装配式建筑的发展研究

　　我国现阶段，现场施工的方式被大多数建筑行业所采用。这种施工方式不仅要雇佣大量的劳动力，而且成本高，工期长，现场管理比较混乱。而装配式建筑是一种新型房屋建筑，先在生产厂生产好预配构件，然后运输到施工现场进行现场装配。这种装配式建筑的优点是施工速度快，所用劳动力少，而且所生产的预制构件质量高，从而建筑质量比较高。现如今，国外许多国家的多数建筑都使用的是装配式建筑，这种建筑在国外已广泛使用;而在我国，由于存在生产体系和管理体系不完善，施工技术能力不高等问题，装配式建筑并没有被多数建筑所使用。所以，不断去解决装配式建筑在生产、管理及施工等阶段遇到的各种问题，才能促使装配式建筑在我国的快速发展，从而在我国能够被广泛使用。
　　1 装配式建筑的国内外发展状况
　　1.1 国外发展状况
　　欧洲是最早应用装配式建筑的国家，开发新大陆时期，17 世纪欧洲向美国移民时，在移民过程中，所用木架来拼装房屋，这就属于一种最简单的装配式建筑。欧洲以法国为代表，经过30 多年，法国的装配式建筑正在不断地发展完善，许多住宅楼、学校、体育场、办公楼等公共建筑都应用了装配式建筑。
　　美国和加拿大地区，装配式建筑被广泛推广，以致在这两个国家装配式建筑被普遍应用。北美的预制建筑主要由两部分组成，分别是预制外墙和结构预制构件，预制构件具有相同的特点，其特点是大型化可以结合预应力，可以使结构配筋及连接构造有所优化，制作和安装过程中的工作量也有所减少，可以缩短相应的施工工期，从而使装配式建筑的工业化、标准化和技术经济性的特征有所体现。
　　德国在世界大战后，房屋遭到破坏，为了解决住房紧缺的问题，住宅产业化在德国快速发展，从而使住宅能够大规模重建。如今，德国的住宅产业化技术也得到进一步提高，达到非常成熟的状态，对于施工现场所要求的建筑构件和装饰材料，在工厂都可以完成，当工地需要时，将有关预配构件运到施工现场，然后再通过吊车进行吊装、就位、固定，使结构和安装一体化，从而缩短了工期。日本在20世纪70年代期间频繁发生地震，为了提高建筑的使用量，增加其抗震能力，对建筑进行了深入的技术研究，已建立了住宅通用部品的生产体系，许多构件都得到了优良产品认证，以装配住宅为主要形式的工业化建筑已形成。日本东京塔是日本最具有代表性的预制装配式建筑，日本东京塔高58 层，是在2008 年采用预制装配框架结构所建立的。
　　瑞典研究装配式建筑较早，所以其装配式建筑的发展较快，在60 年代，瑞典就基本上实现了有关部件规格方面的建筑工业化标准，有利于部件生产更加标准、多样及应用广泛等，同时也使工业化发展更加快速。同时，瑞典政府也制定了一些相关规范制度。目前瑞典已有80%的住宅采用装配式建筑，并将其工业化生产的模式传播予其他国家。
　　1.2 国内发展状况
　　预制装配式建筑在我国没有得到快速发展，其中一部分原因在于，唐山大地震中预制装配式混凝土结构受到了大量的破坏，为人们留下了不好的印象，使得人们存在一种保守思想，以致不能被广泛宣传。另一方面存在生产体系和管理体系不完善，施工技术能力不高等问题，从而阻碍了装配式建筑的发展。
　　20 世纪70 年代装配式建筑在我国开始慢慢流传，装配式建筑的观念也在慢慢传播;80 年代，预制屋面梁、预制屋面板等构件在一些工程中也开始使用，由于当时没有很高的技术水平，所以也不能拥有很高的建筑质量。比如，楼屋面板的密封效果不好，防水措施不完善，以致存在漏水、隔声效果不好等现象。所以装配式建筑没有得到很大进展;到了90 年代，施工技术得到一定的改善，管理水平也有了长足的进展，预制装配式建筑被提及，并得到了进一步的发展。
　　现如今，装配式建筑在我国许多城市都得到广泛使用。比如，北京、上海地区，许多相关政策被建立，配套装置也相当齐全，装配式剪力墙技术也有所提高并且逐渐成熟。北京颁布了关于混凝土结构产业化住宅的设计、质量验收等方面的标准及文件。上海出台了5 项同时正在编制4 项地方标准和技术管理文件。沈阳,装配式建筑已经得到很快的发展，技术相当成熟，配套设施也比较齐全，各种各样的结构类型，生产厂的自动化设配也比较高端。深圳是发展装配式建筑较早的城市，所以工程实践项目相对其他城市较多，并且构件质量也比较高，对产业化住宅方面编制了与此相关的11 项标准和规范。江苏，结构体系的种类很多，同时开展了工业化工作。山东及合肥，宣传工作在积极地进行中，试点工程建筑也在大量开展。随着装配式建筑的管理技术水平不断完善，会逐渐在我国的大多数城市，甚至每个城市中使用。
　　2 装配式建筑的基本特征
　　2.1 装配式建筑的概念
　　装配式建筑又称建筑工业化，就是像制造汽车一样来建造房子，首先在生产厂生产好预配构件，比如板、柱、梁等构件，然后再运输到施工现场，在施工现场进行现场装配，拼接所构成的建筑物。
　　2.2 装配式建筑的特点
　　2.2.1 设计多样化
　　目前所设计的住宅楼并不能满足人们对于住宅楼所需求的，大多数住宅楼的承重墙较多，以致分隔较多，开间较小，房内空间不能被有效分隔。而装配式建筑，可以灵活、随意进行分割，可以满足住户的需要，根据他们的要求来进行分割，大厅小居室以及小厅大居室都可以形成。配套的轻质隔墙，可以使住宅采用灵活大空间，而轻质隔墙的材料一般都使用钢龙骨配以石膏板，或者使用一些轻板。
　　2.2.2 功能科技化
　　①节能效果良好：由于外墙设置了保温层，冬天可以降低对暖气能源的消耗，夏天可以降低对空调能源的消耗。②隔声效果好：墙体设置了保温层，保温材料具有较好的吸声功能，而且墙体与门窗之间空隙较小，所以可以减少外界带来的噪音，为室内提供一个安静的环境。③防火：材料最大的作用就是不燃或难燃，所以火灾发生的概率会有所降低。④抗震：材料的轻质性可以降低建筑物的重量，这样有利于装配式建筑的充分连接，抗震效果好。⑤外观不奢：外观立面比较清晰，不会轻易变形、裂缝及褪色。
　　2.2.3 生产工厂化
　　装配式建筑中的外墙板在生产厂通过模具进行生产，通过为外墙板进行喷涂、烘烤可以使外墙板美观，不褪色。塑钢门窗逐渐代替了传统建造中的木窗、钢门窗，在生产厂具有很先进的生产工艺，都是通过机械生产出各种金属及连接件。石膏板、涂料等一些室内材料都可以在生产流水线制造出来。并且，在生产过程中，可以随时调控材料的防火性、保温性、隔声等性能。
　　2.2.4 施工装配化
　　在生产厂生产好各种相应的构件，然后再运输到施工现场，专业人员在现场进行安装和拼接。相比传统建造，施工现场的施工流程相对减少，和泥、抹灰、绑钢筋、支模板等施工流程都不再出现。装配式建筑施工比传统建造施工有很多优势：施工速度快，可以缩短工期;施工现场建筑工人减少，施工作业更加方便有序，工人的劳动强度降低;施工现场废物、废水、噪声减少，减少环境污染，节能减排;进行每道工序时都可以安装设备一样，要求精度，保证质量;还可以降低施工成本。
　　2.3 装配式建筑的分类
　　2.3.1 砌块建筑
　　砌块建筑是在生产厂提前预制好块状材料，用块状材料来砌成墙体的建筑，这种建筑适用于3 至5 层的房屋建筑。砌块建筑有很多优势，比如，生产工艺不复杂，生产起来比较简单;施工也相对比较简便;并且造价成本较低;还可以采用一些工程废料。按砌块的大小可以分为小型砌块、中型砌块、大型砌块。由于小型砌块较小，可以直接通过人工进行搬运和砌筑，比较灵活而且也比较方便，具有较广的适用范围;对于中型砌块采用小型机械来进行吊装，可以减少劳动力，降低劳动成本;大型砌块已不被使用，由大型板材所代替。
　　2.3.2 板材建筑
　　板材建筑也被称作大板建筑，是由各种板材装配而成的建筑，比如墙板、楼板、屋面板等板材。板材建筑在装配式建筑中占主要地位。板材建筑的内墙板主要是由实心板或者空心板组成，实心板或空心板是钢筋混凝土的;外墙板一般都是复合板，带有保温层。为了使装配化程度有所提高，一般采用集中室内管道等来做建筑设备。大板建筑也存在着较多的缺点，大板建筑的主要缺点是对建筑物的造型和布局要求比较严格，存在一定的制约性;小开间内部分隔缺少灵活性。
　　2.3.3 盒式建筑
　　盒式建筑是以板材建筑为基础发展的。盒式建筑工业化程度也比较高，在现场可以快速进行安装。在工厂不仅完成盒子的外部结构，还要安装好内部的装修及相应设备，甚至家具、地毯等都会安装好。完成吊装，接好管线就可以进行使用。
　　2.3.4 骨架板材建筑
　　骨架和板材组成了这类建筑。骨架具有承重的作用，所以骨架为钢筋混凝土结构，还有一种是骨架和板材组合，这种组合是由钢和木作成的，在轻型装配式建筑中被使用。这种建筑的优点是结构合理，建筑物自重会降低，内部可以随意进行分割，对多层和高层的建筑比较适用。
　　2.3.5 升板和升层建筑
　　升板和升层建筑与板柱结构体系的施工方法不同，但是它也是板柱结构体系的一种。在底层混凝土地面浇筑各层楼板和屋面板，并且重复进行浇筑，竖立钢筋混凝土柱子，柱子上的油压千顶把各种板提升到设计高度，用柱来做导杆，加以固定。外墙可以是砖墙、预制外墙版、幕墙等;在提升楼板时，可以一边提升一边滑动模板、浇筑外墙。升板建筑的优点是大多数操作都是在地面上进行的，减少了大量的高空作业，从而使模板和脚手架的使用量降低，并且在现场进行施工的施工面积也减少了。
　　2.4 装配式建筑的优势
　　装配式建筑比传统建筑拥有较多的优势，主要表现在以下几个方面。
　　①提高劳动生产率。预制构件在生产厂大量生产，由于提前生产好了预配构件，在现场直接进行安装，这样可以减少对模板及脚手架的使用，不仅降低了施工成本，还有利于减少施工现场的施工流程，从而缩短了工程工期，还提高了时间效率。
　　②节约能源，减少环境污染。装配式建筑具有节约各种能源、水资源、土地以及材料等优势。比如对于钢模板可以进行循环使用，从而节约了木资源。此外，在生产厂生产好预配构件，然后运到施工现场进行安装，不在施工现场进行现场操作，使施工现场减少了噪音和扬尘，减少了环境污染。
　　③确保工程质量与安全。传统建造中在施工现场进行操作，大部分是高空作业，工人们的技术水平以及素质并不是很高，经常会出现质量事故以及安全隐患。而装配式建筑在生产厂提前生产好预配构件，运输到施工现场，由专业安装人员进行现场装配，一般都是机械化安装，从而可以确保工程质量，降低安全隐患。
　　④缩短建设工期。装配式建筑先在生产厂生产好预配构件，然后再去施工现场进行安装拼接，就像制造汽车一样来建造房子，以工业化的方式来取代手工操作，大部分都是机械化操作，先在工厂生产好预配构件，再进行现场安装，去除了一些现场抹灰、绑钢筋、支模板等一些流程，从而缩短了建设工期。
　　3 我国现阶段装配式建筑存在的问题
　　3.1 缺乏统一的规范标准
　　每个城市关于装配式建筑的规范标准都不一样，缺乏全国统一的规范标准，并且各个地方对于构件的生产、运输、吊装和各节点连接等操作的标准均不同。装配式建筑从设计、审批、工程施工到验收阶段并没有全国统一的规范标准，这使得装配式建筑在我国很难快速发展，所以必须解决这一问题。制定统一的规范标准，装配式建筑都以此标准进行实施，从而使装配式建筑能够在我国快速发展。
　　3.2 施工管理水平有待提高
　　预制装配式建筑需要有专业的生产厂生产预制构件，要有专业的技术人员来进行操作，还要有专业的运输队进行构件的配送，以及配套的安装机械;从设计到运输到现场安装中的测量、吊装、构件的连接等各个工序都需要有较高的技术水平和管理水平。由于传统建造都是现场施工，施工技术和管理水平都存在不足，所以，在由传统建造转向建筑工业化的进程中，管理水平有待提高。对管理人员进行培训，加强其管理能力，使管理人员了解更多管理方面的知识，从而使施工管理水平得到提高。
　　3.3 节点的关键技术需要解决
　　装配式建筑在安装过程中，连接节点会频繁出现，只有连接点的质量有所保障，才能确保装配式建筑的质量。所以，要做好对连接点连接技术方面的工作。目前，节点的承载力和刚度可以较好地满足要求，但是其延性还不能达到要求，应采取有关措施确保节点的承载力、刚度以及延性都可满足要求，否则，若节点出现问题，则装配式建筑的发展也会得到很大的制约。所以，要解决节点的关键技术方面的问题，保证装配式建筑的顺利实施。
　　3.4 一次性投资高、成本大
　　装配式建筑虽然不需要在现场大规模的进行施工，但预配构件在生产厂要提前进行生产，生产预配构件要保证其质量，所以要求较高。构件生产需要有相关模具，而且还需要对构件进行养护，然后再运输到施工现场进行安装，每个环节都要做好充足准备，这些环节也都需要进行大量的一次性投资，所以建筑企业在没有大量资金，管理水平及技术水平都不高的前提下，还是会选择采用传统的建筑方式。
　　4 结论与展望
　　预制装配式建筑具有确保工程质量、缩短建设工期、节能环保、提高劳动生产率等优势，必将成为我国建筑行业发展的趋势。我国已有很多工程项目正在使用装配式这一建筑，并且也取得了相应的成果和进展。但是在建筑过程中还存在规范标准不统一、管理水平不高、节点关键技术不完善等问题。所以，为了促进装配式建筑快速发展，国家必须建立统一的规范标准，制定相应的规划和政策，并且要给予鼓励和支持;每个阶段都应配有专业的管理人员来进行管理，从而使管理水平在一定程度上有所提高;关于节点的关键技术问题要不断去解决，从而使节点的刚度、承载力以及延性都满足要求。不断去解决装配式建筑在发展过程中存在的各种问题，才能使装配式建筑的各个方面获得更快的提高，从而促进装配式建筑在我国快速发展，在我国能够得到广泛使用。