本文從裝配式建筑的國外發展現狀、國內的發展形勢、裝配式與傳統式在節能方面的測評數據詳解為何發展裝配式是建筑轉型的必然趨勢。

國外裝配式建筑發展現狀

一、美國—地域大，多元化發展,預應力預制構件應用廣

美國裝配式住宅盛行于20世紀70年代。1976年，美國國會通過了國家工業化住宅建造及安全法案，同年出臺一系列嚴格的行業規范標準，一直沿用至今。除注重質量，現在的裝配式住宅更加注重美觀、舒適性及個性化。據美國工業化住宅協會統計，2001年，美國的裝配式住宅已經達到了1000萬套，占美國住宅總量的7%。在美國、加拿大，大城市住宅的結構類型以混凝土裝配式和鋼結構裝配式住宅為主，在小城鎮多以輕鋼結構、木結構住宅體系為主。

美國住宅用構件和部品的標準化、系列化、專業化、商品化、社會化程度很高，幾乎達到100%。用戶可通過產品目錄，買到所需的產品。這些構件結構性能好，有很大通用性，也易于機械化生產。

• 鋼-木結構別墅，鋼結構公寓；
  

• 建材產品和部品部件種類齊全；

• 構件通用化水平高、商品化供應；

• BL質量認證制度；

• 部品部件品質保證年限；

二、德國—70年代東德工業化90%, 是工業化水平高的國家

德國的裝配式住宅主要采取疊合板、混凝土、剪力墻結構體系，采用構件裝配式與混凝土結構，耐久性較好。德國是世界上建筑能耗降低幅度最快的國家，近幾年更是提出發展零能耗的被動式建筑。從大幅度的節能到被動式建筑，德國都采取了裝配式住宅來實施，裝配式住宅與節能標準相互之間充分融合。

• 二戰后多層辦事裝配式住宅，1970年代東德工業化水平90%；

• 新建別墅等建筑基本為全裝配式鋼（-木）結構；

• 強大的預制裝配式建筑產業鏈；

• 高校、研究機構和企業研發提供技術支持；

• 建筑、結構、水暖電協作配套；

• 施工企業與機械設備供應商合作密切；

• 機械設備、材料和物流先進，擺脫了固定模數尺寸限制；

三、日本—木結構最多,  框架為主, 抗震技術優先

日本于1968年就提出了裝配式住宅的概念。1990年推出采用部件化、工業化生產方式、高生產效率、住宅內部結構可變、適應居民多種不同需求的中高層住宅生產體系。在推進規模化和產業化結構調整進程中，住宅產業經歷了從標準化、多樣化、工業化到集約化、信息化的不斷演變和完善過程。日本政府強有力的干預和支持對住宅產業的發展起到了重要作用：通過立法來確保預制混凝土結構的質量；堅持技術創新，制定了一系列住宅建設工業化的方針、政策，建立統一的模數標準，解決了標準化、大批量生產和住宅多樣化之間的矛盾。

• 木結構占比超過40%；

• 多高層集合住宅主要為鋼筋混凝土框架（PCA技術）；

• 工廠化水平高，集成裝修、保溫門窗等；

• 立法來保證混凝土構件的質量；

• 地震烈度高，裝配式混凝土減震隔震技術。

四、英國—選擇發展鋼結構的道路,新建項目鋼結構占70%

• 鋼結構建筑、模塊化建筑，新建占比70%以上；

• 設計、制作到供應的成套技術及有效的供應鏈管理；

• 英鋼聯起到關鍵作用。

五、法國—預制混凝土結構的道路

• 1959-1970開始，1980年代后成體系；

• 絕大多數為預制混凝土；

• 構造體系，尺寸模數化，構件標準化

• 少量鋼結構和木結構

• 裝配式鏈接多采用焊接和螺栓鏈接

六、丹麥--產業化發達,產業鏈完整

• 混凝土結構為主，受法國影響；
  

• 強制要求設計模數化；

• 預制構件產業發達；

• 結構、門窗、廚衛等構件標準化；

• 裝配式大板結構、箱式模塊結構等。

七、瑞典—木結構建筑為主

• 裝配式木結構產業鏈及其完整和發達。發展歷史上百年，涵蓋低層、多層、甚至高層；

• 90%的房屋為木結構建筑。

八、加拿大—剪力墻+空心樓板,嚴寒地區混凝土裝配化率高

• 類似美國，構件通用性高；

• 大城市多為裝配式混凝土何鋼結構；

• 小鎮多為鋼或鋼—木結構；

• 6度以下地區，全預制混凝土（含高層）。

九、新加坡—政府作用顯著,無地震,剪力墻為主

• 新加坡80%的住宅由政府建造，20年快速建設；

• 組屋項目強制裝配化，裝配率70%；

• 大部分為塔式或板式混凝土多高層建筑；

• 裝配式施工技術主要應用與組屋建設。

我國裝配式建筑現狀

目前我國的裝配式建筑主要有：預制混凝土裝配式（PC建筑）；鋼結構建筑；木結構裝配式建筑。本文中主要介紹目前關注比較高的PC建筑。

（一）PC建筑優勢巨大，PC工廠初具規模，東部沿海城市領先內地，發展相對較好

PC建筑是低能耗綠色建筑的代表之一，其在減少能耗、節約資源方面具有突出的表現。相較傳統的現澆混凝土的生產方式，其在生產效率、工程質量等多方面都具有巨大的優勢。

國內PC建筑行業初具規模，至2015年末，全國共有PC工廠104座，產業化基地56個，其主要分布沿海城市如山東、浙江、江蘇、上海等，內地分布較少。同時2015年新建PC工廠16座，主要集中于四川、上海、湖南。

（二）PC建筑市場容量巨大：近5億平方米新開工面積，3萬億元產值，建設150萬套保障性住房

PC建筑在國內發展空間巨大，據《建筑產業現代化發展綱要》，“十三五”期間，裝配式建筑要達到新建建筑的20%以上，保障性安居住房采取裝配式搭建的要達到40%以上。

注：資料來源于《建筑產業現代化發展綱要》

到2015年末，全國新建保障性安居住房783萬套。2015年新開工建筑面積達到46.84億平方米，全國建筑業總產值達到18.07萬億元。假設2020年建筑業新開工面積基本與2015年持平，那么裝配式建筑的開工面積將達到9.87億平方米，以PC建筑占到其中的50%計，PC建筑的新開工面積將會是4.94億平方米。

假設建筑業產值以9%（近三年平均值）的速度增長，預計2020年建筑業總產值將達到27.81萬億元，PC建筑產值為2.83萬億元。

再假定保障性住房建設數量維持穩定，預計至2020年，采用預制混凝土建設的保障性住房預計將達到150萬套左右。

PC建筑和現澆式兩類住宅能耗測評

由于裝配式與現澆式是兩種完全不同的生產方式，根據對目前上海試點的裝配式住宅項目測算，裝配式建筑的生產和施工過程中可實現如下圖所示，傳統建造方式的能源消耗約占全國能源消耗的30%，建筑垃圾占城市垃圾總量的30%~40%，裝修約占6%。

下面以實際的項目分析裝配式建筑的節能情況：

1、測評項目概況

北京某項目：地塊總用地面積為40603㎡，容積率為2.0，地上總建筑面積81206m2。1#樓地上建筑面積8413㎡，建筑高度36.4m；2#、4#、5#樓地上建筑面積9243㎡，建筑高度33.6m；7#、8#樓地上建筑面積11641㎡，建筑高度42m。1#、2#、4#、5#、7#、8#樓采用裝配整體式剪力墻結構體系，抗震等級為二級。外墻板采用預制夾心保溫外墻板，保溫板為50厚阻燃型擠塑聚苯板。鋼筋豎向連接方式采用鋼筋套筒灌漿連接。

2、測評內容

將預制裝配式和現澆住宅在制作方式、施工工藝上存在差異的部件作為重點比較對象，包括外墻、樓板、樓梯、陽臺、飄窗、空調板和陽臺裝飾板。確定預制裝配式住宅評價范圍包括預制構件生產環節、施工安裝。現澆住宅評價范圍包括材料加工過程（如商品混凝土攪拌）和現場施工安裝過程。

3、測評數據分析

具體包括：

a、建筑材料和構配件使用量

b、施工輔助材料及構配件

c、資源及能源消耗

d、固體廢棄物

e、大氣排放

4、測評布點

設立四個監測點：

a、預制構件生產廠

b、商品混凝土攪拌站

c、預制裝配式住宅施工現場

d、現澆住宅施工現場

（二）兩類住宅材料消耗比較分析

按照鋼筋工程、混凝土工程、模板工程、運輸工程和外裝修工程分類統計，得出兩種不同建造模式住宅主要材料消耗量。各類數據按照單位面積消耗量測算。

資源消耗：包括構成工程實體的結構鋼筋用量、施工過程中措施鋼筋和鋼質預埋件的投入量。

能源消耗：包括結構鋼筋、措施鋼筋的加工耗電量以及鋼質預埋件的加工、安裝耗電量。

資源消耗：包括預制構件生產和施工現場混凝土的消耗量；水資源消耗量包括現澆混凝土和預制構件的養護用水量以及施工機具的清洗用水量。

能源消耗：主要包括混凝土澆筑過程中的空壓機和振搗器的耗電量、混凝土泵送車的耗油量、預制構件蒸汽養護鍋爐耗煤量。為便于比較，將各類能源折算為標準煤消耗量。

混凝土消耗方面：由于預制裝配式預制外墻采用夾心保溫，墻體增加了50mm厚的混凝土保護層，而現澆住宅采用外墻粘貼保溫板方式，只需10mm砂漿保護層。因此預制裝配式住宅較現澆住宅混凝土用量偏大

水資源消耗方面：由于構件廠在生產預制構件時采用的蒸汽養護，能較好控制養護時間和輸氣量，而施工現場采用人工澆水養護，用水量較難控制。因此，現澆模式平均用水量偏多。

能源消耗方面：

（1）耗油量。施工現場混凝土澆筑依靠混凝土泵送車，而預制構件生產不產生油耗，因此現澆工程耗油量偏高。

（2）耗電量。耗電量主要來自空壓機和振搗器。空壓機主要用于混凝土澆筑之前的模板清理。預制裝配式住宅混凝土用量要高于現澆住宅，振搗器工作時間較長，耗電量較大。所以，預制裝配式住宅混凝土工程耗電量偏高。

（3）耗煤量。因預制構件需蒸汽養護，所以預制裝配式住宅混凝土工程耗煤量高于現澆住宅。

模板工程分為木模板工程和鋼模板工程兩部分。

測評項目中木模板周轉次數約為3。鋼模板在現場施工中循環次數較多，大鋼模板周轉次數為200次，主要構件周轉次數為50~120次，本研究將構件廠和施工現場的鋼模板周轉次數均設定為100次。

（1）預制構件減少了預制裝配式住宅的木模板用量。預制構件制作全部使用鋼模板，且構件安裝需要大量支撐桿件，導致預制裝配式住宅鋼模板用量高于現澆住宅。

（2）預制裝配式住宅由于木模板用量較現澆住宅少，木模板的加工能耗少,能耗節省優勢明顯。同時，由于預制裝配式住宅鋼模板用量較現澆住宅大，因此鋼模板的加工能耗較高。

外裝修工程主要是保溫施工。預制裝配式住宅外墻夾心保溫與結構使用壽命相同，為50年，而現澆住宅外墻外保溫設計使用年限為25年。在計算中，取現澆住宅保溫材料用量和施工能耗的兩倍與預制裝配式住宅進行對比。

（1）現澆外墻外保溫采用EPS保溫板，而預制構件夾心保溫采用XPS保溫板。由于XPS板厚度（50mm）小于EPS板厚度（80mm），而兩種板容重相近，因此預制裝配式住宅保溫板用量較少。

（2）預制外墻XPS保溫板通過阻熱性能非常好的玻璃纖維連接件和結構混凝土連接在一起，不需粘接材料，同時混凝土保護層代替砂漿保護層，因此，預制裝配式住宅保溫板粘結材料和砂漿的用量較少。

（3）現澆住宅外保溫施工電動吊籃需要耗電，而預制構件保溫板人工鋪貼，不產生耗電量。

預制裝配式住宅保溫板、粘結材料、砂漿節省量和耗電量方面優勢明顯。

場外運輸包含各類建筑材料和構配件的運輸，由于場外運輸能耗與貨物產地、運輸路線、載重量、司機習慣關系密切，故測評不考慮場外運輸。

場內運輸主要包括構件廠龍門吊運行和施工現場塔吊運行耗電量。預制裝配式住宅多為大型構件吊裝，而現澆住宅施工往往是將鋼筋、混凝土等材料多次吊裝，增加塔吊平移和空載升降次數，所以，現澆住宅塔吊用電量較預制裝配式住宅明顯增高。

混凝土剪力墻結構建造廢棄物包括鋼材、木材、混凝土塊、砂漿、保溫材料等。本測評只對廢棄鋼材、混凝土、砂漿、保溫材料進行測算。

（1）鋼材廢棄物主要包括鋼筋截料和破損扣件兩部分。預制構件廠對鋼筋截料回收后用于預埋件制作，所以，預制裝配式住宅鋼筋廢棄量低于現澆住宅。

（2）預制構件生產過程混凝土損耗量很小，混凝土廢棄量低于現澆住宅。

（3）砂漿廢棄主要來自施工現場的外墻外保溫施工，現澆住宅砂漿廢棄量較大。

（4）由于豎向施工操作面復雜、材料保護、工人操作水平和環保意識等不到位，導致現澆住宅保溫板廢棄量較大。

統一折算為碳排放指標

總之，從資源消耗水平上看，預制裝配式住宅的優勢主要體現在砂漿、木材、保溫板及其他材料用量上，而在鋼材、混凝土等主材消耗方面相比現澆住宅尚無優勢。從能源消耗和廢棄物產生量方面看，預制裝配式住宅較現澆住宅具有明顯優勢。

總結

     與傳統建筑業生產方式相比，工業化生產在設計、施工、裝修、驗收、工程項目管理等各個方面都具有明顯的優越性。從全球范圍看，綠色化、信息化和工業化是建筑產業發展的三大趨勢，裝配式建筑正是順應了這一趨勢，同時也是氣候變化巴黎協定和中美聯合聲明的重要內容。我國已經成為世界第二大經濟體，擁有世界上規模最大建筑市場，在社會發展、經濟基礎、科技水平等具備了發展裝配式建筑的條件。國務院關于大力發展裝配式建筑的指導意見提出八大任務，是中國政府落實五大發展理念，大力發展裝配式建筑發出的最強聲，也是對世界的莊嚴承諾。

建筑業轉型升級的最終目標是建筑產業現代化，它是以建筑工業化為核心，結合技術創新、現代化管理、信息化手段，實現建筑全產業鏈的改造升級，全面提高建筑工程的質量和經濟效率。目前我國的建筑工業化率不到7%，國外的歷史經驗表明，我國建筑產業化還處在初級階段具有巨大的提升空間。發展裝配式建筑是我國建筑產業轉型的大勢所趨！相信隨著技術的提高，管理水平的進步，裝配式建筑將有廣闊的市場與空間。這正是裝配式建筑目前今年在我國比較火的原因。