李雯 馬英 樊則森
編者按:
自新中國建國以來,我國就開始了裝配式建筑的設(shè)計、研發(fā)和建造,其中以北京市最為典型。無論是裝配式住宅還是公共建筑,都有著影響深遠的歷史傳承和很多經(jīng)驗教訓(xùn)。本期二篇系列文章:《上世紀九十年代以前北京市裝配式公共建筑發(fā)展與變遷研究》、《上世紀九十年代以前北京市裝配式住宅的歷史發(fā)展與技術(shù)變遷》、《2007年以來北京市裝配式住宅的新發(fā)展》,試圖把建同以來北京市裝配式建筑技術(shù)的典型案例串聯(lián)起來,相對全面、系統(tǒng)地幫助讀者對北京市的裝配式建筑的過去和現(xiàn)在有一個完整的了解,并引發(fā)思考。
摘要 以時間為線索,以時代特點的影響將建國以來裝配式公共建筑的發(fā)展歷史分為幾個典型階段,梳理了當(dāng)代北京市裝配式公共建筑的發(fā)展與變遷,并選取典型建筑案例加以分析說明。
關(guān)鍵詞 裝配式公共建筑 北京市 歷史研究
0引言
裝配式公共建筑作為建筑業(yè)的重要部分,既受到技術(shù)發(fā)展的影響,又受到時代特點的影響。本文以北京市為例,以時代特點為主線,將我國裝配式公共建筑的發(fā)展情況劃分為幾個典型階段,對北京市裝配式公共建筑的發(fā)展與變遷進行梳理,并展望未來。
1 1950年代——學(xué)習(xí)蘇聯(lián)經(jīng)驗
1.1基本情況
1953N1957年是國家第一個五年計劃時期,國家大力發(fā)展建設(shè),1953年號召向蘇聯(lián)專家學(xué)習(xí),除了學(xué)習(xí)蘇聯(lián)對“民族形式”的創(chuàng)作之外,還學(xué)習(xí)裝配式的經(jīng)驗方法,使用比較多的是預(yù)應(yīng)力空心樓板。預(yù)應(yīng)力空心樓板是上世紀50年代一種典型的構(gòu)配件,后來得到了大量的推廣應(yīng)用。
本時期預(yù)制裝配式建筑主要有:民族飯店、友誼賓館,具體情況如表1所示。
友誼賓館的建成時間較早,當(dāng)時的技術(shù)還不完備,主要運用了“空心預(yù)應(yīng)力樓板”這種預(yù)制構(gòu)配件,對后面預(yù)制樓板的推廣起到了積極的作用。民族飯店是全國第一個梁、柱、墻、板全裝配的建筑。以下詳細介紹。
1.2典型建筑分析——民族飯店
民族飯店位于北京復(fù)興門內(nèi)大街,建筑面積42252m2,高47.85m,共12層。1958年建成,1959年開業(yè),為國慶10周年首都“十大建筑”。民族飯店的立面設(shè)計重視門窗比例的推敲,建成后給人感覺端莊、雅致。后來分別在1980年及2005年進行了兩次改造(圖1~3)。
民族飯店的基礎(chǔ)、地下室、一層及部分二層采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。部分十一層及十二層限于塔式起重機的能力,亦采用現(xiàn)制。其余各層均為標準層,一律采用裝配式結(jié)構(gòu),裝配化程度達到60.47%。所有裝配的構(gòu)件都是在預(yù)制廠制作完成。外柱2層一根,整間密肋大樓板,接頭焊接,用7臺塔式起重機36個工作日完成吊裝,平均三天半安裝一層。民族飯店的預(yù)制及現(xiàn)制的分布情況如圖4所示,其部分節(jié)點照片見圖5。
民族飯店已經(jīng)顯露出了預(yù)制裝配式建筑與現(xiàn)澆建筑相比的諸多優(yōu)點,如工期短、節(jié)約木材模板、節(jié)約建設(shè)用地、污染少等,預(yù)示著裝配式公共建筑的發(fā)展前景,它的成功建造對今天的預(yù)制裝配式建筑仍有借鑒意義。
此外,由于經(jīng)驗和條件的限制,民族飯店也存在著一些缺點。首先是接頭處型鋼消耗量較多,總量達到200多噸。其次是構(gòu)件規(guī)格類型多至836種(6915件),編號也較復(fù)雜,給制作、儲藏、運輸和安裝都帶來不少困難。
2 1960~1970年代——進行大量自主實驗研究
這個時期是我國當(dāng)代史上的探索時期,經(jīng)歷了大躍進、文化大革命等特殊歷史階段。在建筑藝術(shù)上也走了一些彎路,對于建筑技術(shù),這一時期的發(fā)展也并無顯著的進步,主要是進行大量自主實驗研究。
我國專家于上世紀60年代在裝配式建筑上進行了大量實驗研究,并形成了一系列相應(yīng)建筑類型的體系,較為典型的有:裝配式多層框架建筑、裝配式單層工業(yè)廠房建筑、裝配式大板建筑等預(yù)制裝配式建筑體系。在這一時期,裝配式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)先在旅館、辦公樓等公共建筑中得到應(yīng)用,而裝配式大板結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在居住建筑中。該時期預(yù)制裝配式公共建筑的情況如表2所示。
隨著裝配式結(jié)構(gòu)的發(fā)展,許多工程中預(yù)制框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接,采用高強砂漿錨固鋼筋代替焊接,這種方法俗稱“漿錨連接”。它具有構(gòu)造簡單、節(jié)省鋼材、施工安裝方便等特點,其節(jié)點構(gòu)造情況見圖6。
2.1典型建筑分析——北京民航大廈
北京民航大廈位于東城區(qū)東四西大街,1964年1月竣工,建筑面積為23 000m2,以民航總局辦公樓為主,附有民航科研所、售票營業(yè)廳以及飛行員招待所等。其東西長107.30m,進深38mm,地面以上最高處達到54.5m。辦公樓外墻面全部貼米黃色面磚配以水刷石立線條,地面材料為預(yù)制水磨石,部分為木地板(圖7)。
北京民航大廈由三個裝配整體式框架結(jié)構(gòu)辦公樓組成,層數(shù)分別為14、11、9層,民航大廈標準層分段平面示意圖見圖8。其九至十四層采用預(yù)制抗震框架施工、上下柱主筋用熔杯焊接后現(xiàn)澆接頭,在國內(nèi)首次采用整間預(yù)制貼面磚外墻掛板和內(nèi)爬式塔式起重機施工。
除基礎(chǔ)、地下室及一層結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土外,民航總局辦公樓自二層以上所有的柱、梁、樓板、樓梯、內(nèi)外墻壁板以及外墻飾面均為預(yù)制裝配,裝配面積占總建筑面積的78.58%。后由于唐山大地震的影響以及建筑物本身年久失修,又在2000年左右進行了一次加固改造。
民航總局辦公樓建造于文革時期,當(dāng)時的結(jié)構(gòu)普遍安全儲備不大,且當(dāng)時高層結(jié)構(gòu)的設(shè)計經(jīng)驗尚少,后又經(jīng)歷了邢臺、唐山兩次大地震。1998年經(jīng)專家檢測鑒定,其結(jié)構(gòu)可靠性略低于標準要求,且其建筑外觀不能滿足市容市貌的要求,使用功能也不能滿足現(xiàn)代辦公的需求。究其原因,一是當(dāng)時的施工質(zhì)量、技術(shù)不完備,經(jīng)驗尚少;二是特殊歷史時期,人們?nèi)狈?chuàng)作的激情,在設(shè)計上也缺少亮點。
3 1980年代——引進法國預(yù)制薄板迭合板技術(shù)和南斯拉夫預(yù)制升板技術(shù)
1978年十一屆三中全會后,建筑創(chuàng)造領(lǐng)域百家爭鳴,我國預(yù)制裝配式公共建筑也迎來了歷史上的空前繁榮。這一時期裝配式建筑的標志性進步是引進了法國預(yù)制薄板迭合板技術(shù)和南斯拉夫預(yù)制升板技N術(shù)。預(yù)制薄板迭合板是采用5~6cm的預(yù)制板,到施工現(xiàn)場鋪好以后,上面再現(xiàn)澆混凝土制成。
預(yù)制無梁樓蓋升板結(jié)構(gòu)是一種典型的裝配式結(jié)構(gòu),是南斯拉夫體系,主要用于工廠、倉庫、商場中。
3.1基本情況
這一時期出現(xiàn)了各種程度的裝配式公共建筑,從主體結(jié)構(gòu)的裝配到僅是外墻板、樓板的預(yù)制裝配。此時期部分典型預(yù)制裝配式公共建筑的情況如表3所示。
3.2典型建筑分析——西苑飯店
西苑飯店引進法國預(yù)制薄板迭合板技術(shù),我國自行實驗并加以應(yīng)用,獲得了全國結(jié)構(gòu)優(yōu)秀設(shè)計一等獎。西苑飯店共有709套客房,總建筑面積61367m2,地下3層,地上23層加頂部旋轉(zhuǎn)餐廳塔樓6層,地面以上高度93.51m(圖9)。
工程于1979年底開始方案設(shè)計,1981年3月開工,1984年7月建成開業(yè),布局緊湊、合理,外形新穎,室內(nèi)裝修簡潔明快。
主樓四至二十三層為標準層,樓板采用了預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土薄板疊合板,為國內(nèi)首次在高層建筑中大面積采用此種樓板。在西苑飯店工程中,所用板的寬度為1.5m,一個房間在進深方向要用三、四塊,擺放好了再現(xiàn)澆。這種板造價較高,因此多用在公建里,住宅里較少采用。
西苑飯店建筑外形呈鋸齒狀,為了方便施工和保溫,采用了陶?;炷撩鎸觾?nèi)夾加氣混凝土預(yù)制復(fù)合外墻板。
“預(yù)制薄板迭合樓板”既有預(yù)制板不需要支模、施工快捷的優(yōu)點,又有現(xiàn)澆樓板整體性好、抗震性能強的優(yōu)點。此技術(shù)在西苑飯店工程中取得成功,并推廣到不同的工程中去。
4 1990年代至今——裝配式建筑發(fā)展停滯,全現(xiàn)澆式得到發(fā)展
我國在這一時期由計劃經(jīng)濟轉(zhuǎn)為市場經(jīng)濟,經(jīng)濟發(fā)展異常迅猛。裝配式建筑發(fā)展遭遇停滯,全現(xiàn)澆式建筑大行其道。
同時期,發(fā)達國家開始關(guān)注可持續(xù)發(fā)展的問題,由追求“量”改為強調(diào)“質(zhì)”。歐洲各國家率先提出城市與建筑的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,歐洲的預(yù)制裝配式建筑進入了一個節(jié)能減排的“綠色”階段。
4.1問題剖析
4.1.1造價問題
在這一時期,預(yù)制構(gòu)件的價格不再受國家的控制,飛速上漲,因此許多大型構(gòu)件廠紛紛關(guān)閉?,F(xiàn)如今,大型構(gòu)件廠已經(jīng)消失,只有一些民營小作坊還在營業(yè)。
4.1.2技術(shù)及管理問題
預(yù)制裝配式施工除了要有專業(yè)的預(yù)制構(gòu)件廠之外,還需要專業(yè)的技術(shù)人員及安裝機械,需要相關(guān)企業(yè)從方案設(shè)計、項目開發(fā)到構(gòu)件制作、運輸、現(xiàn)場測量、吊裝、連接等各道工序均具有較高的技術(shù)力量和管理水平。而我國目前施工人員專業(yè)水平十分有限,企業(yè)管理水平也亟待提高。
5總結(jié)與展望
5.1總結(jié)
從1950年代開始,我國開始學(xué)習(xí)外國經(jīng)驗,并設(shè)計建造自己的裝配式公共建筑。中間經(jīng)歷了大量實驗和探索的時期,于1980年代迎來發(fā)展的黃金時期,直到1990年代中期發(fā)展停滯。
縱觀1950~1990年間我國裝配式公共建筑的發(fā)展情況,不難發(fā)現(xiàn):裝配化程度總體上呈下降趨勢,預(yù)制構(gòu)配件種類愈發(fā)豐富,節(jié)點連接方式不斷進步。
這說明,技術(shù)進步帶給建筑師選擇的空間,可以根據(jù)抗震要求、外觀、經(jīng)濟性等因素綜合考慮構(gòu)配件的選擇及節(jié)點的連接方式??傮w上,直到停滯之前,發(fā)展趨勢都是良好的。
5.2展望——重提“裝配式”
近年來,裝配式建筑又重新進入大眾的視野,國家亦大力推行預(yù)制裝配式建筑。預(yù)制裝配式建筑可以減少施工污染,提高施工的準確率,減少返工和錯誤。另外,隨著時代的發(fā)展,人力反而逐漸變?yōu)橄∪辟Y源。裝配式建筑可以節(jié)省人力,進而節(jié)約造價。
預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)點很多,但其抗震性能不如全現(xiàn)澆式建筑。因此,對于抗震性能要求高的建筑,把預(yù)制和現(xiàn)澆的優(yōu)點相結(jié)合的“裝配整體式”是一個可行的辦法,也是發(fā)展的方向??梢哉f預(yù)制裝配式無論是在住宅領(lǐng)域還是公建領(lǐng)域,都具有良好的發(fā)展前景。
樊則森
中建科技有限公司總建筑師,教授級高級工程師,一級注冊建筑師。1994~2015年任職于北京市建筑設(shè)計研究院有限公司。碩士畢業(yè)于清華大學(xué)。曾獲得中國建筑學(xué)會青年建筑師獎。主持項目:全總職工之家擴建配套工程、北京市檢察院二分院業(yè)務(wù)樓、中華全國總工會辦公樓、朝陽公園東小區(qū)(觀湖國際)、中糧萬科假日風(fēng)景Ⅰ~Ⅱ期工程、住總?cè)f科金域華府、北京市公安局公租房、合肥蜀山裝配式公租房。主要科研成果:主編國標圖集《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑設(shè)計示例(剪力墻結(jié)構(gòu))》、《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施裝配式建筑專篇——裝配式混凝土住宅設(shè)計(剪力墻結(jié)構(gòu))》、《北京市地方標準《裝配式剪力墻住宅建筑設(shè)計規(guī)程》、《裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑工程設(shè)計深度要求》,參編國家標準《工業(yè)化建筑評價標準》。