房子也可以在工廠里造？
在中國，一套165平米雙層裝配式獨(dú)棟住宅，其房屋完成內(nèi)外精裝修的工廠生產(chǎn)時(shí)間僅為3個(gè)月，你可以選擇一個(gè)預(yù)制的完整廚房、完整衛(wèi)生間、完整的客廳和臥室，然后僅需花費(fèi)很短的時(shí)間就可以在現(xiàn)場裝配出來。
作者| 須臾千秋，清華大學(xué)土木工程博士
長久以來，建筑施工在大家的眼中一直是一項(xiàng)勞動(dòng)力密集型產(chǎn)業(yè)。
一套標(biāo)準(zhǔn)的混凝土建筑，需要從打地基開始，靠人力綁扎鋼筋籠，支設(shè)模板，再在其中澆筑混凝土，進(jìn)行長時(shí)間的養(yǎng)護(hù)，隨后拆模、進(jìn)行水電安裝、室內(nèi)外裝修……這一系列工序不僅消耗大量的勞動(dòng)力，而且對(duì)工人的技能要求很高，一套住宅修建下來需要花費(fèi)大量的時(shí)間。
要是砌體結(jié)構(gòu)建筑，由于磚瓦要一塊一塊壘上去，建造過程甚還要更慢。
然而如今，一套104平米的標(biāo)準(zhǔn)住宅，從平地開始只需10天，就完成了全部這些工序，讓住戶可以直接拎包入住了。這到底是怎樣的革命性進(jìn)步啊？
原來，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(jì)50年代，蘇聯(lián)進(jìn)入高速的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)期，城鎮(zhèn)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、能滿足基本生存需求的住宅，當(dāng)時(shí)的蘇聯(lián)工程師們?cè)O(shè)計(jì)了一種適宜量產(chǎn)的住宅。由于正值赫魯曉夫執(zhí)政時(shí)期，這種建筑也被稱為“赫魯曉夫樓”。
它通常為五層住宅，由幾個(gè)相同的單元相互連接，戶型極為單一。它由預(yù)先在工廠中生產(chǎn)的混凝土預(yù)制板建成，這些尺寸、材料、生產(chǎn)工藝一致的混凝土預(yù)制板在工廠中統(tǒng)一進(jìn)行配筋、建筑和養(yǎng)護(hù)，既能提高構(gòu)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(yù)制構(gòu)件甚還可以用木頭代替。
在施工現(xiàn)場，這些預(yù)制板頂端伸出的預(yù)留鋼筋通常會(huì)和房屋的既有構(gòu)件勾連在一起，再用混凝土對(duì)這些預(yù)制構(gòu)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(yù)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，只能滿足基本的居住需求而已。
后來，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(yán)重的住房不足問題，但同時(shí)也造成了許多問題。汶川大地震中，許多房屋的倒塌正是由預(yù)制板沒有與建筑緊密結(jié)合導(dǎo)致的。
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如此看來，裝配式住宅早該被淘汰了才對(duì)，為什么如今又火熱起來了呢？原來，隨著建筑科技的進(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(qiáng)度和各項(xiàng)性能可以比50年前輕松地翻上兩番。
例如中國公司開發(fā)的用于裝配式住宅的PK預(yù)應(yīng)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(dá)15千牛/平方米，抗裂性能好，新老混凝土結(jié)合好。在側(cè)孔中橫穿鋼筋后可形成雙向板，避免了傳統(tǒng)疊合板只能做單向板的弊病，同時(shí)價(jià)格比傳統(tǒng)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(gòu)件可以承擔(dān)多個(gè)功能。通過材料的綜合性能設(shè)計(jì)，新型外墻板可以綜合保溫、防水、隔聲、外飾于一體，將原來的四層材料變成同一個(gè)構(gòu)件，將裝配難度直線降低為零；甚結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身也可以兼具裝飾功能，比如“混凝土預(yù)制花墻”。
?。≒K預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板）
過去的筒子樓，事實(shí)上只是對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在預(yù)制構(gòu)件廠進(jìn)行預(yù)生產(chǎn)，之后運(yùn)到工程現(xiàn)場來進(jìn)行組裝，現(xiàn)如今的裝配式住宅則借助現(xiàn)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(shè)計(jì)、集中采購、集中施工，極大地節(jié)約了成本。
對(duì)于比結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的內(nèi)部裝修，也可以進(jìn)行構(gòu)件拆分、工藝預(yù)留、成本優(yōu)化、精細(xì)集成等專項(xiàng)深化設(shè)計(jì)。實(shí)際上，就是將預(yù)制件的應(yīng)用擴(kuò)大化，甚實(shí)現(xiàn)了整個(gè)房間的預(yù)制化。
你可以選擇一個(gè)預(yù)制的完整廚房、完整衛(wèi)生間、完整的客廳和臥室，所有這些都是事先預(yù)制的，僅需花費(fèi)很短的時(shí)間就可以在現(xiàn)場裝配出來。
?。üI(yè)化集成內(nèi)裝）
不僅僅是建筑與結(jié)構(gòu)，裝配式建筑的水電暖通與消防系統(tǒng)也可以在工廠車間內(nèi)完成，然后整體運(yùn)輸工程現(xiàn)場，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(guī)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(dú)棟住宅，其房屋完成內(nèi)外精裝修的工廠生產(chǎn)時(shí)間僅為3個(gè)月，在打包運(yùn)輸現(xiàn)場之后，組裝時(shí)間僅需一周即可完成。在安全性上，不同于質(zhì)量堪憂的筒子樓，這種裝配式住宅的抗震能力較高可達(dá)9.7級(jí)，建筑壽命達(dá)50年以上。
?。ㄈ┬畔⒒O(shè)計(jì)將裝配式住宅帶入高端領(lǐng)域
如果裝配式住宅只能應(yīng)用于簡單的獨(dú)棟住宅中，那意味著這種技術(shù)的應(yīng)用十分受限，推廣難度也很大。尤其是對(duì)于中國，由于人口密度高，絕大多數(shù)的城鎮(zhèn)居民都居住在多層甚高層住宅中。
那么，裝配式房屋的技術(shù)能否應(yīng)用于多層住宅呢？當(dāng)然可以。
?。ɑ贐IM技術(shù)裝配式建筑全過程的模擬、驗(yàn)證及優(yōu)化）
借助現(xiàn)今的BIM技術(shù)，建筑可以實(shí)現(xiàn)全建筑周期所有構(gòu)件的安裝管理?；贐IM技術(shù)裝配式建筑數(shù)字化信息管理平臺(tái)，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(shè)計(jì)與實(shí)施。
更加方便的是，借助BIM系統(tǒng)，事實(shí)上可以將多層建筑的模塊化變成一個(gè)漸進(jìn)的過程。也就是說，在技術(shù)上，哪一個(gè)部分實(shí)現(xiàn)了模塊化，就可以將這部分模塊整合到施工中來。包括預(yù)制外墻板，預(yù)制陽臺(tái)，預(yù)制樓梯……一步步下來，“萬物皆可預(yù)制”，終實(shí)現(xiàn)整座房屋的預(yù)制化。
這樣一來，不僅住宅可以實(shí)現(xiàn)預(yù)制化，包括學(xué)校、醫(yī)院在內(nèi)的公共建筑也可以在局部實(shí)現(xiàn)預(yù)制化。
（預(yù)制構(gòu)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)向來要消耗大量的人力。因此，在勞動(dòng)力價(jià)格極高的發(fā)達(dá)國家，建筑成本往往極其高昂。因此，這些國家的建設(shè)常常由于成本無法承擔(dān)而趨于停滯。
尤其是對(duì)澳大利亞、新西蘭這些人口、建筑密度又低的國家，由于大多數(shù)住宅都是位于郊區(qū)的獨(dú)棟住宅，光是將工人聚集在荒無人煙的建筑工地進(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(duì)較低，在建筑工程方面擁有全世界與眾不同的豐富經(jīng)驗(yàn)。因此，何不干脆將房子在中國生產(chǎn)出來，運(yùn)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，中國工廠的效率是任何國家難以企及的。對(duì)中國工廠而言，1000套住宅的訂單可以在12個(gè)月內(nèi)完成。據(jù)估計(jì)，到2019年中期，中國工廠每年可建造7000-8000套住房，滿足新西蘭全國的市場需求。
由于組裝施工時(shí)間極短，對(duì)于交通不便的山地、邊遠(yuǎn)地區(qū)以及勞動(dòng)力密集度高的多層住宅和商業(yè)項(xiàng)目而言，裝配式住宅可以比傳統(tǒng)住宅節(jié)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(gòu)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(dāng)于大幅節(jié)省了房屋在全壽命周期的維護(hù)成本。
結(jié)語
裝配式建筑，具有發(fā)展節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)、提高建筑安全水平、推動(dòng)化解過剩產(chǎn)能等一舉多得之效，也是未來建筑發(fā)展的必然方向。預(yù)計(jì)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(xiàn)全裝修，毛坯房將逐步退出歷史舞臺(tái)。裝配式建筑正在將人的生活變得更加簡單。
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