仲繼壽
國家住宅科技產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 秘書長
國家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心 主任
“空中造樓機(jī)”的創(chuàng)新研發(fā)給建筑工業(yè)化發(fā)展路徑和建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來更多的思考和啟示。
仲繼壽
1我國正處于建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期
從1956年國務(wù)院頒布《關(guān)于加強(qiáng)和發(fā)展建筑工業(yè)的決定》以適應(yīng)工業(yè)建筑規(guī)模化建設(shè)需求，到1995年國家發(fā)布《建筑工業(yè)化發(fā)展綱要》以適應(yīng)大規(guī)模住宅建設(shè)需求，再到2013年國家出臺(tái)《綠色建筑行動(dòng)方案》，我國建筑工業(yè)化發(fā)展經(jīng)過了三個(gè)重要發(fā)展階段。
2014年國務(wù)院頒布《關(guān)于推進(jìn)建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》，提出了“轉(zhuǎn)變建筑業(yè)發(fā)展方式，推動(dòng)建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化”的發(fā)展目標(biāo)；2015全國住房城鄉(xiāng)建設(shè)工作會(huì)議將“加快建筑業(yè)改革發(fā)展步伐、推動(dòng)裝配式建筑取得突破性進(jìn)展”作為2016年重點(diǎn)工作。
顯然，國家層面對(duì)于我國建筑工業(yè)化和裝配式建筑的概念界定和提出時(shí)間表明了不同時(shí)期我國建筑業(yè)面臨的問題不同，著力點(diǎn)也不同。
我國正處于建筑工業(yè)化轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，建筑工業(yè)化面臨的重大問題已經(jīng)不是簡單意義的規(guī)模化建設(shè)需求，而是應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力數(shù)量下降和用工成本增加、公眾對(duì)建筑品質(zhì)要求提高、以及環(huán)境承載力與資源可持續(xù)發(fā)展壓力加大的問題。
2 我國裝配式建筑的現(xiàn)狀調(diào)研
當(dāng)前，產(chǎn)能過剩、結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)氣候變化和綠色發(fā)展均對(duì)我國建筑業(yè)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。質(zhì)量、工期、成本，以及政策、技術(shù)、人才是整個(gè)建筑業(yè)發(fā)展脈絡(luò)中不變的目標(biāo)和約束條件。因此，研究我國建筑工業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀，理清發(fā)展思路、做好頂層設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
為此，中國房地產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)委托國家住宅與居住環(huán)境工程技術(shù)研究中心牽頭針對(duì)高層住宅建筑工業(yè)化技術(shù)體系和部品產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀開展調(diào)研。
由于剪力墻結(jié)構(gòu)在高層住宅室內(nèi)空間內(nèi)無梁、柱外露等特點(diǎn)，適應(yīng)居住功能要求，因此比裝配式混凝土框架結(jié)構(gòu)得到廣泛認(rèn)可，在北京、上海、天津、哈爾濱、沈陽、唐山、合肥、南通、深圳等諸多大城市中均有較大規(guī)模的應(yīng)用。
支撐裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)為預(yù)制剪力墻可靠的連接技術(shù)和“等同現(xiàn)澆”的設(shè)計(jì)概念。我國通過引進(jìn)歐美、日本等國家的先進(jìn)技術(shù)并不斷的消化、吸收，形成了預(yù)制剪力墻水平接縫豎向鋼筋套筒灌漿和漿錨搭接等鋼筋連接技術(shù)，這是影響結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵技術(shù)。
調(diào)研中發(fā)現(xiàn)工廠生產(chǎn)的構(gòu)件質(zhì)量和精度很高，但現(xiàn)場(chǎng)裝配質(zhì)量尤其是豎向鋼筋連接與灌漿質(zhì)量令人擔(dān)憂。技術(shù)工人嚴(yán)重缺乏導(dǎo)致大量現(xiàn)場(chǎng)裝配的連接節(jié)點(diǎn)質(zhì)量和可靠性不高。從現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研看，目前的施工質(zhì)量還無法完全實(shí)現(xiàn)裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的“等同現(xiàn)澆”設(shè)計(jì)原則，而我國大部分城市均屬于抗震設(shè)防地區(qū)，會(huì)給建筑抗震性能留下安全隱患。
值得注意的是，日本沒有把裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)（也稱板式結(jié)構(gòu)）應(yīng)用于高層及超高層住宅，使用更多的是裝配式框架結(jié)構(gòu)。主要原因是日本是強(qiáng)地震國家，板式結(jié)構(gòu)在防止剪切破壞和增加結(jié)構(gòu)延性方面性能欠佳。美國也同樣限制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)在地震區(qū)高層建筑中的應(yīng)用。原因是他們的住宅形態(tài)多以house和多層集合住宅為主，國情差異巨大。
調(diào)查統(tǒng)計(jì)中還發(fā)現(xiàn)，目前裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)高層住宅平均造價(jià)高出傳統(tǒng)建造方式的10%-15%，也是影響裝配式高層住宅應(yīng)用規(guī)模的客觀因素。
目前具備規(guī)劃設(shè)計(jì)、構(gòu)件加工、安裝施工能力的企業(yè)集團(tuán)公司在推動(dòng)建筑工業(yè)化上起到了決定性作用，但基本處于“自產(chǎn)自銷、定制生產(chǎn)”狀態(tài)，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)量平均不到產(chǎn)能的20%。政府在推行裝配式建筑時(shí)缺乏完整的技術(shù)路徑規(guī)劃和工業(yè)化通用建筑體系是造成產(chǎn)能嚴(yán)重浪費(fèi)的因素之一。
因此，在我國發(fā)展預(yù)制裝配式建筑一定要從通用建筑體系構(gòu)建、建筑質(zhì)量控制和技術(shù)工人資源的匹配度出發(fā)，堅(jiān)持因地制宜，慎重研究決策，避免盲目發(fā)展。國家應(yīng)在裝配式建筑的頂層路徑設(shè)計(jì)和市場(chǎng)化機(jī)制建立方面發(fā)揮引導(dǎo)作用，統(tǒng)一對(duì)建筑工業(yè)化尤其是裝配式建筑的認(rèn)識(shí)，研究“預(yù)制化率”和“裝配化率”與工業(yè)化通用建筑體系的匹配性，避免僵硬指標(biāo)誤導(dǎo)建筑工業(yè)化的發(fā)展方向。
3.對(duì)裝配式建筑內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)
十二屆人大四次會(huì)議政府工作報(bào)告提出，“積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑，提高建筑工程標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量”；《中共中央國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》要求，“力爭用10年左右時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%，積極穩(wěn)妥推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑。在具備條件的地方，倡導(dǎo)發(fā)展現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑”。
梳理目前的政策和技術(shù)語境，政府倡導(dǎo)的“裝配式建筑”是指采用工廠預(yù)制混凝土構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。屬于是狹義的概念，其特征是大量的混凝土建筑部品由工廠生產(chǎn)加工完成；現(xiàn)場(chǎng)裝配作業(yè)取代混凝土現(xiàn)澆作業(yè)；為實(shí)現(xiàn)“等同現(xiàn)澆”需要在節(jié)點(diǎn)區(qū)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆；推行建筑、裝修一體化設(shè)計(jì)與施工；采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和信息化管理；符合綠色施工的要求；等等。
從調(diào)研成果看，我國更應(yīng)重視廣義的“裝配式建筑”。建筑形式可以包括砌塊建筑、板式建筑和模塊建筑等；結(jié)構(gòu)類型包括混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、竹木結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)等；裝配對(duì)象包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)隔墻、設(shè)備系統(tǒng)等。尤其是部品部件標(biāo)準(zhǔn)化與機(jī)電設(shè)備系統(tǒng)集成也應(yīng)是廣義裝配式建筑的重要組成部分。
調(diào)研的另一個(gè)重要成果是，近年來研究并發(fā)展起來的基于商品混凝土高層建筑泵送技術(shù)和機(jī)械化模板系統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)體系也是實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化的途徑。基于裝配式模板體系，針對(duì)超高層建筑核心筒的整體頂升工作平臺(tái)及模架體系，面向高層住宅現(xiàn)澆混凝土工業(yè)化建造的“空中造樓機(jī)”技術(shù)等，值得行業(yè)關(guān)注。
4.“空中造樓機(jī)”的研發(fā)創(chuàng)新
2013年，住宅科技產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組織十多家產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)企業(yè)開展了聯(lián)盟重大課題“北京市公租房標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)與現(xiàn)澆鋼筋混凝土工業(yè)化建造研究與示范工程”。課題成果之一是工業(yè)化建造成套裝備，簡稱“空中造樓機(jī)”。采用“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化部品、機(jī)械化作業(yè)、裝配化施工、智能化控制和信息化管理”的方式，在建筑工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑工業(yè)化建造的大型、通用、組合式機(jī)械裝備及技術(shù)。
可以將“空中造樓機(jī)”理解為一座現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)方式的移動(dòng)造樓工廠。由于裝備標(biāo)準(zhǔn)化率>95%，因此可實(shí)現(xiàn)在不同工地與建筑間的轉(zhuǎn)移、安裝、拆缷，實(shí)現(xiàn)高層建筑的建造過程。
“空中造樓機(jī)”的關(guān)鍵技術(shù)只有四個(gè)：
一是基于通用住宅建筑體系的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過系列化、規(guī)格化的標(biāo)準(zhǔn)居住單元和標(biāo)準(zhǔn)化的交通核單元模塊化組合，以及工廠化的部品部件，滿足不同樓棟平面和建筑立面的要求；
二是將傳統(tǒng)的人工支模拆模過程轉(zhuǎn)化為智能化的合模和開模過程；
三是采用免振搗自密實(shí)混凝土、混凝土泵送、點(diǎn)陣式澆筑、自動(dòng)噴淋技術(shù)完成混凝土的澆筑與養(yǎng)護(hù)。
四是采用全自動(dòng)液壓升降系統(tǒng)和插接式升降柱結(jié)構(gòu)，總重量約2000噸的造樓機(jī)，可在一小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)整層樓模板的開合模和整體升降的過程。
因此，“空中造樓機(jī)”建造技術(shù)與裝配式建筑技術(shù)一樣，符合“工程質(zhì)量可控、建安成本可控、建造周期可控和減少建筑垃圾排放”的建筑工業(yè)化目標(biāo)，滿足施工現(xiàn)場(chǎng)節(jié)地、節(jié)能、降噪、減少建筑揚(yáng)塵的要求。
與裝配式混凝土建筑建造過程的區(qū)別在于：“空中造樓機(jī)”沿建筑高度方向運(yùn)動(dòng)，自密實(shí)商品混凝土通過造樓機(jī)建造平臺(tái)實(shí)現(xiàn)剪力墻或柱子的現(xiàn)場(chǎng)澆筑。在完成整棟建筑建造后，“空中造樓機(jī)”在不同工地間轉(zhuǎn)移。而預(yù)制構(gòu)件廠不能移動(dòng)。
相同的是，預(yù)制和現(xiàn)澆都需要格構(gòu)鋼筋樓承板或混凝土疊合板、樓梯等水平構(gòu)件，以及剪力墻鋼筋網(wǎng)籠和門窗洞口等配套部品在工廠生產(chǎn)并被運(yùn)輸?shù)浇ㄖさ剡M(jìn)行裝配。
顯然，“空中造樓機(jī)”工業(yè)化現(xiàn)澆體系，符合混凝土材料的基本特性，能夠生產(chǎn)出抗震性能好、性價(jià)比高、適應(yīng)高層和超高層住宅市場(chǎng)需求的高質(zhì)量產(chǎn)品，符合國家現(xiàn)行鋼筋混凝土設(shè)計(jì)與驗(yàn)收相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并符合綠色施工要求。“空中造樓機(jī)”建造技術(shù)適宜高度為80-180m,與裝配式混凝土建造技術(shù)的適用高度可以形成互補(bǔ)，并將在大中城市棚戶區(qū)改造中發(fā)揮更大優(yōu)勢(shì)。
5、我的觀點(diǎn)：創(chuàng)新是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的動(dòng)力
從“空中造樓機(jī)”的理念提出到2.0版的設(shè)備面世，前后經(jīng)歷了8年時(shí)間。其建造理念、設(shè)備研發(fā)與示范建造過程對(duì)于探討我國建筑工業(yè)化發(fā)展路徑具有重要意義。
就國家層面倡導(dǎo)的綠色建筑、建筑工業(yè)化和裝配式建筑，我個(gè)人認(rèn)為，綠色建筑是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)綠色發(fā)展的載體，建筑工業(yè)化是實(shí)現(xiàn)綠色建筑的手段，而裝配式建筑只是建筑工業(yè)化的路徑之一，今天的裝配式建筑是狹義的裝配式建筑。
“空中造樓機(jī)”的創(chuàng)新研發(fā)給建筑工業(yè)化發(fā)展路徑和建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來更多的思考和啟示。
我們需要通過產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)合創(chuàng)新改變今天的建筑業(yè)“包工頭”思維，包括碎片化的政府管理、碎片化工程服務(wù)和單專業(yè)的技術(shù)路徑，推行模數(shù)化、少規(guī)格、多組合、規(guī)模化的建筑工業(yè)化理念，開發(fā)以機(jī)器換人工的建筑質(zhì)量控制手段和技術(shù)。
我們需要通過工業(yè)化、信息化和標(biāo)準(zhǔn)化水平手段，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)與制造業(yè)、服務(wù)業(yè)和信息產(chǎn)業(yè)之間的產(chǎn)業(yè)融合，轉(zhuǎn)型傳統(tǒng)建筑業(yè)和制造業(yè)，形成面向終端用戶和成品建筑的現(xiàn)代建筑服務(wù)業(yè)，并通過創(chuàng)新建筑服務(wù)業(yè)模式消化鋼鐵等過剩產(chǎn)能,對(duì)接中國制造2025；
我們需要通過產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、能源價(jià)格、污染償還的市場(chǎng)規(guī)則和倒逼機(jī)制引導(dǎo)建筑工業(yè)化與住宅產(chǎn)業(yè)化、綠色建筑與生態(tài)城市的發(fā)展進(jìn)程，并將安全、健康和綠色作為建筑的關(guān)鍵性能指標(biāo)；
我們需要通過建立國家層面的“成品住房”交付制度，從供給側(cè)改革和需求側(cè)引導(dǎo)兩方面，建立住宅產(chǎn)品單一責(zé)任主體負(fù)責(zé)機(jī)制，促進(jìn)建筑企業(yè)優(yōu)化企業(yè)結(jié)構(gòu)和業(yè)務(wù)鏈條，打造集開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工、安裝、運(yùn)維于一體的住宅工業(yè)化集團(tuán)，從而銷售成品住房而不是中間產(chǎn)品。同時(shí)，利用“互聯(lián)網(wǎng)+”理念，促進(jìn) “成品住房”產(chǎn)品生產(chǎn)與售后服務(wù)模式的創(chuàng)新，建立體系化的部品部件生產(chǎn)與流通體系，提供專業(yè)化維修服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“像造汽車一樣建造房子”。
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