淺析裝配式建筑技術(shù)在美國的應(yīng)用和發(fā)展

郭志東, 劉乃斌

(天津市薊州城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施投資有限公司, 天津 301900)

裝配式建筑技術(shù)是將組合預(yù)制件以拼裝固定的方式完成結(jié)構(gòu)物建設(shè)，進而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體功能性的建筑技術(shù)。該技術(shù)的歷史淵源可以追溯到中國秦漢時期，當時以預(yù)制磚石砌體建造的萬里長城可稱為裝配式砌塊技術(shù)的淵源代表。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，裝配式板材技術(shù)、模塊技術(shù)不斷得以研究成功并投入運用，使裝配式建筑成果不斷豐富多樣。美國自建國以來，也在裝配式建筑技術(shù)應(yīng)用方面走過了漫長的摸索和實踐歷程。無論是早期的木構(gòu)架拼裝技術(shù)，還是20世紀初的鋼構(gòu)件組裝技術(shù)、預(yù)制混凝土構(gòu)件技術(shù)，乃至近代的裝配式構(gòu)件高層拼接技術(shù)，都使裝配式建筑技術(shù)在應(yīng)用研究中和新技術(shù)移植中得以創(chuàng)新突破，進而使裝配式建筑技術(shù)水平得以突飛猛進地提高和發(fā)展。因而，從學習的角度出發(fā)，不斷研究好裝配式建筑技術(shù)在美國的發(fā)展歷程和先進做法，對推進我國裝配式建筑技術(shù)確定正確的前進方向，促進裝配式建筑技術(shù)創(chuàng)新水平的提升，都具有重要的借鑒意義和啟迪作用。

1 美國裝配式建筑技術(shù)發(fā)展簡史

20世紀30年代，面對日益猛增的人口數(shù)量，美國率先研發(fā)出了靈便的裝配式汽車房屋作為新興人口的暫棲之地，成為當時裝配式建筑技術(shù)的里程碑式事件。1931年采用裝配式建筑技術(shù)完成的102層紐約帝國大廈則創(chuàng)造了當時預(yù)制拼裝建設(shè)高度的世界記錄，成為裝配式建筑技術(shù)可靠性安全性發(fā)展具有劃時代意義的標桿典范。進入20世紀40年代，簡易裝配住宅技術(shù)和流動式汽車房屋住宅技術(shù)則很好地解決了當時美國國內(nèi)的住房荒問題，使新增移民及流動人口能夠基本解決自身的居住問題，為社會穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造了條件。

進入20世紀60年代，隨著國民對住宅舒適性要求的提高，美國裝配式建筑技術(shù)也進入了一個嶄新的發(fā)展階段，專項裝配體系日益向集成通用裝配體系過渡，使預(yù)制柱、輕型石棉板構(gòu)件、預(yù)應(yīng)力桁架等技術(shù)日益得以研發(fā)成功并推廣應(yīng)用，從而對集成裝配體系標準提出了規(guī)范化的迫切需求。

裝配式建筑技術(shù)在美國全面盛興應(yīng)用始自于20世紀70年代，隨著首次能源危機的爆發(fā)，裝配式建筑技術(shù)的環(huán)保節(jié)能優(yōu)勢再次使其獲得了巨大的推廣應(yīng)用空間，為裝配式建筑構(gòu)件的機械化集成化生產(chǎn)提供了發(fā)展契機。同期出臺的《裝配式住宅安全建設(shè)標準》，為裝配式建筑技術(shù)發(fā)展提供了規(guī)范性的技術(shù)規(guī)定，基本具備了標準化規(guī)范化的發(fā)展雛形。

進入20世紀80、90年代，預(yù)制混凝土技術(shù)在裝配式建筑中得以引入應(yīng)用并被視為開啟了裝配式技術(shù)發(fā)展的新篇章。進入21世紀，美國的裝配式住宅保有量率先突破1 000套大關(guān)，美國裝配式建筑技術(shù)產(chǎn)業(yè)進入發(fā)展的成熟期，先進的低物耗技術(shù)和資源循環(huán)利用技術(shù)的嫁接引入將成為其在裝配式建筑技術(shù)發(fā)展的主流方向。當前，美國的城市住宅多以混凝土裝配式和鋼結(jié)構(gòu)裝配式為主，小城鎮(zhèn)則以輕鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用為主要技術(shù)種類。

隨著信息技術(shù)和自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為美國裝配式建筑技術(shù)在“數(shù)字化應(yīng)用”、“仿真模擬設(shè)計”、“模數(shù)式控制管理”等方面提供了巨大的研究應(yīng)用空間，從而成為裝配式建筑技術(shù)創(chuàng)新的新引擎和新風向。

2 美國裝配式建筑技術(shù)發(fā)展的主要路徑

裝配式建筑技術(shù)在美國的應(yīng)用發(fā)展水平之所以能夠居于世界領(lǐng)先水平，這與其采用的科學高效的發(fā)展路徑是密不可分的，無論是從政策、制度、市場的制定和完善等方面，還是從調(diào)控、引導(dǎo)、創(chuàng)新的機制建立等方面，美國在對裝配式建筑技術(shù)的成長和發(fā)展過程中所給與的扶持都起到了積極的主導(dǎo)作用。裝配式建筑技術(shù)在美國的具體發(fā)展路徑有如下方面。

2.1 政府大力倡導(dǎo)鼓勵

在裝配式建筑技術(shù)革新發(fā)展過程中，美國政府對該產(chǎn)業(yè)成長發(fā)揮了積極的倡導(dǎo)鼓勵作用。1934年在其頒布的《國家住宅法》和1935年通過的《米勒法案》中，承諾對采用裝配式建筑技術(shù)的住宅和商業(yè)建筑實行政府擔保政策及按揭貸款政策，從而大大促進了裝配式建筑技術(shù)的普及應(yīng)用力度，為解決低收入者的居住問題和房屋市場混亂問題，確保社會秩序的穩(wěn)定起到了積極作用。隨后，在不同政府時期，美國先后出臺了《1949年居住房屋法令》、《居住房屋綜合法》(1961年)、《開放性住房管理法》(1968年)等法律法規(guī)，提出了裝配式住宅建設(shè)及租賃管理的一系列優(yōu)惠政策，極大地促進了裝配式建筑技術(shù)的穩(wěn)健發(fā)展。進入21世紀政府頒布的《裝配式住宅改良法案》并主持開展的裝配式住宅首付資助計劃，都極大地促進了裝配式建筑技術(shù)的市場發(fā)展及技術(shù)成長，使其迅速發(fā)展成為美國經(jīng)適房建設(shè)所采用的主要技術(shù)類型。政府所采取的這一系列行動、計劃及推動的裝配式建筑技術(shù)發(fā)展的政策法令，都為該技術(shù)的發(fā)展提供了積極的成長環(huán)境，促進了該技術(shù)的快速發(fā)展。

2.2 行業(yè)積極引導(dǎo)

美國行業(yè)協(xié)會為正確引導(dǎo)裝配式建筑技術(shù)規(guī)范性發(fā)展，堅持從技術(shù)標準和行業(yè)規(guī)范的角度不斷加以完善，確保了裝配式建筑技術(shù)發(fā)展的領(lǐng)先性和科學性。美國標準學會(ANSI)、材料與試驗協(xié)會(ASTM)、土木工程師學會(ASCE)、國際法典委員會(ICC)等行業(yè)協(xié)會在不同階段，分別出臺了《ANSIZ89-1-2003聯(lián)邦安全裝配標準》、《ASTM-A3/A3-1999-A裝配式建筑金屬材料標準檢測方法及分析程序》《ICC/IBC-2015-ICC國際既有建筑裝配技術(shù)標準》、《ASCE-7-05ERTA-2007-05-03裝配式建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》等行業(yè)技術(shù)標準，極大地規(guī)范了裝配式建筑產(chǎn)業(yè)行為，形成了完善的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的標準體系，走在了國家裝配式建筑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前列，使美國裝配式建筑技術(shù)水平領(lǐng)先于當前國際先進水平。

2.3 企業(yè)院校全力研發(fā)投入

為確保裝配式建筑技術(shù)擁有持續(xù)領(lǐng)先的技術(shù)活力和產(chǎn)業(yè)生命力，美國建筑業(yè)人士聯(lián)合教育界和企業(yè)界名流賢達投入了巨大的熱情開展研究開發(fā)，不斷將工業(yè)技術(shù)革命成果與裝配式建筑技術(shù)加以融合創(chuàng)新，從而確保了裝配式建筑技術(shù)的領(lǐng)先性和與時俱進性。各大企業(yè)充分發(fā)揮資金、設(shè)備優(yōu)勢，聯(lián)合知名學府和工程技術(shù)大學，根據(jù)裝配式建筑市場方向和聯(lián)邦產(chǎn)業(yè)政策要求展開研發(fā)活動，不斷對工藝進行創(chuàng)新突破，取得了豐碩的技術(shù)成果。裝配式門窗功能性試驗、裝配式板材自動設(shè)計系統(tǒng)、綠色環(huán)保裝配建筑技術(shù)等研發(fā)成果相繼問世并取得階段性成果，在城市建設(shè)中投入生產(chǎn)應(yīng)用，為美國裝配式建筑技術(shù)領(lǐng)先發(fā)展起到了決定性的主導(dǎo)作用。

2.4 金融創(chuàng)新全面服務(wù)到位

裝配式建筑技術(shù)發(fā)展離不開社會資本的融通運用，而完善的金融體系和靈活的融資政策則為裝配式建筑技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了技術(shù)革新、產(chǎn)業(yè)升級所必需的資金和增值資本。美國擁有完備的產(chǎn)業(yè)信貸系統(tǒng)和金融交易系統(tǒng)，在完善靈活的金融政策作用下為裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展發(fā)揮了巨大的資金集聚作用和資本增值作用。首貸優(yōu)惠政策、信用等級評價政策、差別利率信貸發(fā)放政策等一系列靈活的機制為裝配式建筑技術(shù)產(chǎn)業(yè)的融資渠道暢通、融資風險防控提供了堅實的保障，優(yōu)化了裝配式建筑技術(shù)優(yōu)先發(fā)展的資本條件，為裝配式建筑技術(shù)順暢發(fā)展創(chuàng)造了良好的成長環(huán)境。

3 美國裝配式建筑技術(shù)的市場前景

在上述路徑的指引下，美國裝配式建筑技術(shù)得到了快速的成長和穩(wěn)步的水平提升，通過與世界其他發(fā)達國家的裝配式建筑技術(shù)發(fā)展水平相比，可得結(jié)果如表1所示。

表1 美國與其他發(fā)達國家裝配式建筑技術(shù)發(fā)展成果對比

表中數(shù)據(jù)顯示，美國裝配式建筑國內(nèi)占有率達到了90 %，說明該技術(shù)的應(yīng)用水平美國走在了國際水平的前列，并且擁有了巨大的國際國內(nèi)市場空間。由國家統(tǒng)計情報網(wǎng)可得美國近年來裝配式建筑產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)值遞增情況圖(圖1)。

圖1 美國裝配式建筑技術(shù)市場應(yīng)用規(guī)模

由中商情報網(wǎng)可以得到2017年全球裝配式建筑產(chǎn)值分布圖(圖2)。

圖2 全球裝配式建筑產(chǎn)值分布

由上述圖表我們可以看出，裝配式建筑技術(shù)在美國仍處于不斷增長的持續(xù)上升期，其市場發(fā)展空間是巨大的，發(fā)展前景是廣闊而美好的。這進一步證明了美國的裝配式建筑技術(shù)發(fā)展路徑是集約而可持續(xù)的，是卓有成效的。

4 對我國裝配式建筑技術(shù)發(fā)展的啟示

借他山之石以雕琢內(nèi)隱之玉。通過學習研究裝配式建筑技術(shù)在美國獲得領(lǐng)先發(fā)展的成功經(jīng)驗，我們可以從中獲得很好的思路借鑒和做法啟迪，從而梳理出能夠指導(dǎo)本國裝配式技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)思想。具體啟示有如下幾點:

(1)放眼長遠，政策支持。裝配式建筑技術(shù)要獲得長足的發(fā)展，國家必須從戰(zhàn)略角度做出科學的長遠規(guī)劃，確定出近期目標和中長期目標，并制定配套完善的財稅扶持政策、金融支持政策、研發(fā)優(yōu)先政策等一系列配套制度和政策，為裝配式建筑技術(shù)營造良好的成長環(huán)境，使裝配式建筑技術(shù)產(chǎn)業(yè)迅速從國家的鼓勵扶持性政策中成長壯大，以期提升的綜合競爭力快速適應(yīng)國際市場的挑戰(zhàn)和競爭，從而確保裝配式建筑技術(shù)在國家經(jīng)濟發(fā)展中產(chǎn)生卓越的經(jīng)濟效益和技術(shù)效益。

(2)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，技術(shù)升級。結(jié)合我國供給側(cè)改革的戰(zhàn)略要求，在確定裝配式建筑技術(shù)發(fā)展方向時，必須注重建筑對技術(shù)結(jié)構(gòu)的先進性、經(jīng)濟性、可靠性進行優(yōu)化篩選，以確保裝配式建筑技術(shù)產(chǎn)能的優(yōu)質(zhì)高效。凡是低效高成本的工藝一律淘汰出局，同時加大對自動裝配技術(shù)、數(shù)控裝配技術(shù)、高噸位裝配技術(shù)、超大跨度裝配技術(shù)的研究開發(fā)力度，提升技術(shù)附加值和科技含量，確保裝配式建筑技術(shù)不斷取得國際水平的突破，從而保證裝配式建筑技術(shù)的先進性。

(3)機制創(chuàng)新，因地制宜。裝配式建筑技術(shù)要保持永續(xù)發(fā)展的良好勢頭，就必須從機制上確保創(chuàng)新的活力、向上的動力和育樹引凰的向心力，確保技術(shù)應(yīng)用的適宜性和創(chuàng)新性，而不能千篇一律一刀切或是照搬照套無所創(chuàng)意，使裝配式建筑技術(shù)喪失應(yīng)用的效率性和效益性。技術(shù)研發(fā)獎懲機制、技術(shù)篩選優(yōu)勝劣汰機制、技術(shù)應(yīng)用追蹤服務(wù)機制的建立，都會大大促進裝配式建筑技術(shù)的創(chuàng)新竟進，為滿足不同的建設(shè)需求開發(fā)出不同應(yīng)用條件的裝配式建筑技術(shù)，推進裝配式建筑技術(shù)的多樣化發(fā)展。

(4)把握機會，拓展市場。當前我國正處在深化改革、開放發(fā)展的宏偉戰(zhàn)略推進期，一帶一路戰(zhàn)略也正在緊羅密布地推進實施過程中。在新時代的發(fā)展征程中，裝配式建筑技術(shù)要謀求高端化發(fā)展，就要求我們必須緊緊把握住當前難得的發(fā)展機遇期，認真研究好國際國內(nèi)兩個市場的發(fā)展變化趨勢，分析好技術(shù)供給與市場需求的匹配關(guān)系，努力改進與市場供需不對稱的環(huán)節(jié)和工藝，以一流的技術(shù)水平和符合市場發(fā)展方向的工藝水準贏得國際國內(nèi)兩個市場的發(fā)展空間，確保我國裝配式建筑技術(shù)在國際國內(nèi)市場的競爭中竟進提升，開疆拓宇，永葆持續(xù)發(fā)展的生命力和競爭力。

5 結(jié)束語

路徑?jīng)Q定方向，創(chuàng)新成就發(fā)展。裝配式建筑技術(shù)只有在借鑒學習中才能博采眾長，揚長避短取得新突破；在應(yīng)用中因地制宜才會持續(xù)改進，贏得新市場。我們只有在深入研究先進國家成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上才能取他人之長補自身之短，才會在自我革新中增進創(chuàng)造力，迸射生命長青的技術(shù)活力，努力使裝配式建筑技術(shù)在國家振興的征程中創(chuàng)造最大的輝煌。