建筑工業(yè)化是中國(guó)建筑業(yè)發(fā)展的必由之路

◎ 本刊記者 劉 禹

目前，我國(guó)城鎮(zhèn)化正處于快速提升期，2011年底，中國(guó)城鎮(zhèn)化規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了51.27%，并繼續(xù)以每年1%的速度增長(zhǎng)，到2020年將達(dá)到60%以上。城鎮(zhèn)化率每提高1%就要新增城市用水17億立方米，消耗6000萬(wàn)噸的標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，發(fā)展綠色建筑是解決我國(guó)資源能源問(wèn)題的重要戰(zhàn)略。

我國(guó)十二五規(guī)劃提出，綠化發(fā)展建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)指出建筑業(yè)要推廣綠色建筑、綠色施工，著力用先進(jìn)建造材料、信息技術(shù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)和服務(wù)模式，加大淘汰落后產(chǎn)能力度，壓縮和疏導(dǎo)過(guò)剩產(chǎn)能。2012年3月5日，在第十一屆全國(guó)人民代表大會(huì)第五次會(huì)議上，國(guó)務(wù)院總理溫家寶在《政府工作報(bào)告》中指出：推進(jìn)建筑節(jié)能減排和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，節(jié)能減排的關(guān)鍵是節(jié)約能源，提高能效、減少污染 ；綜合運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、法律和必要的行政手段，突出抓好工業(yè)、交通、建筑、公共機(jī)構(gòu)、居民生活等重點(diǎn)領(lǐng)域和千家重點(diǎn)耗能企業(yè)節(jié)能減排，進(jìn)一步淘汰落后產(chǎn)能。深入貫徹節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境基本國(guó)策。開(kāi)展節(jié)能認(rèn)證和能效標(biāo)識(shí)監(jiān)督檢查，鼓勵(lì)節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材和資源綜合利用。大力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，著力解決重金屬、飲用水源、大氣、土壤、海洋污染等關(guān)系民生的突出環(huán)境問(wèn)題。

一、建筑工業(yè)化推動(dòng)綠色建筑發(fā)展

眼下，中國(guó)建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力不足，建筑業(yè)發(fā)展很大程度上仍依賴于高速增長(zhǎng)的固定資產(chǎn)投資規(guī)模。發(fā)展模式粗放，工業(yè)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化水平偏低，管理手段落后；建造資源耗費(fèi)量大，碳排放量突出；多數(shù)企業(yè)科技研發(fā)投入較低，專利和專有技術(shù)擁有數(shù)量少；高素質(zhì)的復(fù)合型人才缺乏，一線從業(yè)人員技術(shù)水平不高。

在國(guó)際上，參照歐美，日本，新加坡等國(guó)家建筑業(yè)的發(fā)展過(guò)程，當(dāng)人均GDP達(dá)到一千到三千美元后，開(kāi)發(fā)新型的預(yù)制裝配式結(jié)構(gòu)體系，實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)、機(jī)械化施工，成為克服傳統(tǒng)生產(chǎn)方式缺陷，促進(jìn)建筑業(yè)快速發(fā)展的主要途徑。到2010年，我國(guó)人均GDP已經(jīng)達(dá)到了4300美元，這意味著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)要從投資驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，技術(shù)創(chuàng)新逐漸成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。

在我國(guó)2010年到2015年的《建筑技術(shù)發(fā)展綱要》中指出，混凝土結(jié)構(gòu)材料要采用高強(qiáng)鋼筋，以HRB400級(jí)熱軋鋼筋作為混凝土結(jié)構(gòu)配筋的主力鋼筋，發(fā)展HRB500級(jí)熱軋鋼筋；光圓鋼筋采用HPB300級(jí)熱軋鋼筋；全面推廣鋼筋直螺紋等強(qiáng)連接；推廣高效預(yù)應(yīng)力用的高強(qiáng)鋼絞線。適當(dāng)提高混凝土強(qiáng)度等級(jí)，倡導(dǎo)使用高強(qiáng)混凝土。

積極研究與推廣鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，對(duì)重工業(yè)的單層工業(yè)廠房倡導(dǎo)采用鋼柱、鋼屋架的鋼排架結(jié)構(gòu)體系。高層建筑應(yīng)積極采用鋼筋混凝土簡(jiǎn)體+鋼外框架的混合結(jié)構(gòu)體系，在低層住宅中，可采用輕鋼龍骨結(jié)構(gòu)體系，大跨度公共建筑應(yīng)積極采用空間鋼結(jié)構(gòu)。

在鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)上，大力研發(fā)與推廣鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)，包括鋼管混凝土、型鋼混凝土、鋼與混凝土組合梁、壓型鋼板組合樓蓋。大力研發(fā)與推廣大跨度預(yù)應(yīng)力樓蓋結(jié)構(gòu)，包括后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁與框架梁、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力平板，大跨度公共建筑屋蓋可采用預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)。預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)積極研發(fā)預(yù)制裝配混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)化。要研發(fā)預(yù)制框架梁柱結(jié)點(diǎn)后交整體式連接技術(shù)，鋼筋灌漿式連接技術(shù)，疊合板施工技術(shù)，高精度預(yù)制構(gòu)建施工技術(shù)。

2011年5月，葉可明院士在接受記者采訪時(shí)指出，綠色施工作為建筑全壽命周期中的一個(gè)重要階段，是建筑領(lǐng)域資源節(jié)約和節(jié)能減排的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是建造綠色建筑的重要環(huán)節(jié)，在施工過(guò)程中體現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。綠色施工是指工程建設(shè)中，在保證質(zhì)量、安全等基本要求的前提下，通過(guò)科學(xué)管理和技術(shù)進(jìn)步，最大限度地節(jié)約資源并減少對(duì)環(huán)境負(fù)面影響的施工活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)。葉院士提出要大力推廣應(yīng)用新型環(huán)保材料和節(jié)能型設(shè)備，應(yīng)用先進(jìn)成熟的施工技術(shù)，加強(qiáng)數(shù)字化工地等信息化技術(shù)應(yīng)用。大力發(fā)展建筑標(biāo)準(zhǔn)件，加大建筑部品部件的工業(yè)化生產(chǎn)比重，從而有利于構(gòu)建密切聯(lián)系生產(chǎn)的企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新機(jī)制和推廣機(jī)制，增強(qiáng)其原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新能力，全面加快建筑業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

二、發(fā)揮集團(tuán)優(yōu)勢(shì) 形成“建筑工業(yè)化”產(chǎn)業(yè)鏈

2011年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部的課題研究成果指出，建筑工業(yè)化是“以構(gòu)件預(yù)制化生產(chǎn)、裝配式施工為生產(chǎn)方式，以設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件部品化、管理信息化為特征，能夠整合設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、施工等整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、全生命周期價(jià)值最大化的可持續(xù)發(fā)展”的新型建筑生產(chǎn)方式。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，采用建筑工業(yè)化的生產(chǎn)方式在施工用水量、混凝土消耗、鋼材消耗、木材消耗、施工垃圾、環(huán)境影響等多方面的資源能耗都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)建筑方式。

為了響應(yīng)我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)化政策，提高建筑施工的技術(shù)水平，南京大地建設(shè)集團(tuán)于1998年從法國(guó)引進(jìn)了世構(gòu)（scope）體系。組成“產(chǎn)、學(xué)、研”團(tuán)隊(duì)，通過(guò)消化、吸收和再創(chuàng)新，形成了該框架結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)，生產(chǎn)及施工成套技術(shù)，并成功應(yīng)用于300多萬(wàn)平方米的各類建筑。

以南京大地建設(shè)集團(tuán)為例，該集團(tuán)通過(guò)多年來(lái)的創(chuàng)新改制與不懈努力，已經(jīng)成功由一個(gè)傳統(tǒng)的施工產(chǎn)業(yè)集團(tuán)轉(zhuǎn)型為建筑工業(yè)化的一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。集團(tuán)囊括以房地產(chǎn)、股權(quán)投資、資產(chǎn)管理為核心的投融資板塊子；以新型建筑材料、節(jié)能減排、環(huán)保低碳體系一體化為主體，并逐步形成四大系列建材產(chǎn)品的新型建材板塊。南京大地建設(shè)集團(tuán)將旗下四大板塊：投融資板塊，新型建材板塊，以及外經(jīng)貿(mào)板塊和建筑施工板塊，運(yùn)用建筑工業(yè)化這一條紅線成功貫穿起來(lái)。最大程度的發(fā)揮了產(chǎn)業(yè)集團(tuán)的優(yōu)勢(shì)，力求本集團(tuán)的房地產(chǎn)使用本集團(tuán)的生產(chǎn)基地，研發(fā)和生產(chǎn)的構(gòu)件，并且在國(guó)內(nèi)國(guó)外市場(chǎng)被運(yùn)用。

自2004年南京大地建設(shè)集團(tuán)改制以后，企業(yè)研發(fā)中心獲得了一系列各種技術(shù)成果，使集團(tuán)的構(gòu)件生產(chǎn)、研發(fā)有了更好的技術(shù)保障。同時(shí)，大地工業(yè)園在2007年正式成立，他的前身是南京第一構(gòu)件廠和第二構(gòu)件廠，主要研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售房屋預(yù)制構(gòu)件、市政預(yù)制構(gòu)件和裝飾類預(yù)制構(gòu)件，以及商品混凝土，沙漿等四大系產(chǎn)品。南京大地建設(shè)集團(tuán)的房屋預(yù)制構(gòu)件年生產(chǎn)能力可以為50萬(wàn)平方米的各類房屋進(jìn)行配套；以及30公里左右的地鐵管片、大規(guī)格地下停車(chē)場(chǎng)等提供預(yù)制混凝土沉積、外墻裝飾面磚系列產(chǎn)品和常規(guī)構(gòu)件。

1998年，南京大地建設(shè)集團(tuán)通過(guò)廣泛的調(diào)研，從法國(guó)KPI公司引進(jìn)一種新型結(jié)構(gòu)體系技術(shù)——預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)稱世構(gòu)體系）技術(shù)，并從法國(guó)全套引進(jìn)了生產(chǎn)設(shè)備，大型模具和設(shè)計(jì)軟件。世構(gòu)體系是采用現(xiàn)澆或者預(yù)制鋼筋混凝土柱，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁、板、柱及鍵槽節(jié)點(diǎn)連成整體的新型框架結(jié)構(gòu)體系，通過(guò)鋼鐵混凝土后澆部分把兩個(gè)板柱以及鍵槽結(jié)點(diǎn)連成整體的新型框架結(jié)構(gòu)體系。

三、世構(gòu)體系的優(yōu)越性

世構(gòu)體系在國(guó)外建筑領(lǐng)域的應(yīng)用已相當(dāng)成熟，其產(chǎn)品在歐洲建筑市場(chǎng)占有額高達(dá)40%以上，這種新型框架結(jié)構(gòu)體系具有質(zhì)量好、工期快、節(jié)能減排、造價(jià)合理等建筑低碳特色。由于采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，減小了構(gòu)件截面，含鋼量降低20%以上；預(yù)件可事先在工廠內(nèi)生產(chǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)直接安裝，既方便又快捷，總工期可節(jié)約20%；此外，構(gòu)件在工廠機(jī)械化生產(chǎn)，質(zhì)量更能得到控制，構(gòu)件外觀質(zhì)量好、耐久性好，后期不需粉刷；施工現(xiàn)場(chǎng)模版用量減少80%，支撐減少50%以上，節(jié)省周轉(zhuǎn)材料總量達(dá)60%；減少施工現(xiàn)場(chǎng)濕作用量，有利于環(huán)境保護(hù)，減輕噪音污染，現(xiàn)場(chǎng)施工更加文明，符合環(huán)保綠色施工要求。

目前，世構(gòu)體系在歐洲的建筑市場(chǎng)占有份額高達(dá)40%以上，它具有質(zhì)量快、質(zhì)量好、工期快、節(jié)能減排、造價(jià)合理等建筑綠色特點(diǎn)。由于采用了減少結(jié)構(gòu)斷面，用鋼量降低20%；構(gòu)件實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)直接安裝，總工期可以節(jié)約20%。同時(shí)，在工廠采用機(jī)械化生產(chǎn)，質(zhì)量更加容易得到控制，外觀質(zhì)量好，耐久性好，后期無(wú)須試作業(yè)。

預(yù)制混凝土多節(jié)注，采用C40混凝土，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，柱與柱的連接有密封鋼管連接與型鋼支撐連接兩種方式，柱與梁的連接采用鍵槽節(jié)點(diǎn)。預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合梁是世構(gòu)體系的重點(diǎn)推廣應(yīng)用構(gòu)件，特別適用于辦公樓、教室、超市、廠房等比較規(guī)則或大開(kāi)間的框架建筑。疊合梁的預(yù)制部分分為：預(yù)制框架梁、預(yù)制次梁，均采用C40混凝土，先張法施工?？蚣芰骸⒅?jié)點(diǎn)處設(shè)置U型鋼筋，澆筑高強(qiáng)度混凝土。疊合梁后澆層為C30及以上混凝土。

預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土疊合板為世構(gòu)體系的重點(diǎn)推廣應(yīng)用構(gòu)件，適用于各類建筑工程，且不受抗震烈度的限制，特別適用于集體宿舍、辦公室、教室、超市等大規(guī)模的保障性住房等建筑。疊合板的預(yù)制部分采用C40混凝土，先張法生產(chǎn)工藝，板面劃痕以滿足新老混凝土的粘結(jié)。疊合板后澆部分的混凝土為C30及以上，受力鋼筋和構(gòu)造鋼筋按設(shè)計(jì)要求，厚度不得小于預(yù)制層厚度，各類管線均可埋設(shè)在后澆層內(nèi)。

為了讓世構(gòu)體系新技術(shù)成功運(yùn)用于我國(guó)，南京大地建設(shè)集團(tuán)結(jié)合國(guó)內(nèi)規(guī)范進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)化。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、江蘇省住建廳領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心下，大地建設(shè)集團(tuán)和東南大學(xué)，江蘇省建筑設(shè)計(jì)研究院等單位聯(lián)合成立課題組，潛心研究，協(xié)同攻關(guān)。十四年來(lái)，經(jīng)過(guò)300多萬(wàn)平方米各類建筑的工程實(shí)踐和理論研究，已經(jīng)形成了適合我國(guó)國(guó)情的一套完整的技術(shù)體系，包括設(shè)計(jì)軟件、技術(shù)規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)圖集和施工工法等，并且在抗震設(shè)計(jì)、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、施工安裝等方面有所創(chuàng)新。

在工程應(yīng)用中，南京大地建設(shè)集團(tuán)堅(jiān)持科技為先導(dǎo)，科研課題《世構(gòu)體系成套技術(shù)在工程中的應(yīng)用》于2004年通過(guò)江蘇省科技廳、建設(shè)廳組織的專家鑒定，成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2011年9月，受住房城鄉(xiāng)建設(shè)部的委托，江蘇省住建廳主持召開(kāi)了“基于節(jié)能保溫的預(yù)制裝配整體式結(jié)構(gòu)體系的建筑工業(yè)化集成創(chuàng)新研究”項(xiàng)目驗(yàn)收會(huì)?；诠?jié)能保溫的預(yù)制裝備整體式結(jié)構(gòu)體系的建筑工業(yè)化基層創(chuàng)新研究，由七位著名專家組成的驗(yàn)收委員會(huì)認(rèn)為：結(jié)構(gòu)體系以及內(nèi)外新型保溫墻體構(gòu)件全部或部分采用工業(yè)化生產(chǎn)方式，節(jié)點(diǎn)連接質(zhì)量可靠，工程觀感質(zhì)量好，提高了建筑物的整體品質(zhì)和工業(yè)化程度，降低工程造價(jià)，縮短施工工期，滿足環(huán)保高效、節(jié)能減排的要求，具有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。新型結(jié)構(gòu)體系結(jié)合我國(guó)國(guó)情，符合建筑工業(yè)化發(fā)展方向，對(duì)推動(dòng)我國(guó)建筑工業(yè)化、建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展具有重要的示范作用，研究成果總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

近十年來(lái)。南京大地建設(shè)集團(tuán)先后編制了一系列省級(jí)和國(guó)家級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，主編省級(jí)地方標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架（世構(gòu)體系）技術(shù)規(guī)程》；主編了國(guó)家一級(jí)工法《預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土裝配整體式框架結(jié)構(gòu)梁柱鍵槽節(jié)點(diǎn)施工工法》，這是我國(guó)在建筑工業(yè)方面較早的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)技術(shù)規(guī)程對(duì)于世構(gòu)體系適用范圍給予了明確，其中裝配式框架結(jié)構(gòu)在七度區(qū)的高度可以達(dá)到45米，如果采用現(xiàn)澆術(shù)在七度區(qū)可以達(dá)到50米，如果增加了減力墻在七度區(qū)可以達(dá)到一百米，這已經(jīng)突破了超高層建筑。

“預(yù)制鋼筋混凝土裝配整體式結(jié)構(gòu)”建筑技術(shù)被列入住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部2010版“建筑業(yè)十項(xiàng)新技術(shù)”，南京大地建設(shè)集團(tuán)為該子項(xiàng)新技術(shù)的主編單位。蘇州萬(wàn)科公司和南京萬(wàn)科公司在近兩年開(kāi)工的經(jīng)濟(jì)適用住房、住宅小區(qū)工程中，先后應(yīng)用了這項(xiàng)新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，被評(píng)為江蘇省二星級(jí)“綠色建筑”。

四、結(jié)構(gòu)性能試驗(yàn)

結(jié)構(gòu)性能安全是業(yè)主、設(shè)計(jì)單位和使用單位非常關(guān)注的問(wèn)題，十幾年來(lái)，南京大地建設(shè)集團(tuán)在應(yīng)用中對(duì)世構(gòu)體系進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)性能實(shí)驗(yàn)，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)72個(gè)構(gòu)件的疊合面抗剪試驗(yàn)和1000次抗疲勞實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了世構(gòu)體系疊合板的預(yù)制與現(xiàn)澆部分能夠整體工作，疊合面粘結(jié)良好。同時(shí)，在2002年至2009年間，多次進(jìn)行世構(gòu)體系鍵槽節(jié)點(diǎn)擬靜力試驗(yàn)，包括框架終結(jié)點(diǎn)，端部結(jié)點(diǎn)，驗(yàn)證世構(gòu)體系的抗震性能，為設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)施工工藝提供依據(jù)。擬靜力試驗(yàn)結(jié)果表明：鍵槽節(jié)點(diǎn)的滯回曲線比較飽滿，功比指數(shù)比較大，試件有良好的耗能能力，節(jié)點(diǎn)的延性系數(shù)大于4，完全滿足國(guó)家規(guī)范規(guī)定的抗震要求。

為進(jìn)一步研究世構(gòu)體系的整體抗震性能，南京大地建設(shè)集團(tuán)于2009制作了1：2縮尺的框架模型在東南大學(xué)的結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行抗震試驗(yàn)。共進(jìn)行了43種工況的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，包括日本，美國(guó)等各種典型大地震的工況，在試驗(yàn)中，世構(gòu)體系表現(xiàn)優(yōu)異，大震下破壞輕微，僅在部分柱端及梁端出現(xiàn)彎曲裂縫，樓板無(wú)裂縫產(chǎn)生，疊合面也未出現(xiàn)滑移現(xiàn)象，框架結(jié)構(gòu)仍保持較好的整體性。試驗(yàn)和分析結(jié)果表明，世構(gòu)體系與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的抗震性能完全一致。

在預(yù)制樓梯的試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，由于溫度收縮及施工現(xiàn)場(chǎng)諸多不確定因素，現(xiàn)澆樓面容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。而疊合梁、板應(yīng)用預(yù)應(yīng)力技術(shù)，受力鋼筋為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲，它的抗裂性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)由于普通現(xiàn)澆板。預(yù)制梁、板在廠內(nèi)機(jī)械化生產(chǎn)，混凝土澆搗密實(shí)，在后期使用中有較好的隔音效果；疊合板底平整光滑，后期無(wú)需抹灰，避免了現(xiàn)澆板抹灰脫落的質(zhì)量通病。

在工期對(duì)比方面，基礎(chǔ)施工階段，預(yù)制構(gòu)件可以在工廠生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝，僅僅需要少量的模板，支撐架用量?jī)H為現(xiàn)場(chǎng)樓面的50%左右，現(xiàn)場(chǎng)完場(chǎng)了鋼筋混凝土工程量?jī)H為現(xiàn)澆樓板的30%左右。 （未完待續(xù)）