葉耀先

中國建筑設(shè)計(jì)研究院顧問總工程師

我國現(xiàn)在推行的裝配式建筑有鋼、木和混凝土建筑三種。鋼材只能在高溫下鑄造成型，木材只能在自然環(huán)境生長，用這兩種材料蓋的房子，都只能是裝配。唯有混凝土建筑，既可以現(xiàn)澆，也可以裝配，因?yàn)榛炷聊茉诔叵聺沧⒊尚汀?/p>

2015年大力發(fā)展混凝土等裝配式建筑以來，城鎮(zhèn)新建裝配式建筑就達(dá)3.4億平方米，由于實(shí)施過程中存在不少問題，實(shí)際效果不佳，引發(fā)眾多爭議。有人提出讓裝配式建筑去死；有人反駁說，讓無知去死，讓無恥去死，裝配式建筑不會死。裝配式混凝土建筑是當(dāng)前國際上的前沿研究領(lǐng)域，它有現(xiàn)澆混凝土建筑所沒有的優(yōu)勢，國家大力發(fā)展的方向是正確的，為何出現(xiàn)這種情況，值得思考。

一、發(fā)展裝配式混凝土建筑是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級和建設(shè)創(chuàng)新型國家的需要

裝配式混凝土建筑主要的優(yōu)勢有四：一是預(yù)制構(gòu)件在環(huán)境可控的預(yù)制工廠生產(chǎn)，可以做到質(zhì)量好、精度高，誤差小，容易做預(yù)應(yīng)力、容易做建筑飾面、少受氣候影響；二是預(yù)制構(gòu)件運(yùn)到工地后，主要是安裝，可以縮短工期，對環(huán)境影響也??；三是預(yù)制構(gòu)件誤差小，加上應(yīng)用高強(qiáng)材料、新技術(shù)和新工法，可以建造超高層和體型復(fù)雜的建筑；四是工廠采用自動化生產(chǎn)設(shè)備，可以生產(chǎn)各種形狀和尺寸的預(yù)制構(gòu)件，能滿足設(shè)計(jì)靈活和多樣化的需求。這些優(yōu)勢都是現(xiàn)澆混凝土建筑所不具備的。

裝配式混凝土建筑是推進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要抓手，因?yàn)榻ㄖI(yè)轉(zhuǎn)型升級必須走勞動力、技術(shù)驅(qū)動的增長模式。建筑業(yè)的產(chǎn)出量取決于三個因素，一是生產(chǎn)效率和技術(shù)進(jìn)步，二是資金，三是勞動力（見下式）。只有提高人力資本在產(chǎn)出量中的比重，勞動者的收入才能增加，建筑業(yè)才能轉(zhuǎn)型。而發(fā)展裝配式混凝土建筑，必須采用現(xiàn)代新技術(shù)，必須提升勞動者的技能，這就必然會促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

我們正在建設(shè)創(chuàng)新型國家，裝配式混凝土建筑有很大的創(chuàng)新空間，國際上正在花大力氣研究。我國現(xiàn)在幾乎是空白，國內(nèi)需求旺盛，國家大力倡導(dǎo)，只要加強(qiáng)規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)，完全有可能在15～20年內(nèi)占領(lǐng)世界制高點(diǎn)，在裝配式混凝土建筑領(lǐng)域?yàn)榻ㄔO(shè)創(chuàng)新型國家做出貢獻(xiàn)。

二、正在發(fā)展的是“優(yōu)勢沒有發(fā)揮出來的”裝配式混凝土建筑

首先要思考的是，我們正在大力發(fā)展的裝配式混凝土建筑究竟是什么樣的建筑？一般認(rèn)為就是國際上先進(jìn)的裝配式混凝土建筑，實(shí)際上是缺乏先進(jìn)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)和性能尚不及現(xiàn)澆混凝土，技術(shù)上比發(fā)達(dá)國家落后的裝配式混凝土建筑。

圖1 神奈川縣川崎市新型鋼筋混凝土建筑Park City Musashikosugi一棟高203米，59層，另一棟高162米，47層，2009年竹中工務(wù)店建造。鋼筋強(qiáng)度685MPa，混凝土強(qiáng)度150MPa

現(xiàn)在推行的裝配式混凝土建筑缺乏先進(jìn)技術(shù)、新材料和新工法。我國和日本都是地震多發(fā)的國家，日本多年研發(fā)隔震、減震和制震技術(shù)，已有比較多的應(yīng)用，我國則研發(fā)和應(yīng)用都不多；我國的混凝土強(qiáng)度為15～80MPa，日本已是60～150MPa，我國臺灣已達(dá)70～100MPa；我們的鋼筋強(qiáng)度為355～600MPa，日本已經(jīng)是420～685～1275MPa，我國臺灣已達(dá)420～685MPa；日本和歐洲采用裝配和現(xiàn)澆相結(jié)合的工法，采用半預(yù)制、預(yù)制和現(xiàn)澆工法，都由市場決定，我國則發(fā)展裝配，以裝配率和新建裝配式建筑面積占比為目標(biāo)；我國裝配式混凝土建筑設(shè)計(jì)規(guī)范采用“等同現(xiàn)澆”概念，地震區(qū)裝配式混凝土框架和剪力墻結(jié)構(gòu)房屋的最大適用高度都低于現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，在抗震設(shè)防烈度為6度的地區(qū)，裝配式混凝土建筑最大適用高度僅為130米，現(xiàn)澆混凝土建筑也不過140米，而日本2009年就建成了203米的超高層混凝土建筑，鋼筋和混凝土強(qiáng)度分別達(dá)到685和150MPa，采用現(xiàn)澆+裝配的混合工法（圖1）。

圖2 日本新型鋼筋混凝土項(xiàng)目（1988～1992）各階段鋼筋和混凝土強(qiáng)度關(guān)系

我們現(xiàn)在推行的裝配式混凝土建筑的造價(jià)比現(xiàn)澆的高出10%～15%，有資料顯示，大約每平方米高出400～900元；2014年度預(yù)制構(gòu)件廠實(shí)際產(chǎn)量僅為總生產(chǎn)能力的20.3%，產(chǎn)能嚴(yán)重過剩；現(xiàn)場作業(yè)質(zhì)量沒有達(dá)到預(yù)期水平，節(jié)點(diǎn)施工質(zhì)量尤其是套筒灌漿和座漿質(zhì)量令人擔(dān)憂。

我們現(xiàn)在推行的裝配式混凝土建筑已經(jīng)落后發(fā)達(dá)國家30年。日本1988年開始研發(fā)新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，圖2為1988～1992研究項(xiàng)目三個階段鋼筋和混凝土強(qiáng)度的研究目標(biāo)。第一和第二階段鋼筋強(qiáng)度都是從420MPa提高到685MPa，而混凝土強(qiáng)度則分別是從30MPa提高到60MPa，和從60MPa提高到120MPa。我國臺灣在19年之后，即2007年，由建筑研究所、臺灣混凝土學(xué)會和實(shí)驗(yàn)研究院、地震工程研究中心三個單位合作，仿效日本，開始研發(fā)新型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

三、發(fā)展裝配式混凝土建筑準(zhǔn)備不足

1949年建國以后不久，裝配和現(xiàn)澆混凝土建筑同期降生。裝配式混凝土建筑主要用于單層工業(yè)廠房、居住建筑、飯店和辦公建筑。北京市發(fā)展最快，1958年就有三個預(yù)制構(gòu)件廠，生產(chǎn)大板的是亞洲最大，先后建成12～16層裝配式混凝土框架、框架-剪力墻和大板建筑。

上世紀(jì)70年代，北京市為了回應(yīng)“現(xiàn)澆不是工業(yè)化，裝配才是工業(yè)化”的爭論，提出混凝土預(yù)制裝配和現(xiàn)澆機(jī)械化施工并舉，后來對應(yīng)用較多的4種裝配和現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)開展競賽，結(jié)果是“裝配式”敗給“現(xiàn)澆”。1988年以后，預(yù)制構(gòu)件廠紛紛下馬，市場萎縮，裝配式混凝土建筑漸漸死去，30年無人問津?！把b配式”失利以后，“現(xiàn)澆”就在北京市大面積推開。2010年，全市現(xiàn)澆混凝土建筑占比高達(dá)80%以上，從混凝土外加劑、摻和料生產(chǎn)到商品混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸、泵送上樓、澆注入模，形成了成套技術(shù)和完整的產(chǎn)業(yè)鏈，不但能滿足抗震、防水、大開間、大空間和多樣化需求，而且有多項(xiàng)創(chuàng)新成果，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，至今市場份額仍比裝配式建筑領(lǐng)先。

在國際上，二戰(zhàn)以后，歐洲一些國家住房嚴(yán)重短缺，勞動力缺乏，要在短期內(nèi)建造大量住房，裝配式混凝土建筑應(yīng)運(yùn)而生。上世紀(jì)70年代，裝配式混凝土建筑因缺乏靈活性，不適應(yīng)新的需求，以及連接抗震和接縫防水沒有解決，而被后來的現(xiàn)澆混凝土建筑超過。但因裝配和現(xiàn)澆各有優(yōu)勢，就對裝配和現(xiàn)澆存在的問題開展研究，發(fā)揮各自的優(yōu)勢?，F(xiàn)在已有新型高性能混凝土結(jié)構(gòu)，裝配優(yōu)勢得以發(fā)揮，而且部分性能超過了現(xiàn)澆，正沿著裝配和現(xiàn)澆相結(jié)合的路子走下去。

2015年以后，大力推行裝配式混凝土建筑，規(guī)定目標(biāo)和裝配率，還給以各種優(yōu)惠，很多人不理解，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)繼續(xù)應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)澆混凝土建筑，同時(shí)對裝配式建筑和現(xiàn)澆混凝土建筑加強(qiáng)研究，待裝配式混凝土建筑性能優(yōu)勢發(fā)揮出來以后，再大面積推廣；認(rèn)為對待裝配和現(xiàn)澆混凝土建筑應(yīng)當(dāng)發(fā)揮各自的優(yōu)勢，采取“不主觀定調(diào)，讓市場和用戶選擇，哪個合適用哪個”的態(tài)度。

裝配式混凝土建筑我們有38年的研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，曾經(jīng)有過風(fēng)光的歲月。但是，我們又有26年的斷檔期，這在世界上其他國家絕無僅有。至今我們對這段歷史沒有深入研究，不知道今天大力發(fā)展裝配式建筑的艱難，沒有扎實(shí)地做好準(zhǔn)備工作，就走上了大力發(fā)展的道路。

我們沒有充分認(rèn)識斷檔26年的影響，不知道許多問題無法在短期內(nèi)從根本上解決，只能穩(wěn)步發(fā)展，步子不可能太快。

我們對裝配式混凝土建筑競賽失敗時(shí)存在的缺陷和近年推行中發(fā)現(xiàn)的問題，如：造價(jià)高于現(xiàn)澆，豎向鋼筋連接質(zhì)量難保證，預(yù)制構(gòu)件廠產(chǎn)能過剩，標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范沿用“等同現(xiàn)澆”，增加拆分設(shè)計(jì)，難以做到靈活和多樣化；預(yù)制廠建廠投資和成本高，房屋最大高度低于現(xiàn)澆，抗震構(gòu)造措施高于現(xiàn)澆等，沒有來得及制定計(jì)劃，逐步解決。

我們也沒有梳理標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程、定額、手冊和技術(shù)名詞，改變無序的狀況。特別是裝配率、預(yù)制率、裝配化率、預(yù)制裝配率，不同標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范定義不一樣，也沒有統(tǒng)一的計(jì)算方法，弄得相關(guān)人員昏頭轉(zhuǎn)向。

我們對國際上裝配式混凝土建筑的研究、應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，沒有組織專門隊(duì)伍收集研究，對國際發(fā)展動向不完全了解。

成功總是屬于準(zhǔn)備好的人。發(fā)展裝配式混凝土建筑是一件大事，而我們卻準(zhǔn)備不足。

四、追求面積占比和裝配率要冒風(fēng)險(xiǎn)

2015和2016 年，全國新建裝配式建筑面積分別為7260萬和1.14億平方米，2017年1～10月，全國已落實(shí)新建裝配項(xiàng)目約1.27億平方米。不到3年，城鎮(zhèn)新建裝配式建筑就達(dá)3.4億平方米，如果其中70%，即2.38億平方米是裝配式混凝土建筑，造價(jià)按每平方米增加500元計(jì)算，建造費(fèi)用就要多花1190億元。

2014年度，全國共有111家預(yù)制構(gòu)件廠，279條生產(chǎn)線，實(shí)際產(chǎn)能僅為總生產(chǎn)能力的20.3%，產(chǎn)能已經(jīng)嚴(yán)重過剩。

2017年11 月，住建部認(rèn)定了30個城市和195家企業(yè)為第一批裝配式建筑示范城市和產(chǎn)業(yè)基地。地方政府計(jì)劃在建的縣一級的裝配式建筑產(chǎn)業(yè)園區(qū)就有近20多個。這樣下去，產(chǎn)能過剩的局面恐怕難以改變。

2018年2 月實(shí)施的《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》是在《工業(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上修編的，但只保留了裝配率，成了《裝配化程度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，把原來標(biāo)準(zhǔn)中的建造成本、技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能、節(jié)水、節(jié)材、環(huán)保等許多評價(jià)裝配式建筑的重要內(nèi)容都取消了?！豆I(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》才實(shí)施1年，而且比新編的《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》內(nèi)容還多，就作廢了。評價(jià)裝配式建筑應(yīng)當(dāng)考慮資源利用、環(huán)境影響和生物種群的感受，不能單純用裝配率考核。

裝配率和建筑安裝工程造價(jià)的關(guān)系是現(xiàn)在尚未搞清楚的問題。根據(jù)住建部發(fā)布、2017年3月1日起執(zhí)行的《裝配式建筑工程消耗量定額》，對于裝配式混凝土小高層住宅，裝配率（實(shí)際上應(yīng)當(dāng)是預(yù)制率）每提高10%，每平方米建筑安裝工程造價(jià)就要多化61元。裝配率從20%提高到60%，建筑安裝工程造價(jià)每平方米增加243.44元（圖3）。對于裝配式混凝土高層住宅結(jié)果類似，但造價(jià)稍高。這里的裝配率（又稱PC率）是“建筑單體范圍內(nèi)，預(yù)制構(gòu)件混凝土方量占所使用的所有混凝土方量的比率”。這些數(shù)據(jù)如果正確，用增加造價(jià)來換取裝配率，就匪夷所思了。

為推行裝配式建筑，2016年新編了裝配式混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)三本建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，有的原來就有，沒有新的研究成果，造成標(biāo)準(zhǔn)沒有新內(nèi)容，實(shí)質(zhì)變化很少。日本推行新型鋼筋混凝土建筑，仍然以現(xiàn)行規(guī)范為基礎(chǔ)，不修編現(xiàn)行規(guī)范，也不重新編制規(guī)范。凡符合現(xiàn)行規(guī)范和超越現(xiàn)行規(guī)范適用的“新型鋼筋混凝土建筑的設(shè)計(jì)、施工和質(zhì)量管理指南”，經(jīng)指定的審查機(jī)構(gòu)審查，符合營建署“建筑新技術(shù)新工法新設(shè)備及新材料認(rèn)可申請要點(diǎn)”，政府部門頒發(fā)施工許可，即可施工。

圖3 裝配式混凝土小高層住宅不同裝配率時(shí)的建筑安裝工程單方造價(jià)（元/m2）

五、裝配和現(xiàn)澆相結(jié)合，把裝配式混凝土建筑的優(yōu)勢發(fā)揮出來

發(fā)揮裝配式混凝土建筑優(yōu)勢，要實(shí)行裝配和現(xiàn)澆相結(jié)合，具體分兩步走：

第一步：趕上現(xiàn)澆。通過抓技術(shù)創(chuàng)新，即新材料、新技術(shù)、新工法研發(fā)，實(shí)現(xiàn)裝配式混凝土建筑在性能、品質(zhì)、成本、工期等方面同現(xiàn)澆媲美。具體辦法是：預(yù)制構(gòu)件廠建設(shè)要做好可行性研究，確保構(gòu)件投產(chǎn)后能批量生產(chǎn)，生產(chǎn)出來的構(gòu)件有人要，前提是預(yù)制廠輻射范圍內(nèi)要有相當(dāng)數(shù)量的裝配式混凝土建筑待建；改進(jìn)建造過程，使設(shè)計(jì)和生產(chǎn)相適應(yīng)；實(shí)行勞動力分工和專業(yè)化，開展技術(shù)和上崗培訓(xùn)；采用市場現(xiàn)有的高強(qiáng)鋼筋（如600MPa）和高強(qiáng)混凝土（如80MPa）；研究鋼筋連接和有效的檢驗(yàn)方法；改進(jìn)設(shè)計(jì)計(jì)算方法；采用預(yù)應(yīng)力和自密實(shí)混凝土；關(guān)注節(jié)材和材料再生利用。

第二步：超過現(xiàn)澆。采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的新成果，狠抓新材料、新技術(shù)、新工法的研發(fā)和應(yīng)用，把現(xiàn)澆混凝土建筑不具備的優(yōu)勢發(fā)揮出來，使裝配式混凝土建筑在性能和品質(zhì)方面超過現(xiàn)澆。具體辦法是：開展材料基本性能研究，包括：高強(qiáng)度螺紋鋼筋（685～1275MPa），高強(qiáng)度混凝土（60～150MPa）研發(fā)，并能達(dá)到量產(chǎn)；高強(qiáng)鋼筋連接器和端部錨定器研發(fā)；高強(qiáng)螺紋鋼筋和高強(qiáng)混凝土握裹性狀研究等；開展結(jié)構(gòu)構(gòu)件性狀研究，包括：高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)柱和梁構(gòu)件、梁柱接頭、剪力墻構(gòu)件性狀，以及構(gòu)件裂縫開展與控制等研究；地震區(qū)混凝土建筑隔震、減震、制震裝置的開發(fā)應(yīng)用研究；預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)研究；結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)、施工規(guī)范（特別是地震區(qū)）研究；預(yù)制構(gòu)件增加跨度、減少斷面、增加裝飾、增加保溫方面的研究。

高性能裝配式混凝土建筑是世界混凝土建筑的前沿，同日本相比，我們已經(jīng)落后了30年，必須迎頭趕上，占領(lǐng)制高點(diǎn)。