文 / 張 辛 劉國維 張慶陽

德國統(tǒng)計局對裝配式建筑的定義是一座建筑當其外墻或內墻采用了樓層高度的或房間寬度的承重預制構件時，稱為裝配式建筑。

德國是現(xiàn)代建筑工業(yè)化的先驅，也是世界上裝配化建筑發(fā)展最快的國家。近年來，德國提出零能耗的被動式建筑。從大幅度的節(jié)能舉措到被動式建筑，德國都采取了裝配式的住宅來實施，裝配式住宅與節(jié)能標準相互之間充分融合。

德國裝配式住宅主要采用疊合板混凝土剪力墻結構體系，剪力墻板、梁、柱、樓板、內隔墻板、外掛板、陽臺板、空調板等構件采用構件預制與混凝土現(xiàn)澆相結合的建造方式。德國建筑業(yè)基于全綠色生態(tài)產業(yè)鏈、環(huán)保與節(jié)能全系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，正在重視裝配式住宅建筑工業(yè)化的產業(yè)組織、生產技術、管理維護與環(huán)保回收等環(huán)節(jié)進一步優(yōu)化進程。目前已發(fā)展成功系列化、標準化的高質量節(jié)能的裝配式住宅生產體系，德國的住宅預制裝配式構件比例已達 94．5%。

德國裝配式建筑發(fā)展概況

在1920年代以前，歐洲建筑通常呈現(xiàn)為傳統(tǒng)建筑形式，套用不同歷史時期形成的建筑樣式，此類建筑的特點是大量應用裝飾構件，需要大量人工勞動和手工藝匠人的高水平技術。隨著歐洲國家邁入工業(yè)化和加快城市化進程階段，農村人口大量流向城市，需要在較短時間內建造大量住宅辦公和廠房等建筑。標準化、預制混凝土大板建造技術能夠縮短建造時間、降低造價因而首先應運而生。

與常規(guī)現(xiàn)澆加砌體建造方式相比，預制混凝土大板技術造價高，建筑缺少個性，難以滿足今天的社會審美要求，1990年以后基本不再使用。混凝土疊合墻板技術發(fā)展較快，應用較多。

目前，德國的公共建筑、商業(yè)建筑、集合住宅項目大都因地制宜，根據項目特點，選擇現(xiàn)澆與預制構件混合建造體系或鋼混結構體系建設實施，并不追求高裝配率，而是通過策劃、設計、施工各個環(huán)節(jié)的精細化優(yōu)化過程，尋求項目的個性化、經濟性、功能性和生態(tài)環(huán)保性能的綜合平衡。隨著建筑業(yè)工業(yè)化水平不斷提升，德國在建筑上采用工廠預制、現(xiàn)場安裝的建筑部品愈來愈多，占比也愈來愈大。

各種建筑技術、建筑工具的精細化不斷推動行業(yè)發(fā)展進步。小范圍有鋼結構、混凝土結構、木結構裝配式技術體系的研發(fā)和實踐應用。

小住宅建設方面裝配式建筑占比最高，2015年達到16%。2015年1月至7月，德國共有59752套獨棟或雙拼式住宅通過審批開工建設，其中預制裝配式建筑為8934套。在此期間，獨棟或雙拼式住宅新開工建設總量較去年同期增長1．8%；而其中預制裝配式住宅同比增長7．5%！這顯示出裝配式建筑受到市場的認可和歡迎。

德國的裝配式住宅主要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(fā)展零能耗的被動式建筑。強大的預制裝配式建筑產業(yè)鏈：高校、研究機構和企業(yè)研發(fā)提供技術支持。建筑、結構、水暖電協(xié)作配套。施工企業(yè)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。

德國預制混凝土結構建造體系

德國預制混凝土結構三大建造體系為預制混凝土建造體系、預制混凝土疊合板體系、預制混凝土外墻體系。

預制混凝土建造體系

預制混凝土大板體系：雖然20世紀中葉以后德國有大量混凝土預制大板建造的居住區(qū)項目，但這類項目今天看來大部分不太受歡迎，預制混凝土大板建造技術在德國已遭拋棄，從1990年代以后基本沒有新建項目應用。

取而代之的是追求個性化的設計，應用現(xiàn)代化的環(huán)保、美觀、實用、耐久的綜合技術解決方案，滿足使用者的需求。通過精細化的設計，模數化設計，使大量建筑部品可以在工廠內加工制作，并且不斷優(yōu)化技術體系，如可循環(huán)使用的模板技術，疊合樓板（免拆模板）技術、預制樓梯、多種復合預制外墻板。因地制宜，不追求高裝配率。

預制混凝土疊合板體系

德國大量的建筑是多層建筑。現(xiàn)澆混凝土支模、拆模，表面處理等工作需要人工量大，費用高，而混凝土預制疊合樓板、疊合墻體作為樓板、墻體的模板使用，結構整體性好，混凝土表面平整度高，節(jié)省抹灰、打磨工序，相比預制混凝土實體樓板，疊合樓板質量輕，節(jié)約運輸和安裝成本，因而有一定市場。有資料顯示，混凝土疊合預制板體系在德國建筑中占比達到50%以上。采用這種裝配結構體系，外立面形式比較靈活。由于德國強制要求的新保溫節(jié)能規(guī)范的實施，建筑保溫層厚度在20cm以上。從節(jié)約成本角度考慮，采用復合外墻外保溫系統(tǒng)配合涂料面層的建筑居多。

預制混凝土外墻體系

2012年在柏林落成的Tour Total大廈，代表了德國預制混凝土裝配式建筑的一個發(fā)展方向。該項目建筑面積約2．8萬平米，高度68米。外墻面積約1萬平米，由1395個、200多個不同種類、三維方向變化的混凝土預制構件裝配而成。每個構件高度7．35米，構件誤差小于3mm，安裝縫誤差小于1．5mm。構件由白色混凝土加入石材粉末顆粒澆鑄而成，精確、細致的構件、三維方向微妙變化且富有雕塑感的預制件，使建筑顯得光影豐富、精致耐看。

德國預制鋼結構建造體系

預制高層鋼結構建造體系

高層、超高層鋼結構建筑在德國建造量有限，大規(guī)模批量生產的技術體系幾乎沒有應用市場。同時高層建筑多為商業(yè)或企業(yè)總部類建筑，業(yè)主對個性化和審美要求高，不接受同質化、批量化、缺少個性的裝配式建筑。另一方面，近年來高層、超高層鋼結構建筑的承重鋼結構以及為每個項目專門設計的復雜精致的幕墻體系，都是采用工業(yè)化生產、到現(xiàn)場安裝的建造形式。因此，可以歸納到個性定制化裝配式建筑中。

法蘭克福德國商業(yè)銀行總部大樓是德國為數不多的高層鋼結構建筑，其鋼制構件和金屬玻璃幕墻采用工業(yè)化加工、現(xiàn)場安裝方式建造。

預制多層鋼結構建造體系

漢諾威VGH保險大樓采用一種模塊化、多層鋼結構裝配式體系建造。由承重結構、外墻、內部結構和建筑設備組成?；緲嫾簶前?．00m×2．50m，厚度 20cm（可加長到 10．00m），墻板 3．00m×1．25m，厚度15cm。樓板和墻板由U型鋼框架和梯形鋼板構成，有表面防火板。樓面地面可采用架空雙層地面構造。樓板和承重墻板之間采用螺栓固定，并用柔性材料隔絕固體傳聲，墻板之間可作窗、門、百葉等，非承重隔墻采用輕鋼龍骨石膏板墻體。

德國預制木結構建造體系

木框板結構

承重木框架與抗剪板體是木框板結構建筑的特點?？蝮w采用實木，最好是構造用全實木（KVH）形式。板材主要由木材或石膏板材料構成。標準化的木截面和標準化的板材尺寸使加工生產和建造得到優(yōu)化。實木框架和板材有機組合，形成的墻壁、樓板和屋頂結構體系，能夠有效地吸收和承載所有垂直和水平荷載。木框板結構建筑自重輕，保溫層位于木框材料厚度之間，因而建筑顯得輕盈。

要達到被動房的節(jié)能水平，需要增加外側或內側保溫材料，這一步可以在工廠預先完成。外墻部分可以選擇裝飾木材面板、面磚或保溫層加涂料等形式。

木框架結構

木框架結構體系是指垂直承載的木制柱和水平承載的木制梁組成的木結構體系。木材大多采用工程用高質量的復合膠合木（Brettschichtholz），跨度可達5米。這種工程用復合膠合木，也被用來建造大跨度體育館等建筑。輔助性木結構，如樓板次梁、檁條等則采用構造用實木。用木框架結構體系建造的房屋，其外墻板也具有保溫隔熱層，隔蒸汽層和氣密層，但木框架結構體系中的內外墻板不承擔任何結構作用。建筑物的抗剪由木制、鋼制斜撐或剛性樓梯間承擔。由于墻體是填充性構件，因而墻體可隨意布置并在未來輕松更改，樓板也可方便設置挑空構造。建筑內部空間靈活流動，開窗位置與面積靈活，采光和景觀好。

層壓實木板材結構

層壓實木板材結構建筑近十年來得到快速發(fā)展。實木板材結構采用交叉層壓木材，有很好的結構承載性能，可以加工制成樓板、墻體、屋面板?，F(xiàn)代化的計算機控制切割機床，能夠輕松切割出任何需要的洞口和形狀。層壓實木板材結構不受建筑模數限制，可以創(chuàng)造出獨特的、純凈的空間，受到建筑師、結構工程師和業(yè)主的青睞。層壓實木板材結構，同以上兩種木結構形式一樣，可以在工廠加工預制，到現(xiàn)場組裝。

德國裝配式房屋建造舉例

先把材料在標準化的工廠里完成，再運到工地里，像搭積木似地進行拼裝。

地基基坑壓實整平以后，地下室底板位置首先鋪設一層擠塑XPS聚苯乙烯泡沫保溫板，然后再鋪設一層防水隔潮卷材，上部墊支雙層雙向鋼筋網。施工現(xiàn)場地下室基礎底板現(xiàn)場澆注混凝土，施工現(xiàn)場混凝土輸送車向輸送泵添加混凝土。大板使用雙層空腔預制鋼筋混凝土墻體大板，圍護地下室墻體。工廠生產預制木結構墻體大板，吊裝搭建。預制裝配式獨立住宅內部，現(xiàn)場施工；預制裝配式獨立住宅屋頂結構，現(xiàn)場施工。

如上圖所示的一棟獨立別墅，6周左右就可以建設完成。