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[专家视野]什么是装配式建筑?先搞搞清楚这个问题再去骂人(2)

2018-05-02阅读 57 集成汇 我要关注

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来源:丁成章住宅产业化


之前集成汇转载了丁老师的[专家视野]什么是装配式建筑?先搞搞清楚这个问题再去骂人(1),今天我们接着来看第二部分。


三)装配式建造方法的图表分类法

 

7是采用图表的方式来分类各种装配式建造方法。

 

 

图7

 

1、左上角(第二象限)

 

零部件(Componentsubassembly)制造,例如砖、瓦、门窗等,甚至是水泥、沙子、石子、钢筋等。

 

■目前发达国家只有极其少数(甚至可以忽略不计)建筑的建造技术水平仍然处于第二象限。

 

■目前国内95%的建筑的建造技术水平仍然处于第二象限。

 

1、  右上角(第一象限)

 

非箱式装配式建筑(Non-volumetric preassembly,图8和图9)。

 

■目前发达国家80~95%建筑的建造技术水平处已经达到,或超过第一象限。

 

■目前国内只有大约不到5%的建筑的建造技术水平处于第一象限 。

 

图8

图9 预先组装的公共设施单元

 

目前国内大约5%的建筑物达到了第一象限建造水平。这其中只有不到1.5%的建筑是“湿连接”的“等同现浇”型装配式混凝土建筑。

 

由于缺少理论研究、技术研发、科学实验、工程实践,以及标准规范,国际上流行的“干连接”的“优于现浇”型装配式混凝土建筑很少(几乎没有)。

 

另外还有不到3.5%的建筑(主要是公用建筑)采用了装配式钢结构建造技术,其它的装配式建筑则是采用了冷轧轻钢,或轻木建造技术(主要是不需要审图、报建、验收的临时性、小规模旅游、度假、景区、农村用房等)。

 

1、  右下角(第四象限)

 

箱式装配式建筑(Volumetric preassembly)。

 

第四象限的产品属于小众产品,主要分为以下几类:

 

■居住类建筑用盒子,例如盒子卫生间(图10)、盒子厨房(图11),主要用于单身公寓、学生公寓、快捷酒店、单位宿舍等。国内有几家制造商提供这类产品(仅仅是盒子卫生间)。

 

■机房,例如通讯机房(图12)、水泵机房、发电机房、成套的机械设备间(图13)等。国内目前似乎只有通讯机房。

 

■军用方舱,例如指挥方舱、医疗方舱、炊事方舱等。

图10 预先制造的盒子卫生间

图11 预先制造的厨房

图12 预先制造的通讯方舱

图13 预先制造的机械设备间

 

1、  左下角(第三象限)

 

模块化装配式建筑(图14),或完整建筑物,新加坡称之为“箱式预制装配系统”(PPVC)。

 

第三象限的产品属于高端产品,目前全球只有极少数企业可以设计、制造和安装“箱式预制装配系统”(PPVC)。

 

■目前发达国家大约已经有5~20%建筑的建造技术水平处已经达到第三象限。

 

■目前国内几乎没有,或微乎其微的建筑物的建造技术水平达到第三象限。

 

由于缺少理论研究、技术研发、科学实验、工程实践,以及标准规范,国际建筑界流行的DfMA(制造与装配设计)和“箱式预制装配系统”(PPVC)还没有进入中国。

14 模块化装配式建筑

(四)其它术语定义

 

还有许多其它术语来定义装配式建造方法,例如:

 

■工厂建造/组装(Factory built/assembled);

 

■产业化建造(Industrialised construction);

 

■在工地上的创新系统建造(Innovative systems constructed on-site);

 

■远离工地的组装(Off-site assembly);

 

■远离工地的建造(Off-site construction);

 

■远离工地的制造(Off-site manufacture);

 

■模块化建造(Modular construction);

 

■预制建造(Pre-fabricated construction);

 

■系统建筑(System building)。

 

三、什么是住宅产业化?

 

(一)住宅产业化历史回顾    

 

人类住宅产业化之路已经走过一百多年(图15)。期间无数仁人志士投入到住宅产业化研究的理论与实践中。

图15 百年住宅产业化之路


19103月,沃尔特格罗皮厄斯(图16)向德国通用电气公司 AEG 的艾米尔拉特诺提交了一份合理化生产住宅建筑的备忘录,这份备忘录写于沃尔特格罗皮厄斯26岁那年,到今天仍然是对标准化住宅单元的预制、装配和分布的先决条件的最为透彻的阐述。1923年出版的《包豪斯书集》中收录有格罗皮厄斯撰写的《住宅产业化》。

图16 包豪斯学校

 

早在1910年,格鲁皮乌斯就已经对住宅产业化作了明确的阐述:

 

■不断地复制生产独立的部件;

 

■用机器制造同一标准尺寸的部件;

 

■提供具有互换性的部件。

 

1928年,第一届《国际现代建筑会议》(CIAM)通过的拉萨拉兹宣言不但强调了建筑产业化的必要性,还认为“建筑质量的高低并不取决于工匠们的手艺,而在于要普遍地采用合理化的生产方法”。指出“建筑产业化首先应该是尺寸规格化,并采用有效的生产方法”。


 

(三)住宅产业化定义

 

住宅产业化(housing industrialization)是指用工业化生产的方式来建造住宅,是机械化程度不高和粗放式生产的生产方式升级换代的必然要求,以提高住宅生产的劳动生产率,提高住宅的整体质量,降低成本,降低物耗、能耗。

 

联合国提出住宅产业化6条标准:

 

■生产的连续性;

 

■产品的标准化;

 

■生产过程的集成化;

 

■工程建设管理的规范化;

 

■生产的机械化;

 

■技术生产科研的一体化。

 

四、什么是装配式建筑?

 

广义上的装配式建筑包括许多当代建筑技术,世界上大多数地区所使用的砖和砌块也许是最简单的预制部件。另外一个极端就是整栋建筑都在远离他们的最终目的地预制或预先组装,并且在它们在适合使用之前,只需要最少的现场安装工作。

 

许多人以前试图定义装配式建筑,或使用其他的词汇来描述装配式建筑方法背后的基本原则。例如,美国建筑产业协会(CII1986)在一份基础报告中定义预先制造和预先组装如下:

 

■“预先制造(Prefabrication)是一种制造方法,一般是在专门设备上,把各种材料结合到一起形成一个最终安装部件。”

 


■“预先组装(Preassembly)是一种在远程位置,把各种材料、预先组装部件,以及各种设备结合到一起,形成后续安装子单元的方法。”

 

英国建筑产业研究和信息协会(CIRIA1997)定义预先组装如下:

 

“预先组装(Preassembly):在最终就位之前,为一件产品组织和完成大部分的最终装配工作。它包括许多形式的分部装配。它可以是在现场,或远离现场进行,并且常常涉及标准化。”

 

现在有各种各样的术语来描述装配式建筑的生产单元,例如,“盒子”、“单元”、“模块”或“集合,或(供装配的)零件”。美国建筑产业协会(CII1986)把“模块”定义为“设备的主要部分(美国建筑产业协会1986年那份基础报告的主要执笔人Tatum不是建筑行业的建筑师或结构工程师,而是工作在石化行业和炼油厂,那儿的预先制造包括工厂项目),由此而造成一系列远程装配操作,并可能包括许多系统的部分。它通常是设备的最大运输单元或部件。”

 

五、装配式建筑和标准化

 

英国建筑产业研究和信息协会(CIRIA)定义标准化为“广泛使用的、有规则的、重复的,以及具有成功实践背景的组件、方法和流程”(CIRIA1997)。麦克莱恩的《建筑字典》(1993)把装配式建造方法定义为“为了把现场工作减到最少,采用高度预先制造的部品、部件经常是结构骨架、屋顶和挂板。这将包括仔细规划,以及最大程度的标准化。为了减少成本,改进质量和加快建造,而有意的增加建筑构件的工厂工程量”。

 

考虑把标准化和装配式作为同义词。英国建筑产业研究和信息协会(CIRIA)发现虽然可以单独使用这些词汇,但把它们用在一起时好处更大(CIRIA1997)。另一些人则认为制造业的进步带来的好处只有在接受标准化的建筑中才能实现。然而,这却掩盖了制造业的真正的进步。制造业早已经把亨利福特和其它汽车制造商在二十世纪的上半页开发的“批量复制”生产成功转型为“批量定制”生产(国内建筑界最近经常提出的“像造汽车一样造房子”,其实就是希望建筑业像二十世纪的上半页“批量复制”汽车那样,“批量复制”建筑。它并不代表今天汽车产业的制造水平)。可以按照定制要求,由高性能计算机辅助设计和数字控制的制造机器,不再受“约束”,满足定制化服务要求的柔性生产线生产出一系列可供选择的组件,生产出各种终端产品,以满足每一个不同客户的要求。把更多的精力放在部件之间界面的标准化上,允许互换性和最大化选择。

 

因此,装配式建筑可以获得全系列定制的标准化产品。项目团队必须从“为库存而制造的”部件中选型,而不是“定制”所有部件。

 

“装配式建筑”必须在设计阶段就要考虑制造和装配设计(DfMA),而不是什么先按照现浇混凝土结构设计,事后再去“拆图”、制造和装配,这不太荒唐了。

 

六、中国的装配式建筑现状

 

中国目前“现场浇筑”建筑占总建筑体量的95%以上。

 

装配式建筑刚刚起步,在建筑总量5%的装配式建筑中:

 

■大约1.5%的建筑是国际上少见的“湿连接”的“等同现浇”型装配式混凝土建筑(图17,说他是“假”装配式建筑可能有点过分,但说他是“半”装配式建筑却是恰如其分);

 

■国际上常见的“干连接”的“优于现浇”型装配式混凝土建筑还没有起步;

 

■国际上常见的模块化装配式建筑,或完整建筑物,新加坡称之为“箱式预制装配系统”(PPVC)还没有起步;

 

■另外还有不到3.5%的建筑(主要是公用建筑)采用了装配式钢结构建造技术,其它的装配式建筑则是采用了冷轧轻钢,或轻木建造技术(主要是不需要审图、报建、验收的临时性、小规模旅游、度假、景区、农村用房等)。

 

由于“湿连接”的“等同现浇”型装配式混凝土建筑在设计阶段没有考虑DfMA(制造与装配设计),而是按照“现场浇筑”混凝土技术和规范来设计,然后去拆图、制造,进而装配,不是在“为库存而制造的”的部件中选型,而是所有部件都是“定制”的。完全违背了国际上普遍采用的制造与装配设计(DfMA)原则。因而二年来的建筑实践证明,其质量、成本和时间难以“等同现浇”,更别说“优于现浇”了。

17 “等同现浇”建筑

 

而到目前为止,新加坡大约15~20%的建筑公司已经采用制造与装配设计(DfMA)技术。到2020年,它的目标是将采用制造与装配设计(DfMA)技术的项目提升至40%。当前大约一半的政府土地出让地块都需要采用“箱式预制装配系统”(PPVC)。另外,在2017年后接下来的两年,35%的组屋单位,都将采用“箱式预制装配系统”(PPVC)新技术(图18)!



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