中国预制房屋建筑的可持续发展研究

  1.1 选题背景

  在我国，作为粗放型的传统住宅建筑方式有很多弊端，比如生产效率低下、工程质量差、安全隐患多、建设周期长、建筑业科技含量较低、环保效益差和建筑能耗较高等一系列问题。而如今大热的住宅产业化的建造方式是与之相对的集约型建筑方式，其将建筑的外墙、楼梯、阳台板等构件在工厂预制完成后，运输到施工现场就地装配组装完成房屋的建造。从住宅产业化一词进入我国以来，就受到多位专家和学者的好评，万科集团总裁王石指出，就目前发达国家的住宅产业化实践来看，产业化住宅是今后建筑业的大势所向。根据国家颁布的《2011—2015 年建筑业、勘察设计咨询业技术发展纲要》文件，清楚地表明了“建筑构配件安装化、推进结构预制装配化，一步一步地加大建筑工业化、住宅产业化的比重……”这个重要任务和目标。然而统计资料显示，我国建筑业的工业化比重却不到 10%，这说明装配式建筑虽然具备传统现浇建筑无可比拟的优点，但在实践过程中却遇到了各种瓶颈。目前很多研究学者主要针对制约装配式建筑发展的成本因素展开研究，却对装配式建筑在资源、经济、社会、环境等各个角度的  综合探索有所缺乏。如何科学客观全面地开展装配式建筑的研究，分析制约我国装配式建筑发展的因素，建立一套完整的装配式建筑的可持续发展评价体系，总结对应的改进策略，这对促进装配式建筑在我国的发展意义重大。 

  1.2 研究目的及意义

  建立一套完整的装配式建筑的可持续发展评价指标体系 ，面对外界对装配式建筑的评价褒贬不一的现状，建立一套客观完善的装配式建筑评价体系显得尤为重要。大部分专家学者认为装配式建筑好，可是为什么在中国却没有得到好的发展？有的专家学者认为它成本过高，房地产商不愿意采用预制装配式的建筑形式，可是又有其他专家认为它只是一次性投入过高，后期可以得到一定的经济效益补偿，同时还可以得到政府所关注的环境效益和社会效益补偿。如何系统的分析装配式的投入与产出，建立一套评价指标体系正是本文要解决的问题与研究意义所在。 促进我国装配式建筑的可持续发展 ，从综合效益来看，不仅具有工业化的特点，而且具有绿色建筑的特点。装配式建筑能有效地利用能源资源，提高生产力，对周围环境影响小，是未来建筑业发展的方向。本文希望能够从装配式建筑与传统建筑的比较中，找出制约其发展的影响因素，并提出相应的行之有效的对策，推动我国装配式建筑的可持续发展。促进我国建筑业的工业化进程，装配式结构体系是一种新型结构形式，顺应住宅产业化的发展需求。装配式结构体系的各种住宅构配件、部品以工业化方式生产，然后依靠人才和科技技术，在现场进行装配。装配式结构体系融合了很多环节，包括构配件生产、住宅生产全过程的设计、销售与售后服务、施工建造等环节，全方位保证住宅供产销一体化的实现，促进了住宅生产和经营的社会大生产方式的实现，从而加快我国的住宅产业化进程。 论文的研究内容与成果体现在如下几个部分： 第一，以装配式建筑与传统现浇建筑的区别为出发点，从经济、环境、社会方面分析影响其可持续发展的因素。 第二，全面分析装配式建筑的经济性，对装配式建筑的增量成本和经济效益进行综合分析。 第三，系统回顾可持续发展概念与理论研究，以装配式建筑可持续发展影响因子为前提，对装配式建筑评价建立一套完整的体系； 第四，综合灰色系统理论和层次分析法，对装配式建筑可持续发展建立综合评价模型； 第五，以远大可建集团“T30A 塔式酒店”为实证研究，运用上文涉及的指标体系对其可持续发展状况进行分析与评价。 第六，结合政府与企业的需求，对如何降低装配式建筑成本提出对策和建议。 

  2.1  装配式建筑结构体系

  装配式建筑是预制式装配式建筑或者预制装配式住宅的简称，它表示部分或者全部的建筑构件的完成是在预制工厂生产，然后运输到施工现场，以机械吊装或其他的可信任的手段连接，用零散的预制构件组装成整体，以此形成具有使用功能的房屋。在欧美和日本的一些国家也有其他的名称，即工业化住宅或者产业化住宅。 装配式建筑体系根据不同的材料有不同的划分，可以分为四种结构体系，分别是砌体结构体系、木结构体系、钢结构体系、混凝土体系。 木结构体系是一种工程结构，它以木材为主要受力体系。在中国古代，占据着统治地位的一直是木结构。而随着历史的发展，现在我们所说的木结构与古代的有所不同。由于木材本身具有抗震、隔热保温、节能、隔声、舒适性等优点，加之经济性和材料的随处可取，在国外特别是美国，木结构是一种常见并被广泛采用的建筑形式。但是由于我国人口众多，房地产业需求量大，森林资源和木材贮备稀缺，木结构并不适合我国的建筑发展需要。我国新近出现的木结构大多为低密度高档次的独立住宅即木结构别墅区，主要是为了迎合一定层面的消费者对木材这种传统天然建材的偏爱。较之美国把木结构住宅作为普通低层住宅不同，中国现有的木结构低密度住宅是一种高端产品，虽然它们在具体构造特点上大体相同，木材也大多依赖进口。 在美国，普遍认为木结构体系的优质替代品就是轻钢结构体系。轻钢结构体系的结构主体是采用薄于木龙片的压型材料，其中轻型钢材是用 0.5～1mm 厚的薄钢板外表镀锌制成的，这个结构与木结构的“龙骨”类似。可以方便建造出不高于九层的建筑。它们的不同点在于二者的节点处理方式不同：木结构建筑的连接节点使用的是钉子，但是轻型钢结构的连接节点使用的是螺栓。 轻钢结构的优点：体系质量轻强度高，可以使得建筑结构自重减轻；可以扩大建筑的开间，同时也能灵活进行功能分隔；具有良好的延展性，完好的整体性，同时具有良好的建筑抗震抗风性能；工程质量易于保证；具有较快的施工速度，较短的周期，天气和季节对施工作业产生的干扰不大；方便改造与迁拆，可以回收再利用材料。不过其也存在着不足：钢构件具有较小的热阻，在耐火性方面差，在传热方面较快，不利于墙体的保温隔热，耐腐蚀性差，抗剪力的刚度不够。        中国虽然地大物博，具有丰富的品种及充足的钢材产量等优势，但是钢结构住宅规范的不完善，成熟完善的技术体系的欠缺，都造成了我国钢结构工业化水平、劳动生产率和住宅综合质量的低下的结果，致使装配式钢结构住宅的进程较为缓慢。因此装配式钢结构住宅产业化的发展还有很长一段路要走。 

  2.2 装配式建筑的优势与瓶颈 

  采用传统现浇方式，主体结构大概三到五天可以达到一层，由于各专业与主体是分开施工的，其实际需要的工期大约是一层 7 天左右，各个层次间的施工是从下往上逻辑串联式进行的。然而装配式建筑的构件可以在工厂进行生产，并且每层的构件生产方式与现浇不同，采用的是并联式的生产方式，可以综合运用多专业的技术生产同一构件。只有吊装和拼接各部件是需要在现场完成的工作，方便快捷。装配式安装施工时间比较短，大约一层需要一天，其实际需要的工期大约是一层三到四天左右。在施工过程中运用装配式工法，不仅可以极大地提高施工机械化的程度，而且可以降低在劳动力方面的资金投入，同时降低劳动强度。据统计高层可以缩短 1/3 左右的工期，多层和低层则可以缩短 50%以上。 因为在工厂内就完成大部分预制构件的生产，这就降低了现场作业量，使得生产过程中的建筑垃圾大量减少，与此同时，由于湿作业产生的诸如废水污水、建筑噪音、粉尘污染等也会随之大幅度地降低。在建筑材料的运输、装卸以及堆放等过程中，选用装配式建筑的房屋，可以大量地减少扬尘污染。在现场预制构件不仅可以去掉泵送混凝土的环节，有效减少固定泵产生的噪音污染，而且装配式施工高效的施工速度、夜间施工的时间的缩短可以有效减少光污染。  建造装配式住宅需要预制构件，这些预制构件都是在工厂内流水线生产的，流水线生产有很大的好处，其一就是可以循环利用生产机器和模具，这就使得资源消耗极大地减少。与装配建造方式相比，传统的建造方式不仅要在外墙搭接脚手架，而且需要临时支撑，这就会造成很多的钢材以及木材的耗费，对自然资源造成了大量消耗。但是装配式住宅不同，它在施工现场只有拼装与吊装这两个环节，这就使得模板和支撑的使用量极大地降低。不容忽视的一点的是，在装配式建筑的运营阶段，其在建造阶段所投入的节能、节水、节材效益便会表现出来，相比传统现浇建筑减少了很大一部分资源的消耗。 

  3.1  影响装配式建筑可持续发展经济因素分析

  3.2 影响装配式建筑可持续发展的环境因素分析

  3.3 影响装配式建筑可持续性的社会因素分析

  4.1 装配式建筑可持续发展指标体系建立的原则

  4.2 装配式建筑可持续发展指标体系建立的目的

  4.3 装配式建筑可持续发展指标体系框架设计

  4.4 装配式建筑可持续发展指标设计

  5.1 层次分析法

  5.2 灰色系统理论

  5.3 装配式建筑可持续发展综合评价