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国务院办公厅推动建筑工业化:加快标准体系建设与预制装配技术发展

一、概述

国务院办公厅在 2013 年 1 号文《关于转发发展改革委、住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知》中,其第(八)项指出:住房城乡建设等部门需加快构建有利于建筑工业化的设计、施工以及部品生产等环节的标准体系。要推动结构件、部品和部件实现标准化,增加标准件的种类,提升其通用性与可置换性。推广适用于工业化生产的预制装配式混凝土建筑体系以及钢结构建筑体系,加快推动建设工程中预制和装配技术的发展,提升建筑工业化技术的集成水平。支持建设集设计、生产、施工于一体的工业化基地,展开工业化建筑的示范试点工作。积极推进住宅的全装修,鼓励新建住宅一次性装修完成或者采用菜单式装修,促使个性化装修与产业化装修相统一。

2014 年 1 月,住房和城乡建设部发出通知,要求各地积极推动绿色保障房工作。同时,该部发布了《绿色保障性住房技术导则》(试行),以下简称《导则》。通知明确,各地要依据此《导则》来研究制定本地区的绿色保障性住房技术政策,并做好技术指导工作。《导则》包含八大项内容。它强调了绿色保障性住房需遵循的基本原则。还研究并制定了绿色保障性住房的指标体系。同时提出了绿色保障性住房在规划设计、建造施工以及产业化等方面的技术要点。

设置了产业化技术指标和体系化技术。这些技术是专项设置的。它们能为大量住宅建设提供保障,也能为快速住宅建设提供保障。能切实有效地提供保障。从而从根本上推进绿色建筑行动,是全面推进的。

二、预制装配式建筑的定义及开发模式

1、预制装配式建筑的定义

预制装配式建筑也就是集成房屋,它采用工业化的生产方式来建造建筑。并且,这种建筑会将部分或全部构件在工厂预先制作完成,之后再运输到施工现场,通过可靠的连接方式把构件组装起来,从而建成房屋。在欧美以及日本,这种建筑被称作产业化住宅或工业化住宅。

2、预制装配式房屋主要分为三大开发模式

l 预制钢筋混凝土结构

l 轻钢结构

l 预制集装箱房屋

其中:

预制装配式混凝土结构的主要构件是预制混凝土构件,通过装配和连接,再结合部分现浇,从而形成混凝土结构。

PC 住宅具备高效节能的优势,同时具有绿色环保的特点,还能降低成本,并且可以提供住宅的功能及性能等诸多方面的优势。

轻钢结构 :

轻钢房屋的特点是自重轻,跨度大,抗风抗震性能好,保温隔热、隔声等各项指标卓越。它是一种高效、节能、环保且符合可持续发展方针的绿色建筑体系,适用于别墅、多层住宅、度假村等民用建筑,以及建筑加层、屋顶平改坡等。墙体包括事先安装好的外墙围护、保温和窗户,可进行预拼装。

预制集装箱房屋:

以集装箱作为基本模块,运用制造模式,在工厂里通过流水线完成各模块的结构建造以及内部装修,之后运输到工程现场,按照不同的用途与功能,快速组合成风格各不相同的房屋建筑。

三、国内外装配式建筑现状

近年来,装配式建筑获得了社会各界的高度重视。特别是在国家最高决策层发出要发展装配式建筑,推动新型建筑工业化的号召之后,许多企业都表现出跃跃欲试的态度,并且准备加入到装配式建筑的行列中。

美国

美国装配式住宅在 20 世纪 70 年代较为盛行。1976 年,美国国会通过了国家工业化住宅建造及安全法案。同年,出台了一系列严格的行业规范标准,这些标准一直被沿用至今。现在的装配式住宅不仅注重质量,还更加注重美观、舒适性以及个性化。

美国工业化住宅协会统计显示,2001 年时,美国的装配式住宅数量达到了 1000 万套。这 1000 万套装配式住宅占美国住宅总量的 7%。在美国以及加拿大,大城市的住宅结构类型主要是混凝土装配式住宅和钢结构装配式住宅。而在小城镇,多以轻钢结构住宅体系和木结构住宅体系为主。

这些构件也易于进行机械化生产。

钢-木结构别墅,钢结构公寓。

建材产品和部品部件种类齐全。

构件通用化水平高、商品化供应。

BL质量认证制度。

部品部件品质保证年限。

英国

英国政府对装配式建筑发展予以积极引导。明确指出在英国建筑生产领域,需通过开展新产品开发、实行集约化组织以及进行工业化生产等方式,来达成“成本降低 10%,时间缩短 10%,缺陷率降低 20%,事故发生率降低 20%,劳动生产率提高 10%,最终促使产值利润率提高 10%”这一具体目标。政府出台了一系列鼓励政策和措施,并且大力推行绿色节能建筑。这些政策和措施通过对建筑品质、性能提出严格要求,从而促使行业向新型建造模式转变。

英国装配式建筑的发展离不开政府主管部门与行业协会等的紧密协作。要完善技术体系和标准体系,以此促进装配式建筑项目的实践。可以依据装配式建筑行业的专业技能需求,构建专业水平和技能的认定体系,推动全产业链人才队伍的形成。不仅要关注开发、设计、生产与施工,还应当注重对材料供应和物流等全产业链的扶持,促进其发展。

钢结构建筑、模块化建筑,新建占比70%以上。

设计、制作到供应的成套技术及有效的供应链管理。

英钢联起到关键作用。

德国

德国的装配式住宅主要运用叠合板、混凝土以及剪力墙结构体系,通过构件装配式与混凝土结构相结合,其耐久性较为良好。世界上建筑能耗降低幅度最快的国家是德国,在近几年,德国更是提出要发展零能耗的被动式建筑。无论是从大幅度的节能方面,还是到被动式建筑领域,德国都采用装配式住宅来进行实施,装配式住宅与节能标准实现了充分的融合。

二战结束后出现了多层办事装配式住宅,在 1970 年代,东德的工业化水平达到了 90%。

新建别墅等建筑基本为全装配式钢(-木)结构。

强大的预制装配式建筑产业链。

高校、研究机构和企业研发提供技术支撑。

建筑、结构、水暖电协作配套。

施工企业与机械设备供应商合作密切。

机械设备、材料和物流先进,摆脱了固定模数尺寸限制。

日本

日本在 1968 年提出了装配式住宅的概念。1990 年推出了一种生产体系,此体系采用部件化和工业化的生产方式,具有高生产效率,并且住宅内部结构可变,能适应居民多种不同的需求,是针对中高层住宅的。在推进规模化和产业化结构调整的进程里,住宅产业经历了从标准化到多样化,再到工业化,最后到集约化和信息化的不断演变和完善的过程。

日本每五年都会颁布住宅建设五年计划。每一个这样的五年计划,都有在促进住宅产业发展方面的明确政策,也有在提高住宅性能品质方面的明确措施。政府的干预和支持很有力,对住宅产业的发展起到了重要作用。政府通过立法,以此来确保预制混凝土结构的质量。政府坚持技术创新,制定了一系列关于住宅建设工业化的方针和政策,还建立了统一的模数标准,从而解决了标准化、大批量生产和住宅多样化之间的矛盾。

木结构占比超过40%。

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多高层集合住宅主要为钢筋混凝土框架(PCA技术)。

工厂化水平高,集成装修、保温门窗等。

立法来保证混凝土构件的质量。

地震烈度高,装配式混凝土减震隔震技术。

中国

我国装配式建筑在二十世纪八十年代后期突然停止发展并很快消亡,PC 技术沉寂三十多年后又在我国重新兴起,这是件令人鼓舞且值得期待的事。历经 30 年的断档期,无论是技术层面还是人员方面都极为匮乏,短期内无法从根本上解决人员、技术、管理、工程经验等软件方面的问题。

从市场占有率角度来看,我国装配式建筑市场处于初级阶段。在全国各地,主要集中于住宅工业化领域,尤其体现在保障性住房这一较为狭小的地带。其前期投入比较大,生产规模十分小,并且在短期内还无法与传统现浇结构市场展开竞争。

国家和行业陆续出台相关发展目标和方针政策给予指导,全国各地存在向建筑产业现代化发展转型升级的迫切需求。我国 20 多个省市陆续出台扶持相关建筑产业发展的政策,推动产业化基地和试点示范工程的建设。相信随着技术提升以及管理水平进步,装配式建筑会拥有广阔的市场和空间。

沉寂了三十多年之后又重新在我国兴起。

尚处于初级阶段。

国家、行业及地方主要标准规范已基本编制完成并颁布实施。

满足建筑产业现代化发展转型升级需求。

法国

法国是世界上较早推行装配式建筑的国家之一。法国装配式建筑的特点在于以预制装配式混凝土结构作为主要形式,同时辅以钢结构和木结构。法国的装配式住宅大多采用框架体系或者板柱体系,在连接方式上,焊接以及螺栓连接等都采用干法作业,并且将结构构件与设备、装修工程分离开来,这样就减少了预埋,从而使得生产和施工的质量较高。法国主要运用的是预应力混凝土装配式框架结构体系,其装配率能够达到 80%。

1959-1970开始,1980年代后成体系。

绝大多数为预制混凝土。

构造体系,尺寸模数化,构件标准化。

少量钢结构和木结构。

装配式链接多采用焊接和螺栓链接。

加拿大

加拿大建筑装配式的发展与美国相似。二十世纪二十年代,开始对预制混凝土的开发和应用进行探索。到二十世纪六、七十年代,该技术得到大面积且普遍的应用。目前,装配式建筑在居住建筑、学校、医院、办公等公共建筑以及停车库、单层工业厂房等建筑中都得到了官方的应用。在工程实践里装配式钢结构建筑优点,因为大量运用了大型预应力预制混凝土构建技术,所以装配式建筑能更充分地发挥它的优越性。

类似美国,构件通用性高。

大城市多为装配式混凝土何钢结构。

小镇多为钢或钢—木结构。

6度以下地区,全预制混凝土(含高层)。

新加坡

新加坡是世界公认住宅问题解决较好的国家。其住宅多通过建筑工业化技术来建造。住宅政策以及装配式住宅发展理念促使其工业化建造方式得以广泛推广。

新加坡开发出的装配式住宅有 15 层到 30 层。这类住宅占全国总住宅数量的 80%以上。通过平面布局、部件尺寸及安装节点的重复性来实现标准化。以设计为核心,实现设计和施工过程的工业化。各部分相互配套融合,装配率达到 70%。

80%的住宅由政府建造,20年快速建设。

组屋项目强制装配化,装配率70%。

大部分为塔式或板式混凝土多高层建筑。

装配式施工技术主要应用与组屋建设。

丹麦

丹麦于 1960 年制定了工业化的统一标准,即丹麦开放系统办法。规定政府投资的住宅建设项目必须依据此办法来进行设计与施工,从而把建造推进到制造产业化的阶段。

混凝土结构为主,受法国影响。

强制要求设计模数化。

预制构件产业发达。

结构、门窗、厨卫等构件标准化。

装配式大板结构、箱式模块结构等。

瑞典

瑞典运用了大型混凝土预制板的装配式技术体系,并且装配式建筑部品部件的标准化已逐渐被纳入瑞典的工业标准。政府为推动装配式建筑产品建筑工业化通用体系和专用体系的发展,鼓励只要是使用依据国家标准协会的建筑标准制造的结构部件来建造建筑产品,就能够获得政府的资金支持。

装配式木结构产业链及其完整和发达。

发展历史上百年,涵盖低层、多层、甚至高层。

90%的房屋为木结构建筑。

5、目前国内装配式建筑发展较好的城市

沈阳的标准配套较为齐全。引进的技术经过了严谨的论证。其结构类型和品种较多。构件厂的设备自动化程度较高。并且完成了《预制混凝土构件制作与验收规程》等 9 部省级和市级地方技术标准。

上海:有政府出台的配套优惠政策作为保证,标准配套基本齐全,部分装配的剪力墙结构的技术成熟。上海已经出台了 5 项地方标准和技术管理文件,并且正在编制 4 项地方标准和技术管理文件。

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深圳编制了产业化住宅模数协调等 11 项标准和规范。

江苏:结构体系品种齐全,部品的工业化工作同时开展。

合肥:最近政府推动力度较大。

四、装配式建筑标准化现状

1、现行国家标准

《建筑模数协调标准》GB/T50002-2013

《木结构设计规范》GB50005—2003及局部修订

《胶合木结构技术规范》GB/T50708-2012

《木结构工程施工质量验收规范》GB50206-2012

《木结构工程施工规范》GB/T50772-2012

《木结构试验方法标准》GB/T50329-2012

建筑物的性能标准包括预制混凝土楼板的性能试验,其中有在集中荷载下的工况,该工况遵循 GB/T 24497-2009 标准。

预应力混凝土肋形屋面板 GB/T 16728-2007

叠合板用预应力混凝土底板 GB/T 16727-2007

预应力混凝土空心板 GB/T 14040-2007

乡村建设会用到混凝土圆孔板以及与之配套的构件,其标准为 GB 12987-2008 。

灰渣混凝土空心隔墙板 GB/T 23449-2009

建筑隔墙用保温条板 GB/T 23450-2009

建筑用轻质隔墙条板 GB/T 23451-2009

建筑用金属面绝热夹芯板 GB/T 23932-2009

钢筋混凝土大板之间存在连接筋,这些连接筋与混凝土一同浇灌形成键槽式竖向接缝。在实验室力学试验中,研究了平面内切向荷载所产生的影响,这符合 GB/T 24496-2009 的相关规定。

承重墙与混凝土楼板之间存在水平接缝。在实验室力学试验中,要考虑楼板传来的垂直荷载以及弯矩的影响。这一情况在 GB/T 24495-2009 中有相关规定。

建筑墙板试验方法 GB/T 30100-2013

建筑门窗洞口尺寸协调要求 GB/T 30591-2014

住宅卫生间功能及尺寸系列 GB/T 11977-2008

住宅厨房及相关设备基本参数 GB/T 11228-2008

住宅部品术语 GB/T 22633-2008

2、现行行业标准

工程建设行业有一个标准叫《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》,其编号为 JGJ355-2015

工程建设行业有标准《装配式混凝土结构技术规程》,其编号为 JGJ1 - 2014;还有标准《住宅厨房模数协调标准》,编号是 JGJ/T262 - 2012;以及标准《住宅卫生间模数协调标准》,编号为 JGJ/T263 - 2012。

工程建设行业有一个标准,名为《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》,其编号为 JGJ/T258-2011

工程建设行业有一个标准叫做《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》,其编号为 JGJ227-2011 。

工程建设行业有一个标准叫做《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》,其编号为 JGJ224-2010

工程建设领域有一个行业标准叫做《混凝土预制拼装塔机基础技术规程》,其编号为 JGJ/T197-2010

工程建设行业有一个标准叫做《轻型钢结构住宅技术规程》装配式钢结构建筑优点,其编号为 JGJ209-2010 。

行业有一个产品标准叫《住宅轻钢装配式构件》,其编号为 JG/T182-2008。

行业产品标准《住宅内用成品楼梯》JG/T405-2013

行业产品标准《住宅整体卫浴间》JG/T183-2011

行业产品标准《住宅整体厨房》JG/T184-2011

行业产品标准《活动厕所》CJ/T378-2011

五、装配式建筑存在的问题

一是,技术体系尚不完善。目前行业发展的热点主要集中在装配式混凝土剪力墙住宅方面,而框架结构以及其他房屋类型的装配式结构发展不均衡,无法对整个预制混凝土行业的健康发展起到支撑作用。目前在国内,装配式剪力墙住宅大多采用底部竖向钢筋通过套筒灌浆或者浆锚搭接进行连接,并且对边缘构件进行现浇的技术处理,对于其他技术体系的研究还比较少,应当进一步加大研究力度。

一是,装配式结构基础性研究存在欠缺。其二,国内装配式剪力墙方面,钢筋竖向连接这一核心应用技术以及夹心墙板连接件这一核心应用技术仍不够完善。套筒灌浆连接在相当长的一段时间内是主流装配剪力墙竖向钢筋连接方式中的一种机械连接形式。然而,它在接头受力机理与性能指标要求、施工控制、质量验收等方面,对钢筋、灌浆套筒、灌浆料这三种材料的共同作用考虑得不够周全。夹心墙板连接件是确保“三明治”夹心保温墙板内外层能够共同受力的关键配件。连接件产品设计应进一步加强研究。

三是,标准规范支撑较为薄弱。在建筑工业化发展的起始阶段,全行业都认同标准规范的重要性。然而,由于建筑工业化技术标准在基础性研究以及工程实践上的不足,使得大量技术标准依然处于空白,迫切需要进行补充和完善。

专家介绍

顾泰昌

铝门窗幕墙委员会专家组

工作单位:中国建筑标准设计研究院

技术职称:教授级高工

5. 从事相关工程建设标准的研究工作。

专长包括建筑结构的标准管理与编制,专长包括建筑幕墙的标准管理与编制,专长包括建筑制品与构配件的标准管理与编制。

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