的人口密度高，勞動(dòng)力價(jià)格又相對較低，在建筑工程方面擁有全世界與眾不同的豐富經(jīng)驗。因此，何不干脆將房子在中國生產(chǎn)出來(lái)，運到新西蘭進(jìn)行終組裝呢？
?。ㄐ挛魈m的中國造裝配式住宅）
的確，中國工廠(chǎng)的效率是任何國家難以企及的。對中國工廠(chǎng)而言，1000套住宅的訂單可以在12個(gè)月內完成。據估計，到2019年中期，中國工廠(chǎng)每年可建造7000-8000套住房，完全滿(mǎn)足新西蘭全國的市場(chǎng)需求。
由于組裝施工時(shí)間極短，對于交通不便的山地、邊遠地區以及勞動(dòng)力密集度高的多層住宅和商業(yè)項目而言，裝配式住宅可以比傳統住宅節省30%的成本，且交付速度快2-3倍。由于生產(chǎn)的模塊化，建筑構件的質(zhì)量也有了保證。
實(shí)踐表明，位于新西蘭西海岸，由中國公司生產(chǎn)的裝配式住宅房屋在經(jīng)歷了6年的風(fēng)吹雨打后仍然保持完好，這相當于大幅節省了房屋在全壽命周期的維護成本。
結語(yǔ)
裝配式建筑，具有發(fā)展節能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過(guò)剩產(chǎn)能等一舉多得之效，也是未來(lái)建筑發(fā)展的必然方向。預計到2020年底，整個(gè)浙江省新建多層和高層住宅將基本實(shí)現全裝修，毛坯房將逐步退出歷史舞臺。裝配式建筑正在將人的生活變得更加簡(jiǎn)單。
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