摘要：在現代建筑業和科技快速發展的背景下，建筑理念和建筑技術也隨之提升發展。裝配式混凝土施工技術憑借節約資源、高效等優勢，被廣泛應用在現代建筑領域施工中，既可以滿足于現代建筑高質量要求，又可以大幅提升建筑建造的綜合效益。本文在分析建筑工業化裝配式混凝土結構優勢的基礎上，就其中使用的各項關鍵技術進行了研究，希望給裝配式混凝土結構施工提供一些實踐意見，以此推動我國裝配式建筑行業的發展。

關鍵詞：建筑工業化；裝配式混凝土結構；結構優勢；關鍵技術

1前言

在工業產業化發展背景下，裝配式混凝土施工技術為建筑工業產業化提供了實現路徑，這種施工技術不僅改變了傳統的建筑建造方式，還通過標準化的規模化生產，有效地提高了建筑施工效率。不僅如此，由于裝配式混凝土結構中所用構件，大部分采用標準化的流水線方式進行生產，隨后輔以現場安裝即可完成，可以大幅度建筑建造的安全性，這意味著在建筑領域中廣泛使用建筑工業化裝配式混凝土結構，不僅是建筑建造方式的重大變革，還是建筑實現可持續發展的重要保障。鑒于此，基于建筑建造綜合效益提高的角度考慮，本文深入分析“建筑工業化裝配式混凝土結構的關鍵技術”具有顯著意義。

2建筑工業化裝配式混凝土結構的優勢概述

就建筑工業化裝配式混凝土結構來說，在建筑建造領域中的有效使用，呈現出有別于一般建筑結構的優勢，總結包括施工效率高、施工質量高、節能環保等，具體如下。

2.1施工效率高

摘要：建筑工業園與高校專業融合存在建筑工業化園區的分布情況系統梳理不夠精準、建筑工業化企業產品參差不齊、探討完善產業鏈的途徑深度不夠、學校的參與度動力欠缺等挑戰，文章通過運用比較分析法、文獻分析法、調查問卷法、實地調研法解決上述問題，形成歸納建筑工業化園區的清單，提出建筑工業化產品參差不齊的解決方案，提出產業鏈不斷完善的路徑，提出學校參與度不夠的原動力的整體解決方案，為打造具有國際競爭力的建筑業向制造提檔升級提供智力保障。

關鍵詞：建筑工業園；高校專業；全產業鏈；校企合作

前言

2015年3月25日，組織召開國務院常務會議，部署加快推進實施“中國制造2025”，實現制造業升級，也正是這次國務院常務會議，審議通過了《中國制造2025》。總理就經濟形勢先后三次召開了專家和企業負責人座談會。“中國制造2025”成為在每次座談會上必提話題。他反復強調，中國經濟升級發展的根本是靠改革創新。企業是市場主體，也是創新主體，要繼續實施創新驅動戰略，抓住國家推出“中國制造2025”等，面向市場，貼近需求，著力提升核心競爭力和品牌塑造能力。2017年，四川省政府印發了《四川省“十三五”戰略性新興產業發展規劃》，明確指出在新材料領域要“優化新材料產業化及應用環境，提升新材料應用水平和基礎支撐能力，推進新材料融入高端制造供應鏈，將我省建成國家重要的新材料產業基地”的重點任務。此外，2020年4月，四川省舉行了深入推進“5+1”重點產業發展專題會議并要進一步推動建筑業高質量發展，加快實施一批重大基礎設施、能源管網、海綿城市、停車場建設和老舊小區改造項目，大力開拓國內外重點領域、重點區域建筑市場，積極培育總承包龍頭骨干企業，不斷提高建筑產業工人隊伍能力素質，加快推進建筑強省建設。構建產業園、企業、學院三位一體協調發展，帶動整個“建筑工業化”的技術發展，為學院教師、學生培養提供基地等保障，整體提升人才培養質量。

1工業園區與專業挑戰

建筑工業化園區的分布情況系統梳理不夠。目前，多數學院周邊的建筑工業化企業分布在周邊縣（市、區），產業布局受制于行政區劃的約束，市域、工業區域內項目布局分散，產業集中度低，以骨干企業為核心的產業集群沒有形成，產業發展缺乏整體合力。為此，對區域現有的建筑工業化企業梳理對于建筑工業化的發展有著指導作用。精準分析建筑工業化企業產品參差不齊的問題。國內部分產品加工工藝與國外先進水平相比存在較大差距，大多產品處于初加工、低檔次、低附加值階段，深加工、中高檔、高附加值的中高端產品少，市場占有率低，影響企業經濟效益和建筑質量，制約整個行業競爭能力。高校本通過實地調研和資料收集不足，雖然研究國際建筑工業化產品的發展方向有一定基礎，但對區域已有建筑工業產品，健全本地區的建筑工業化產品發展指導嚴重不足。探討完善產業鏈的途徑深度不夠。大多數企業處于獨立完成生產制造的全過程，相互之間關聯度不高、影響力小。特別是以優勢產品為龍頭的大企業與中小企業的合作程度不高，不少企業所需的配套設備、產品配件依賴外地購置，缺乏社會化專業協作。智能制造產業鏈的深度應用開發能力較差，智能制造產業各個領域普遍存在產業鏈條過短、位置過低的現象，提出解決辦法和路徑深度和實踐性不夠。學校的參與度動力欠缺。缺乏強有力的推進機構，學院引導、政策引導不足，企業用地難、融資難、用能難等問題還不同程度存在。尤其是新材料成果轉化和產業化過程需要大量人才，但目前智能制造產業化項目的孵化、風險投資機制尚未建立，面向產業化服務的中介服務體系尚不完善，這些都嚴重制約了建筑工業化智能制造產業的發展。

2解決工業園區與專業挑戰的方法

根據近10年來的統計數據，全國建筑業總產值穩步增長，歷年增長率普遍高于國內生產總值的增長率，建筑業作為國民經濟的支柱產業，地位非常穩固。但是，建筑業主要依賴資源要素投入來拉動發展，工業化、信息化水平較低，生產方式粗放，科技創新能力不足使得建筑業經濟效益可持續增長出現瓶頸。

作為傳統制造行業，建筑業已經從增量時代進入了存量時代。在高質量發展的要求下，新的增長不能再以投資來驅動，而要以創新來驅動。尤其是在大數據、物聯網、區塊鏈等信息技術快速發展的新時代背景下，建筑業需要緊跟變革發展趨勢，依靠科技創新推動行業升級發展。

2020年7月，住房和城鄉建設部等13部門聯合印發《關于推動智能建造與建筑工業化協同發展的指導意見》，提出以大力發展建筑工業化為載體，以數字化、智能化升級為動力，創新突破相關核心技術，加大智能建造在工程建設各環節應用，形成涵蓋科研、設計、生產加工、施工裝配、運營等全產業鏈融合一體的智能建造產業體系，提升工程質量安全、效益和品質，有效拉動內需，培育國民經濟新的增長點。可以看到，該政策的出臺正是基于建筑業目前面臨的發展問題，未雨綢繆，主動推進技術創新，其意義主要體現在以下幾個方面：

加快建筑工業化升級。建筑工業化是行業發展的必然趨勢，目前，國家層面已制定了大量的政策和指導意見，但整體上仍處于探索發展階段，在技術、市場、運營、管理等方面均存在不少亟須解決的問題，不過這是所有新技術發展都會經歷的特定階段，建筑業的未來一定是工業化。建筑工業化升級的主要技術途徑有：推動建立以標準部品為基礎的專業化、規模化、信息化生產體系，打造建筑產業平臺，推廣應用鋼結構構件和預制混凝土構件智能制造生產線；加大BIM（建筑信息模型）、物聯網、大數據、云計算、5G（第五代移動通信技術）、人工智能等新技術的集成與創新應用；提升各類施工機具的性能和效率，提高機械化施工程度，包括各類自動化智能施工裝備的研發。

提升數字化水平。我國目前正處于從“建造大國”向“建造強國”發展的關鍵階段，建筑業精益化、智能化、綠色化、工業化融合發展，形成涵蓋研發、設計、生產加工、施工裝配、運營維護等全產業鏈融合一體的建設產業體系，驅動“中國建造”走向“中國智造”是未來建筑業發展的大勢，數字化轉型是推動建筑業高質量發展的重要途徑。智慧建造作為信息技術、數字技術與施工現場深度融合的產物，對“以科技創新促進傳統建造方式升級，提高項目管理和生產效率達到精益建造，推動建筑產業現代化，實現高質量發展”都具有重要意義。其主要技術途徑有：加快部品部件生產數字化、智能化升級，推廣應用數字化技術、系統集成技術、智能化裝備和建筑機器人，在裝配式建筑工廠打造“機器代人”應用場景，推動建立智能建造基地；在鋼筋制作安裝、模板安拆、混凝土澆筑、鋼構件安裝、隔墻板安裝、地磚鋪貼、面層噴涂等現場施工環節，推進工藝流程數字化和建筑機器人應用。

培育智能建造優勢企業。智能建造涉及土木工程、自動化工程、電子信息工程、工程管理等多學科的交叉融合，人才缺口大，也缺乏具有系統解決方案能力的優勢企業，亟須推動形成一批智能建造龍頭企業，引領并帶動中小企業向智能建造轉型升級。根據我國建筑業企業的發展現狀，比較有效的途徑是形成以工程總承包企業為核心、相關領先企業深度參與的開放型產業體系。各地要將現有各類產業支持政策進一步向智能建造領域傾斜，加大對智能建造關鍵技術研究、基礎軟硬件開發、智能系統和設備研制、項目應用示范等的支持力度。

建筑業是傳統行業，亦是開啟市場化進程比較早的行業，在當前國民經濟整體走向高質量發展的變革期，機遇與挑戰并存，建筑業企業必須銳意改革，不斷創新，秉持“科學技術是第一生產力，創新是引領發展的第一動力”理念，才能立于不敗之地，隨時代一起發展進步。

關鍵詞：裝配式建筑；發展現狀；研究綜述

1國內外裝配式建筑發展現狀

早在20世紀20年代的歐洲，德國就提出建筑工業化理念，1933年在住宅區進行大規模的推廣應用，目前，裝配式小型住宅在德國市場上最受歡迎。法國建筑的裝配率已達到75%，俄羅斯采用預制混凝土結構率達50%，歐洲其余各國為35%—40%[1]。上世紀30年代，伴隨快速的城市化進程帶來需求，美國國內大力推進建筑工業化發展。1971年，美國編制的《PCI設計手冊》在國際上引起廣泛的影響，對世界裝配式產業的全過程具有指導性意義。1968年，日本提出裝配式住宅的概念，通過立法保證了構件質量，并在一系列政策和標準的背景下形成了統一的模數標準，實現了裝配式建筑標準化、批量化、多樣化的發展[2]。2008年，日本采用裝配式建設技術建造的東京塔，高達58層，標志著其預制裝配式結構的高質量發展。同時，東京塔先后在幾次地震中都經受住了考驗，驗證了裝配式建筑結構的可靠性、穩定性。國內建筑工業化推行較晚。2003年，建設部《工程建設標準體系》推動了建筑產業標準化的初期發展。2015年，住建部正式《工業化建筑評價標準》，首次明確“工業化建筑”、“裝配率”和“建筑部品”等專業術語，進一步完善了我國工業化建筑基礎理論，對我國建筑工業化發展起到促進作用。2017年，《工業化建筑評價標準》進一步修訂并更名為《裝配式建筑評價標準》。

2國外裝配式建筑研究綜述

國外裝配式建筑發展較早，建筑體系趨于完善，相關研究較國內成熟。在一些發達國家，裝配式住宅是建筑工業化的主要表現形式。與國內相比，國外裝配式研究對象更加多元化、研究層次更加細化。

2.1研究對象多元化

木材與傳統建筑材料相比，由于其綠色資質和縮短總工期的能力，深受建筑施工青睞。Tavares等評估了預制木結構等不同裝配式建筑的能源消耗、溫室氣體排放，為不同情況背景下預制結構的選擇布局提供理論依據。從材料的生產到現場的最終組裝，對裝配式建筑進行了全過程的能源消耗與溫室氣體排放的計算。結果表明，材料生產階段耗能較大，能源消耗、溫室氣體分別占全過程的64%~90%、59%~87%。從材質結構而言，輕鋼框架和木結構對環境影響最低[3]。Skulestad等對建筑物結構框架（鋼筋混凝土、木材框架）分類，并對不同樓層高度進行了生命周期環境影響比較分析。基于不同假設和情景結構，發現采用木框架結構的建筑比采用混凝土框架的建筑對環境影響更低[4]。Adekunle等研究了預制木結構的舒適度和過熱風險。他們對英國東南部的兩棟預制木結構房屋分別進行了入住后評估、熱舒適性調查、環境監測，發現在監測期間67%的空間會出現極端夏季過熱現象[5]。Vesna等探究了預制木結構能耗問題。他們通過現有研究結果總結出影響建筑物能量性能的重要參數，利用PHPP軟件分析了可變參數對供熱和制冷能耗的影響。他們對歐洲6種不同熱性能外墻構件的玻璃與墻體面積比進行了參數分析，得到了確定預制木框建筑的最佳玻璃窗區域比例的方法[6]。使用工業化技術建造的學校是現代教育建筑的典范，它們的建筑技術有其獨特的特點，減少資源消耗的同時，減少了廢棄物的產生。Pons和Wadel對西班牙的裝配式結構校園(混凝土結構、鋼結構和木結構)與非預制學校進行了比較，結論是裝配式結構校園對環境產生的影響小，而且可以進一步降低對環境的影響。在校園建造過程中，鋼、混凝土結構在材料開采和制造階段耗能較大，木材、鋼在運輸和維護階段對環境影響較大[7]。預制具有簡單、快速和經濟的優點，但對設計的變化卻缺乏靈活性，這是其在建筑業市場份額有限的主要原因。為解決這一缺陷，Kasperzyk等提出了一種機器人預制系統(RPS)，可以自動拆卸裝配式結構并將其按新結構設計進行改造，從而實現原結構的拆卸并重新制造到新的設計中。在兩個實驗室規模的預制結構上的驗證試驗表明，該系統成功地生成了所需的再制造序列，并以可接受的安裝精度執行了所有裝配操作[8]。根據歐盟的指示，能源效率的下一步是改善和提高現有建筑物的能源性能。特別是建于60年代、70年代的建筑，這些建筑物的外墻需要經常翻新，有極大改進的潛力。Passer等利用生命周期評估(LCA)確定環境影響最小的翻新方案，并評估了該方案對未來氣候穩定性的影響。結果表明，使用預制立面結構、太陽能集熱器系統和光伏板是最佳的翻新類型。從生命周期的角度看，預制對環境的影響是最低的，此外，對改變地區供暖的能源供應是非常有益[9]。建筑翻新同時，面臨降低成本的問題。Bystedt等針對翻新業務模式發展的需要，對市場和流程優化進行了研究，并提出了信息化管理方面的建議，分解了業務參與者的風險，澄清潛在的共同利益，提出了一種由承包商對客戶負全部責任的合同模式[10]。

新型建筑工業化建造是工業革命以來開創性的生產建造模式，這種史無前例的生產建造方式成為二戰后人類歷史上宏大住宅建設的基礎，在推動建筑生產工業化發展和城鄉人居環境建設進程中取得了前所未有的輝煌成就。20世紀以來，伴隨著工廠化預制建筑產品、全新裝配集成技術及新型建筑材料的發展，以新型預制建筑技術為基礎的工業化生產方式在世界范圍內興盛起來，高品質、高效率和低資源消耗的裝配式建筑，既具有顯著的社會、經濟與環境效益，又是國際建設領域的重大發展趨勢。

近年來，裝配式建筑在國家政策的大力推動下迅速發展，涌現了一系列創新性研究和實踐，但仍處于研究探索與實踐應用的轉型發展時期，存在裝配式建筑基本認識與頂層設計較片面、新型建筑設計與建造理論方法及建筑集成體系不完善等一系列現實問題。目前，我國正進入社會經濟和建筑產業轉型、實現高質量可持續發展的新階段，整個建筑業需盡快擺脫傳統落后的狀態。新型建筑生產建造方式的轉型升級不僅關系到裝配式建筑發展及其技術革新，還事關我國轉變發展方式、實現新時期全面建設目標的全局，既涉及理念的轉變、模式的轉型和路徑的創新，又是戰略性、全局性、系統性的變革。建設具有長久優良性能的建筑產品和社會資產，以推動我國經濟社會的高品質、可持續建設與發展，意義深遠。

中國建筑標準設計研究院有限公司、中國建設科技集團中央研究院裝配式建筑與百年住宅研究中心、中國建筑設計研究院人才培訓中心共同策劃完成此次專刊，從新型建筑工業化創新、裝配式建筑設計視角出發，改變傳統建造模式及設計與建造相分離的工作方法，以新型建筑生產工業化思維認識裝配式建筑專業化設計與全產業鏈建造方法，歸納探討近年來裝配式建筑研發設計和技術成果的新方向、新技術與新實踐，期待為我國廣大建筑師的裝配式建筑創新實踐提供有益的參考和借鑒。

今后衷心期盼，廣大建筑師在裝配式建筑設計中能夠思考如何從建筑設計的角度全面認識與推動建筑產業現代化體系的建設與產業、利用裝配式系統集成方法解決建筑壽命品質與既有建筑改造等未來發展課題、統籌建筑生產與資源能源利用等建設方向，為轉變我國建設供給模式、促進社會經濟和資源環境的可持續發展做出應有的貢獻。

作者：劉東衛 李靜 秦姍 單位：中國建筑標準設計研究院有限公司