房子也可以在工廠里造？

在中國，一套165平米雙層裝配式獨棟住宅，其房屋完成內(nèi)外精裝修的工廠生產(chǎn)時間僅為3個月，你可以選擇一個預(yù)制的完整廚房、完整衛(wèi)生間、完整的客廳和臥室，然后僅需花費很短的時間就可以在現(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勞動力密集型產(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，進行長時間的養(yǎng)護，隨后拆模、進行水電安裝、室內(nèi)外裝修……這一系列工序不僅消耗大量的勞動力，而且對工人的技能要求很高，一套住宅修建下來需要花費大量的時間。

　　要是砌體結(jié)構(gòu)建筑，由于磚瓦要一塊一塊壘上去，建造過程甚至還要更慢。

　　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步啊？

　　原來，這就是裝配式住宅。

　　（一）興起于蘇聯(lián)，裝配式住宅其實早已“爛大街”

　　其實從概念上講，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)進入高速的國民經(jīng)濟發(fā)展時期，城鎮(zhèn)人口快速增加，為了讓進城務(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)時的蘇聯(lián)工程師們設(shè)計了一種適宜量產(chǎn)的住宅。由于正值赫魯曉夫執(zhí)政時期，這種建筑也被稱為“赫魯曉夫樓”。

　　它通常為五層住宅，由幾個完全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)工藝完全一致的混凝土預(yù)制板在工廠中統(tǒng)一進行配筋、建筑和養(yǎng)護，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，這些預(yù)制構(gòu)件甚至還可以用木頭代替。

　　在施工現(xiàn)場，這些預(yù)制板頂端伸出的預(yù)留鋼筋通常會和房屋的既有構(gòu)件勾連在一起，再用混凝土對這些預(yù)制構(gòu)件與立柱和連梁進行整體澆筑。但更多的時候，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)落后時期嚴(yán)重的住房不足問題，但同時也造成了許多問題。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。

　　（鼎鼎大名的“赫魯曉夫樓”）

　　如此看來，裝配式住宅早該被淘汰了才對，為什么如今又火熱起來了呢？原來，隨著建筑科技的進步，裝配式住宅早已今非昔比。

　　（二）如今的裝配式住宅，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，但同時承載能力可達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，同時價格比傳統(tǒng)的桁架疊合板還要低50%。

　　此外，建筑材料還可以進行集成化，同一個建筑構(gòu)件可以承擔(dān)多個功能。通過材料的綜合性能設(shè)計，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構(gòu)件，將裝配難度直線降低為零；甚至結(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”。

　　（PK預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板）

　　過去的筒子樓，事實上只是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件在預(yù)制構(gòu)件廠進行預(yù)生產(chǎn)，之后運到工程現(xiàn)場來進行組裝，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，進行整體的集約化設(shè)計、集中采購、集中施工，極大地節(jié)約了成本。

　　對于比結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的內(nèi)部裝修，也可以進行構(gòu)件拆分、工藝預(yù)留、成本優(yōu)化、精細(xì)集成等專項深化設(shè)計。實際上，就是將預(yù)制件的應(yīng)用擴大化，甚至實現(xiàn)了整個房間的預(yù)制化。

　　你可以選擇一個預(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，僅需花費很短的時間就可以在現(xiàn)場裝配出來。

　　（工業(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，然后整體運輸至工程現(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，整個過程可以實施得極為迅速。

　　在中國，一套165平米雙層裝配式獨棟住宅，其房屋完成內(nèi)外精裝修的工廠生產(chǎn)時間僅為3個月，在打包運輸至現(xiàn)場之后，組裝時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9.7級，建筑壽命達50年以上。

　　（三）信息化設(shè)計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至高層住宅中。

　　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。

　　（基于BIM技術(shù)裝配式建筑全過程的模擬、驗證及優(yōu)化）

　　借助現(xiàn)今的BIM技術(shù)，建筑可以實現(xiàn)全建筑周期所有構(gòu)件的安裝管理。基于BIM技術(shù)裝配式建筑數(shù)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)動模擬，圖紙會審功能、協(xié)同工作日志方面都可以大大推進裝配式建筑的設(shè)計與實施。

　　更加方便的是，借助BIM系統(tǒng)，事實上可以將多層建筑的模塊化變成一個漸進的過程。也就是說，在技術(shù)上，哪一個部分實現(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，預(yù)制樓梯……一步步下來，“萬物皆可預(yù)制”，終實現(xiàn)整座房屋的預(yù)制化。

　　這樣一來，不僅住宅可以實現(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現(xiàn)預(yù)制化。

　　（預(yù)制構(gòu)件分布三維示意圖）

　　（四）裝配式住宅好在哪里？

　　作為一個勞動力密集型行業(yè)，建筑業(yè)向來要消耗大量的人力。因此，在勞動力價格極高的發(fā)達國家，建筑成本往往極其高昂。因此，這些國家的建設(shè)常常由于成本無法承擔(dān)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(shù)住宅都是位于郊區(qū)的獨棟住宅，光是將工人聚集在荒無人煙的建筑工地進行施工就極其困難。因此，人們想到直接向海外進口房屋。

　　中國的人口密度高，勞動力價格又相對較低，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，運到新西蘭進行終組裝呢？

　　（新西蘭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。對中國工廠而言，1000套住宅的訂單可以在12個月內(nèi)完成。據(jù)估計，到2019年中期，中國工廠每年可建造7000-8000套住房，完全滿足新西蘭全國的市場需求。

　　由于組裝施工時間極短，對于交通不便的山地、邊遠地區(qū)以及勞動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(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)計到2020年底，整個浙江省新建多層和高層住宅將基本實現(xiàn)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單。

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