文 / 孟 楠
隨著裝配式建筑項目的大量落地,社會上出現(xiàn)一些負面的聲音,裝配式建筑成本、體系、構件、檢測等問題屢遭詬病,更有甚者質疑裝配式建筑的未來。這些負面的聲音一定程度上客觀地反映了目前裝配式建筑發(fā)展的現(xiàn)狀。
我國的裝配式建筑處于起步階段,整個產業(yè)鏈資源相對不足,對于預制與現(xiàn)澆兩種不同工法缺乏深入認識,同時受制于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構的管理理念和管控模式,從而對于裝配式建筑產生理解上的偏差。
我國目前裝配式混凝土建筑的成本高于現(xiàn)澆建筑是不爭的事實,有的地區(qū)或項目甚至高出30%以上。具有代表性的裝配式建筑項目,大多為政府投資的力求高品質“不差錢”項目。開發(fā)商出于短期的成本考慮,并不愿意積極、主動地選擇裝配式建造方式。
一談到裝配式建筑成本問題,普遍存在一個認識誤區(qū):將裝配式住宅的所有成本與傳統(tǒng)建筑的結構成本直接對比。這樣的對比既不科學也不公平,采用預制構件的裝配式建筑的建造速度相對較快;相對于現(xiàn)澆建筑施工現(xiàn)場作業(yè),工業(yè)化制造方式能更好地保證質量,為后期裝修節(jié)省資源和時間。裝配式建筑的特點在于批量生產和組裝,在大面積應用中優(yōu)勢更明顯。此外,因為工業(yè)化生產,裝配式建筑施工現(xiàn)場的濕作業(yè)、噪音、粉塵顯著減少,環(huán)境效應也不可估量。
從成本計算上,相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構,裝配式建筑在PC專項設計、PC構件采購(包括結構增加運輸費、基建攤銷費、鋼模攤銷費、蒸養(yǎng)費、含鋼量及預埋件增加費用以及稅金損失等)、PC構件吊裝以及措施費(包含塔吊型號的升級、臨時施工便道、堆場的設置以及地下車庫頂板滿堂支撐使用周期延長等)幾個方面相應費用增加。我國高層建筑大量采用剪力墻結構,而剪力墻結構體系現(xiàn)澆工藝比較成熟,裝配式建筑很難獲得成本優(yōu)勢。
上海城建預制構件有限公司總經理張立在《裝配式建筑的“紅與黑”》一文中指出:“既然裝配式建筑‘貴’是客觀存在,那我們應該去思考如何將‘貴’與‘物有所值’劃等號,最大程度發(fā)揮裝配式建筑品質高、維護成本低的優(yōu)勢,形成品牌效應,而不是為了迎合建設方成本控制需求,以犧牲產品質量為代價,一味降低造價,弱化裝配式建筑優(yōu)勢,最終引發(fā)市場對預制裝配式建筑可行性和可信性的疑慮?!?/p>
PC成本組成
裝配式建筑成本組成
不久的將來,裝配式建筑通過理性投資構件廠,減少土地、廠房、設備等固定資產投資,降低攤銷成本;學習發(fā)達國家發(fā)展經驗,選擇適宜的結構體系;采用全裝修、管線分離、同層排水等方式,提高建筑品質;運用BIM技術優(yōu)化設計減少失誤、環(huán)節(jié)損耗等手段共同發(fā)力。預制產業(yè)的發(fā)展、技術體系的完善、標準化程度的提高、人工成本的持續(xù)增長、產業(yè)鏈及配套的成熟等因素共同作用,裝配式建筑發(fā)展內力將被進一步激發(fā)。
裝配式建筑在經歷長達十幾年的“停滯期”之后,可謂“百廢待興”。首先面臨的就是“沒有標準、沒有規(guī)范”的困境。中建科技集團有限公司總建筑師樊則森在《2007年以來北京市裝配式建筑的新發(fā)展》一文中回憶:“當時,北京市住房和城鄉(xiāng)建設委員會與住房城鄉(xiāng)建設部住宅產業(yè)化促進中心等行業(yè)主管部門按照超限審查的有關規(guī)定,以專家評審會的形式組織了兩次專題會,邀請了包括多位國家勘察設計(結構)大師在內的十幾位全國權威結構專家參與評審,最終確定了北京市建筑設計研究院提出的‘等同現(xiàn)澆’的技術路線,使后續(xù)設計及研發(fā)、實踐能夠有規(guī)范可依,并最終落地?!?/p>
“等同現(xiàn)澆”的工作原理,是通過鋼筋之間的可靠連接(如“漿錨灌漿”“鋼筋搭接”“灌漿套筒”連接等),將預先澆筑構件(主要是大部分外墻)與現(xiàn)澆部分有效連接起來,讓整個裝配式結構與現(xiàn)澆實現(xiàn)“等同”,滿足建筑結構安全的要求。
相當長的一段時間,我國幾乎所有的混凝土建筑標準都是“現(xiàn)澆混凝土”技術,所有的設計軟件都是針對“現(xiàn)澆混凝土”技術編制。幾乎所有的行業(yè)人員都在學習、研究和應用“現(xiàn)澆混凝土”技術。在國家要大力發(fā)展裝配式建筑這一背景下,“等同現(xiàn)澆”的設計理念可以說是一個各方妥協(xié)的結果。這一理念也成為極具中國特色的原創(chuàng)建筑詞匯。
深圳市現(xiàn)代營造科技有限公司總經理谷明旺指出:“等同現(xiàn)澆設計理念在某種程度上禁錮了裝配式建筑發(fā)展的思想;再加上從業(yè)人員對于裝配式建筑認識和理解的欠缺,依然沿用現(xiàn)澆結構管理辦法,在實際施工中已暴露出明顯的問題”。以裝配式建筑施工工期為例,目前裝配式建筑標準層平均施工周期為7~8天,有的項目達到15天,而現(xiàn)澆結構的施工工期僅為5~6天。這正是因為在具體操作中按照等同現(xiàn)澆理念去做,很多工業(yè)化生產、施工安裝會帶來各種問題。
“等同現(xiàn)澆”由于必須采取一定規(guī)模的現(xiàn)澆混凝土結構工程來實現(xiàn)其技術目標,必然在裝配式技術的集成應用中存在既有預先澆筑,又有現(xiàn)澆的情況,也就不可避免在同一個施工面既有干式裝配又有濕式澆筑的兩種工藝,技術上有明顯的局限性。
化解這一局限性,除了從裝配式建筑工程的設計、生產、施工各方協(xié)同,技術監(jiān)管到位等角度入手外,還需要認識到“等同現(xiàn)澆”在現(xiàn)階段的意義,是基于現(xiàn)澆混凝土的成熟建造技術,先由裝配整體式混凝土過渡,目標是混凝土建筑系統(tǒng)集成。
此外,國際上有很多“全預先澆筑”方式的裝配式建筑技術,可以適應一定層數(shù)、高度和功能,并滿足一定的抗震標準,值得我們學習借鑒,并逐步發(fā)展出適合我國國情的“全預先澆筑體系”。
隨著越來越多的企業(yè)積極參與到裝配式建筑的轉型發(fā)展中,投資PC構件的生產加工工廠成為首選。據(jù)不完全統(tǒng)計,目前有規(guī)模和實力的科研、設計、施工、裝備、材料等百余家企業(yè)強勢投資PC行業(yè),在全國各地掀起建設PC構件生產工廠和發(fā)展裝配式建筑的熱潮。
PC構件生產工廠是建筑工業(yè)化產業(yè)鏈中的新增環(huán)節(jié),也是關鍵環(huán)節(jié)。當大量的混凝土構件從現(xiàn)場澆筑改為工廠內生產時,PC構件生產工廠面臨著諸多挑戰(zhàn)。同濟大學土木工程學院副教授李檢保指出:構件模數(shù)化、標準化程度不夠是目前我國推廣裝配式建筑面臨的主要挑戰(zhàn),僅靠預制構件廠難以有效解決這個問題。
模數(shù)化、標準化是裝配式建筑的技術基礎,也是含金量最高、難度最大的工作。目前,我國雖有相關的規(guī)范和標準,但執(zhí)行力度和具體可操作性有待進一步加強。我國模數(shù)化、標準化發(fā)展可以學習日本經驗,由行政主管部門主導搭建模數(shù)化、標準化平臺,采用強制、鼓勵和引導相結合的方式,推動企業(yè)以此為基礎開展工作;通過總結經驗、循序漸進、穩(wěn)步促進我國建筑部品模數(shù)化、標準化技術體系的建立,實現(xiàn)真正意義上的建筑工業(yè)化。
如何在競爭激烈的大浪中站穩(wěn)腳跟,PC構件生產廠還需更加努力,具體為以下幾個方面:一是系統(tǒng)深入研究、總結當前條件下典型預制構件的種類、特點,研究、開發(fā)對應的智能生產設備及可拆裝模具,改進生產工藝,以便在提高生產質量、效率的同時降低成本;二是總結各類預制構件在目前工廠生產制作時遇到的主要問題,結合自身生產條件、特點和施工工藝要求,提出構件拆分及深化設計建議和要求,并在項目開始前主動和業(yè)主、設計單位充分溝通,變被動為主動,改變目前這種來圖加工的現(xiàn)狀,力爭從源頭上消除問題產生的原因;三是通過加強自身技術力量建設,和產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的其它企業(yè)緊密合作,以EPC模式持續(xù)、系統(tǒng)地開展裝配式建筑技術體系的研究、開發(fā)和建設,形成具有自身特色、標準化程度較高的裝配式建筑技術體系。
裝配式混凝土建筑對比現(xiàn)澆建筑成本變化分析
裝配式建筑的核心技術是鋼筋連接,結構豎向構件(即框架柱、剪力墻)縱筋豎向連接的形式有二種:即漿錨和套筒灌漿?!堆b配式混凝土結構技術規(guī)程》JGJ1-2014和《裝配式混凝土建筑技術標準GB/T51231-2016》中提到“直徑大于20mm和直接承受動力荷載的構件的縱筋不宜采用漿錨連接”。這正是基于漿錨連接的內壁構造及其成孔技術、灌漿質量及約束鋼筋配置方法等技術控制點,尚無統(tǒng)一技術標準前提下而做的限制性要求。現(xiàn)階段,豎向裝配式結構體系連接技術不成熟,主要表現(xiàn)為漿錨連接接頭的灌漿料密實度無有效檢測手段,灌漿料質量良莠不齊,檢測必須做破損實驗,破損實驗后還需要重新進行結構加固。
今年3月,江蘇省南京市質監(jiān)站在內部會議上口頭通知各建設單位:所有項目在報審圖紙時,裝配式建筑不得采用豎向受力構件(即框架柱、剪力墻);正在進行審圖的項目,要調整為沒有豎向構件報審;已經通過審圖的項目,建議進行設計變更。
由于主流的鋼筋連接多數(shù)是采用套筒灌漿連接工藝,因此套筒灌漿的施工質量成為裝配式建筑質量管控中最重要的一環(huán)。江蘇省南京市質監(jiān)站的做法將裝配式建筑的檢測問題推向風口浪尖。從業(yè)同行更是展開激烈的辯論:有人指出裝配式混凝土結構最大的問題是現(xiàn)場檢測問題,構件質量過度依賴現(xiàn)場操作和施工人員的自覺自律;有人指出解決裝配式建筑構件的連接問題,并不是技術原因而是管理原因;更有人認為在結構安全、抗震性能等技術不成熟的前提下大力發(fā)展裝配式建筑不合時宜。
任何一種技術變革的發(fā)展過程都是在曲折反復中前進,過程中的困難、陣痛在所難免。正視目前裝配式建造過程中出現(xiàn)的缺陷,并在后續(xù)工作中找尋優(yōu)化法則,為裝配式的健康發(fā)展貢獻技術力量,才是正確的選擇。
裝配式建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構的優(yōu)點使其呈現(xiàn)井噴式發(fā)展,從全國到地方,扶持政策先后出臺,有效推動了裝配式產業(yè)的發(fā)展和壯大。同時,隨著大批裝配式建筑項目的落地和推進,裝配式建筑被曲解或者過度解讀。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構相比,從社會綜合效益分析以及改善住宅品質、提高安全生產和文明施工水平、縮短施工周期、減少對勞動力依賴等潛在價值上看,發(fā)展裝配式建筑是我國建筑業(yè)轉型升級的必由之路。