仲繼壽
國家住宅科技產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟 秘書長
國家住宅與居住環(huán)境工程技術研究中心 主任
“空中造樓機”的創(chuàng)新研發(fā)給建筑工業(yè)化發(fā)展路徑和建筑業(yè)轉型升級帶來更多的思考和啟示。
仲繼壽
1我國正處于建筑工業(yè)化轉型發(fā)展的關鍵時期
從1956年國務院頒布《關于加強和發(fā)展建筑工業(yè)的決定》以適應工業(yè)建筑規(guī)模化建設需求，到1995年國家發(fā)布《建筑工業(yè)化發(fā)展綱要》以適應大規(guī)模住宅建設需求，再到2013年國家出臺《綠色建筑行動方案》，我國建筑工業(yè)化發(fā)展經過了三個重要發(fā)展階段。
2014年國務院頒布《關于推進建筑業(yè)發(fā)展和改革的若干意見》，提出了“轉變建筑業(yè)發(fā)展方式，推動建筑產業(yè)現(xiàn)代化”的發(fā)展目標；2015全國住房城鄉(xiāng)建設工作會議將“加快建筑業(yè)改革發(fā)展步伐、推動裝配式建筑取得突破性進展”作為2016年重點工作。
顯然，國家層面對于我國建筑工業(yè)化和裝配式建筑的概念界定和提出時間表明了不同時期我國建筑業(yè)面臨的問題不同，著力點也不同。
我國正處于建筑工業(yè)化轉型發(fā)展的關鍵時期，建筑工業(yè)化面臨的重大問題已經不是簡單意義的規(guī)模化建設需求，而是應對勞動力數(shù)量下降和用工成本增加、公眾對建筑品質要求提高、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)狀調研
當前，產能過剩、結構轉型、應對氣候變化和綠色發(fā)展均對我國建筑業(yè)發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。質量、工期、成本，以及政策、技術、人才是整個建筑業(yè)發(fā)展脈絡中不變的目標和約束條件。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、做好頂層設計顯得尤為重要。
為此，中國房地產業(yè)協(xié)會委托國家住宅與居住環(huán)境工程技術研究中心牽頭針對高層住宅建筑工業(yè)化技術體系和部品產業(yè)鏈現(xiàn)狀開展調研。
由于剪力墻結構在高層住宅室內空間內無梁、柱外露等特點，適應居住功能要求，因此比裝配式混凝土框架結構得到廣泛認可，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)模的應用。
支撐裝配整體式剪力墻結構發(fā)展的關鍵技術為預制剪力墻可靠的連接技術和“等同現(xiàn)澆”的設計概念。我國通過引進歐美、日本等國家的先進技術并不斷的消化、吸收，形成了預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，這是影響結構安全的關鍵技術。
調研中發(fā)現(xiàn)工廠生產的構件質量和精度很高，但現(xiàn)場裝配質量尤其是豎向鋼筋連接與灌漿質量令人擔憂。技術工人嚴重缺乏導致大量現(xiàn)場裝配的連接節(jié)點質量和可靠性不高。從現(xiàn)場調研看，目前的施工質量還無法完全實現(xiàn)裝配整體式剪力墻結構的“等同現(xiàn)澆”設計原則，而我國大部分城市均屬于抗震設防地區(qū)，會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構（也稱板式結構）應用于高層及超高層住宅，使用更多的是裝配式框架結構。主要原因是日本是強地震國家，板式結構在防止剪切破壞和增加結構延性方面性能欠佳。美國也同樣限制裝配整體式剪力墻結構在地震區(qū)高層建筑中的應用。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。
調查統(tǒng)計中還發(fā)現(xiàn)，目前裝配整體式剪力墻結構高層住宅平均造價高出傳統(tǒng)建造方式的10%-15%，也是影響裝配式高層住宅應用規(guī)模的客觀因素。
目前具備規(guī)劃設計、構件加工、安裝施工能力的企業(yè)集團公司在推動建筑工業(yè)化上起到了決定性作用，但基本處于“自產自銷、定制生產”狀態(tài)，預制構件生產企業(yè)產量平均不到產能的20%。政府在推行裝配式建筑時缺乏完整的技術路徑規(guī)劃和工業(yè)化通用建筑體系是造成產能嚴重浪費的因素之一。
因此，在我國發(fā)展預制裝配式建筑一定要從通用建筑體系構建、建筑質量控制和技術工人資源的匹配度出發(fā)，堅持因地制宜，慎重研究決策，避免盲目發(fā)展。國家應在裝配式建筑的頂層路徑設計和市場化機制建立方面發(fā)揮引導作用，統(tǒng)一對建筑工業(yè)化尤其是裝配式建筑的認識，研究“預制化率”和“裝配化率”與工業(yè)化通用建筑體系的匹配性，避免僵硬指標誤導建筑工業(yè)化的發(fā)展方向。
3.對裝配式建筑內涵的認識
十二屆人大四次會議政府工作報告提出，“積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展鋼結構和裝配式建筑，提高建筑工程標準和質量”；《中共中央國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見》要求，“力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%，積極穩(wěn)妥推廣鋼結構建筑。在具備條件的地方，倡導發(fā)展現(xiàn)代木結構建筑”。
梳理目前的政策和技術語境，政府倡導的“裝配式建筑”是指采用工廠預制混凝土構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加工完成；現(xiàn)場裝配作業(yè)取代混凝土現(xiàn)澆作業(yè)；為實現(xiàn)“等同現(xiàn)澆”需要在節(jié)點區(qū)現(xiàn)場現(xiàn)澆；推行建筑、裝修一體化設計與施工；采用標準化設計和信息化管理；符合綠色施工的要求；等等。
從調研成果看，我國更應重視廣義的“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；結構類型包括混凝土結構、鋼結構、竹木結構和砌體結構等；裝配對象包括圍護結構、內隔墻、設備系統(tǒng)等。尤其是部品部件標準化與機電設備系統(tǒng)集成也應是廣義裝配式建筑的重要組成部分。
調研的另一個重要成果是，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和機械化模板系統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土結構體系也是實現(xiàn)建筑工業(yè)化的途徑。基于裝配式模板體系，針對超高層建筑核心筒的整體頂升工作平臺及模架體系，面向高層住宅現(xiàn)澆混凝土工業(yè)化建造的“空中造樓機”技術等，值得行業(yè)關注。
4.“空中造樓機”的研發(fā)創(chuàng)新
2013年，住宅科技產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組織十多家產業(yè)鏈技術企業(yè)開展了聯(lián)盟重大課題“北京市公租房標準化產品設計與現(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”。采用“標準化設計、工廠化部品、機械化作業(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)場實現(xiàn)現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層建筑工業(yè)化建造的大型、通用、組合式機械裝備及技術。
可以將“空中造樓機”理解為一座現(xiàn)代化工業(yè)生產方式的移動造樓工廠。由于裝備標準化率>95%，因此可實現(xiàn)在不同工地與建筑間的轉移、安裝、拆缷，實現(xiàn)高層建筑的建造過程。
“空中造樓機”的關鍵技術只有四個：
一是基于通用住宅建筑體系的標準化產品設計。通過系列化、規(guī)格化的標準居住單元和標準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化為智能化的合模和開模過程；
三是采用免振搗自密實混凝土、混凝土泵送、點陣式澆筑、自動噴淋技術完成混凝土的澆筑與養(yǎng)護。
四是采用全自動液壓升降系統(tǒng)和插接式升降柱結構，總重量約2000噸的造樓機，可在一小時內實現(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”建造技術與裝配式建筑技術一樣，符合“工程質量可控、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，滿足施工現(xiàn)場節(jié)地、節(jié)能、降噪、減少建筑揚塵的要求。
與裝配式混凝土建筑建造過程的區(qū)別在于：“空中造樓機”沿建筑高度方向運動，自密實商品混凝土通過造樓機建造平臺實現(xiàn)剪力墻或柱子的現(xiàn)場澆筑。在完成整棟建筑建造后，“空中造樓機”在不同工地間轉移。而預制構件廠不能移動。
相同的是，預制和現(xiàn)澆都需要格構鋼筋樓承板或混凝土疊合板、樓梯等水平構件，以及剪力墻鋼筋網籠和門窗洞口等配套部品在工廠生產并被運輸?shù)浇ㄖさ剡M行裝配。
顯然，“空中造樓機”工業(yè)化現(xiàn)澆體系，符合混凝土材料的基本特性，能夠生產出抗震性能好、性價比高、適應高層和超高層住宅市場需求的高質量產品，符合國家現(xiàn)行鋼筋混凝土設計與驗收相關標準，并符合綠色施工要求。“空中造樓機”建造技術適宜高度為80-180m,與裝配式混凝土建造技術的適用高度可以形成互補，并將在大中城市棚戶區(qū)改造中發(fā)揮更大優(yōu)勢。
5、我的觀點：創(chuàng)新是建筑業(yè)轉型升級的動力
從“空中造樓機”的理念提出到2.0版的設備面世，前后經歷了8年時間。其建造理念、設備研發(fā)與示范建造過程對于探討我國建筑工業(yè)化發(fā)展路徑具有重要意義。
就國家層面倡導的綠色建筑、建筑工業(yè)化和裝配式建筑，我個人認為，綠色建筑是實現(xiàn)建筑業(yè)綠色發(fā)展的載體，建筑工業(yè)化是實現(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”的創(chuàng)新研發(fā)給建筑工業(yè)化發(fā)展路徑和建筑業(yè)轉型升級帶來更多的思考和啟示。
我們需要通過產業(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、碎片化工程服務和單專業(yè)的技術路徑，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)以機器換人工的建筑質量控制手段和技術。
我們需要通過工業(yè)化、信息化和標準化水平手段，實現(xiàn)建筑業(yè)與制造業(yè)、服務業(yè)和信息產業(yè)之間的產業(yè)融合，轉型傳統(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)代建筑服務業(yè)，并通過創(chuàng)新建筑服務業(yè)模式消化鋼鐵等過剩產能,對接中國制造2025；
我們需要通過產業(yè)轉型、能源價格、污染償還的市場規(guī)則和倒逼機制引導建筑工業(yè)化與住宅產業(yè)化、綠色建筑與生態(tài)城市的發(fā)展進程，并將安全、健康和綠色作為建筑的關鍵性能指標；
我們需要通過建立國家層面的“成品住房”交付制度，從供給側改革和需求側引導兩方面，建立住宅產品單一責任主體負責機制，促進建筑企業(yè)優(yōu)化企業(yè)結構和業(yè)務鏈條，打造集開發(fā)、設計、生產、施工、安裝、運維于一體的住宅工業(yè)化集團，從而銷售成品住房而不是中間產品。同時，利用“互聯(lián)網+”理念，促進 “成品住房”產品生產與售后服務模式的創(chuàng)新，建立體系化的部品部件生產與流通體系，提供專業(yè)化維修服務，實現(xiàn)“像造汽車一樣建造房子”。
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