劉東衛(wèi) 秦姍 李靜

1 中國建筑標準設計研究院有限公司

2 中國建設科技集團中央研究院裝配式建筑與百年住宅研究中心

3 中國建筑設計研究院有限公司人才培訓中心

1 我國建筑產業(yè)現代化發(fā)展與新型工業(yè)化的建筑體系構建

我國正在進入社會經濟轉型、實現高質量可持續(xù)發(fā)展的新階段，整個建筑行業(yè)亟需擺脫傳統落后的建設模式，通過建筑產業(yè)現代化全面實現生產建造方式的可持續(xù)升級轉型。新型建筑工業(yè)化是指用現代工業(yè)化生產建造方式建造房屋，即將現代工業(yè)和制造業(yè)應用于建筑業(yè)，像生產工業(yè)產品一樣生產建筑，其發(fā)展前提是基于建筑產業(yè)化發(fā)展的建筑通用體系。新型工業(yè)化生產建造方式通過建筑體系的集成建設，實現綠色生產、綠色制造，為高品質建設提供保障，推動社會經濟和產業(yè)的發(fā)展。

目前我國建筑工業(yè)化整體水平與發(fā)達國家和地區(qū)相比還存在明顯差距，裝配式建筑生產方式落后，部品產業(yè)與全產業(yè)鏈設計建造水平有限，沒有完成從傳統“粗放型”向工業(yè)化“集約型”轉變。其主要問題有：1）目前我國建筑體系初步成型，但偏向于專用體系，系列化和規(guī)?；男滦徒ㄖI(yè)化通用體系尚未形成；2）建筑工業(yè)化結構體系是制約發(fā)展的技術瓶頸和關鍵難題，亟需突破；3）我國建筑產業(yè)化發(fā)展尚處于起步階段，建筑全產業(yè)鏈有待完善；4）建筑內裝部品存在較大短板，集成化和通用化程度低；5）高質量建筑工業(yè)化有待發(fā)展，其品質性能難以滿足使用者對優(yōu)質建筑產品的需要。

構建新型建筑工業(yè)化通用體系是以整合建筑產業(yè)化為基礎，將建筑物作為產品，對建筑設計、部件/部品生產安裝、施工建造及組織管理等環(huán)節(jié)按工業(yè)化生產的要求通盤考慮，以最優(yōu)的綜合效益實現建筑產業(yè)的轉型升級，提高建設質量、確?？沙掷m(xù)發(fā)展，這是目前我國建筑產業(yè)現代化發(fā)展的重要方向。

2 國外建筑體系系統化與裝配式技術集成化的發(fā)展

2.1 基于開放建筑理論方法的建筑體系與技術系統化

自20世紀60年代開始，西方發(fā)達國家經歷了二戰(zhàn)后大規(guī)模的城市復興和復建，建筑理論得到了深入發(fā)展。開放建筑1（Open Building）作為建筑工業(yè)化發(fā)展的重要理論基礎，成為指導建筑工業(yè)化的新思路，其具有可持續(xù)性的建筑通用體系對當代新型建筑的工業(yè)化產生了深遠影響。

2.1.1 建筑通用體系與技術系統化

建筑專用體系與建筑通用體系2的早期理論與實踐出現在20世紀60年代后的法國，東京大學內田祥哉先生進行了系統性的理論研究，提出了部品化住宅的理念與方法。盡管不同國家建筑產業(yè)化發(fā)展狀況及建筑通用體系有所區(qū)別，但從國家層面就形成了相對成熟的工業(yè)化通用體系，在推行被行業(yè)內認知的建筑通用體系和部品集成設計方法、滿足“量”的規(guī)?；ㄔO之后，對“質”的訴求成為市場的發(fā)展導向和居民生活水平提高的體現。在這一階段，內裝部品體系的重要性逐漸顯現，成為構成建筑通用體系、決定建筑工業(yè)化實施程度、影響建筑質量品質的重要因素。因此，發(fā)達國家和地區(qū)通過政策或市場的方式發(fā)展了通用體系和部品協調標準，促進建筑產業(yè)化和建筑工業(yè)化發(fā)展。

1～3 荷蘭阿姆斯特丹裝配式鋼結構項目

4～6 美國紐約裝配式模塊結構項目

2.1.2 可持續(xù)建筑體系與技術系統化

開放建筑的可持續(xù)建筑體系起源于20世紀60年代的歐洲，其全新的設計策略和建設方法、劃分層級的營建系統與建筑工業(yè)化的多樣化建造方法相結合，契合全球可持續(xù)發(fā)展方向。開放建筑在荷蘭、英國、法國、德國和瑞士等歐洲國家得到了全面推動，研究范圍不斷擴大到與建筑相關的文化、技術、經濟和社會等諸多領域。美國、日本、中國等國家也進行了許多基于開放建筑理論和SAR（Stichting Architecten Research）支撐體住宅體系的實踐研究，形成了系統化和工業(yè)化的設計建造體系及供給模式。日本的SI3（Skeleton and Infill）體系汲取了開放建筑的思想，并繼承發(fā)揚了日本建筑產業(yè)化成果，其工業(yè)化設計建造方法在國際上應用廣泛，使建設模式向長壽化和資源化方向發(fā)展。

2.1.3 建筑標準化體系與裝配式技術系統化

標準化是建筑工業(yè)化生產的前提條件和建筑產業(yè)現代化的基礎，建筑標準化體系包括建筑設計的標準化、建筑體系的定型化、建筑部品的通用化和系列化。建筑標準化體系應用標準化、系列化的部品和專業(yè)化的建造方法，批量、高效生產定制化、高品質的建筑產品。與建筑通用體系和開放建筑同期，歐美率先在居住建筑和教育建筑中廣泛采用建筑標準化體系，并進行標準化設計。目前，美國采用建筑標準化體系與系列化的部品方法；瑞典80%的住宅采用以標準化通用部件為基礎的住宅通用體系；丹麥以“產品目錄設計方法”為中心推動標準化、通用化體系發(fā)展；法國在構件邏輯系統上編制了住宅通用軟件G5軟件系統，可以把任何一個建筑轉變?yōu)榻ㄖ藴驶w系與部品進行設計。

2.2 基于建筑設計建筑構法理論的建筑體系與技術集成化

7～9 采用SI 建筑體系和主體技術集成化的日本大阪NEXT 21 住宅項目

10～13 采用SI 建筑體系和內裝技術集成化的日本關西甲子園租賃住宅項目

建筑構法4是涵蓋建筑構成系統與生產建造方式在內的廣義建筑方法論，其與建筑生產相關的內容包括建筑體系、構件部品、生產組織和模數協調等。建筑構法注重建筑物的建筑體系、建造方法和過程，其建筑體系理論方法對建筑工業(yè)化和產業(yè)化發(fā)展具有重要意義。伴隨著20世紀60～70年代建筑工業(yè)化和開放建筑運動的發(fā)展，建筑構法歷經早期的設計論、生產論與可持續(xù)論三個階段，演變成為綜合性的建筑理論方法。建筑構法下的建筑主體工業(yè)化和內裝工業(yè)化，從項目策劃階段統籌建筑全生命周期，考慮了項目建設生產中各個階段的不同因素，從設計構思與性能出發(fā)，涵蓋設計、生產、施工等全過程，甚至延伸到使用維護階段和拆除更新階段。

2.2.1 建筑主體工業(yè)化的建筑體系與技術集成化

建筑主體工業(yè)化的建筑體系與技術集成化方式能提供高品質、高耐久、節(jié)能環(huán)保的建筑成品，解決長期以來建筑業(yè)存在的壽命與質量問題。工廠生產可以按照一定的作業(yè)流程和嚴格的工藝標準控制產品質量，現場吊裝和少量節(jié)點連接作業(yè)可大大降低現場工人的工作量和勞動強度。建筑主體工業(yè)化的建筑體系和預制裝配式建筑在西歐、北美、澳洲應用較為廣泛，技術與工法研究也較為成熟和深入，近二十年來，建筑工業(yè)化建造技術的進步使裝配式建筑技術得以繼續(xù)發(fā)展。在日本，建筑主體工業(yè)化的建筑體系通常采用大空間結構，主要系統集成技術包括預制高強鋼混凝土框架結構技術、100年建筑結構體與管線分離技術、減隔震技術和幕墻外圍護結構系統等，現場施工簡便、高效，質量極高。

14 建筑產業(yè)現代化的新型建筑通用體系與部品體系

15 裝配式建筑系統集成BIS 建筑構成體系

16 裝配式建筑系統集成的各個階段

2.2.2 建筑內裝工業(yè)化的建筑體系與技術集成化

建筑內裝工業(yè)化的建筑體系與技術集成化方式主要體現在工業(yè)化裝修和內裝部品兩方面，以內裝工業(yè)化整合住宅內裝部品體系，住宅部品的集成進一步使住宅生產達到工業(yè)化。部品在工廠制作，現場采用干式作業(yè)，可以全面保證產品質量和性能，提高勞動生產率，縮短建設周期，節(jié)省大量人工和管理費用，降低住宅生產成本，綜合效益明顯。同時，集成部品便于維護，降低了后期的運營維護難度，節(jié)能環(huán)保，建筑垃圾也大為減少。日本住宅建筑內裝工業(yè)化的建筑體系始于20世紀60年代初期，之后其內裝產業(yè)化與建筑工業(yè)化得以飛速發(fā)展，建筑內裝工業(yè)化建筑體系均采用住宅通用部品，部品尺寸和標準都已形成系統化體系。荷蘭的MATURA住宅部品體系是一種綜合性內裝填充體系，其Infill Systems BV內裝填充體系統是完全預制的內裝產品，可通過控制住宅工期和施工質量等平衡產品成本。

3 我國建筑產業(yè)現代化裝配式建筑系統集成的現實與未來

3.1 我國建筑產業(yè)現代化裝配式建筑系統集成

發(fā)展新型工業(yè)化建筑體系與裝配式建筑系統，能突破我國建筑工業(yè)化的高質量可持續(xù)發(fā)展瓶頸，為建筑產業(yè)化轉型升級和新型工業(yè)化建設提供有力支撐。在新型工業(yè)化建筑體系與裝配式建筑系統集成體系中，以建筑設計理念和建筑科技創(chuàng)新為先導，優(yōu)化建筑產業(yè)的生產方式和產業(yè)結構，戰(zhàn)略性調整和協調工業(yè)化生產鏈各個環(huán)節(jié)的內容，從而建設符合時代發(fā)展、滿足市場需求的高品質建筑。新型工業(yè)化的建筑體系以先進的生產方式為基礎，這既是亟待解決的問題，也是未來建筑產業(yè)發(fā)展的方向。

住建部《建筑產業(yè)現代化建筑與部品技術體系研究》課題和“十二五”國家科技支撐計劃《保障性住房新型工業(yè)化住宅通用體系研究》課題的研究工作，重點研發(fā)我國建筑產業(yè)現代化建筑通用體系，將建筑劃分為支撐體和建筑填充體，構建了具有建筑可持續(xù)性的支撐體產業(yè)化部品與填充體產業(yè)化部品建筑通用體系，推動了以轉變生產建造方式為目標的建筑體系與部品技術集成的發(fā)展。

裝配式建筑系統集成BIS（Building Integration Systems）以裝配化建造方式為基礎，統籌策劃、設計、生產和施工等環(huán)節(jié)，實現建筑的結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的一體化過程。其中，建筑的結構系統、外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統是技術體系集成；統籌策劃、設計、生產和施工是建筑全壽命期內的管理體系集成。從系統集成的角度理解裝配式建筑，以BIS建筑構成體系方法為指導，以信息化技術為工具，以建筑形式與功能為核心，以結構系統為基礎，整合外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統，使之體系化集成。

3.2 對新型工業(yè)化建筑體系與裝配式建筑系統集成的建議

我國裝配式建筑集成系統的技術升級轉型與未來發(fā)展方向，應以先進的建筑工業(yè)化方式轉型和技術革新為基礎，其建筑體系與裝配式建筑系統集成技術既能滿足使用上的多樣化需求，又能從根本上提高建筑的綜合性能，以全產業(yè)鏈生產方式建設出具有長久優(yōu)良性能的建筑產品。

（1）建筑通用體系的發(fā)展趨勢與前沿技術方向。具有普適性和可操作性的新型工業(yè)化建筑通用體系將成為當前我國建設發(fā)展方式轉變的科技攻關，通過建立并完善系列化建筑部品技術標準，推廣應用建筑產業(yè)現代化技術的建筑標準設計，重點加強適用于建筑產業(yè)現代化技術的產品標準、標準圖集和技術指南等。

（2）建筑構法體系的發(fā)展趨勢與前沿技術方向。理解裝配式建筑系統集成的建構性，把握裝配式建筑構成整體和部分的關系，準確劃分層級，徹底改變建筑設計的慣性思維。以系統集成的思維整合策劃設計、建造生產、施工安裝、運營維護等，銜接設計與建造兩大重要環(huán)節(jié)，打破從概念設計、規(guī)劃設計到施工圖設計的思維定勢。

17～19 采用BIS 建筑構成體系與SI 分離技術的北京青棠灣公租房項目

（3）建筑主體工業(yè)化設計建造的建筑體系發(fā)展趨勢與前沿技術方向。積極發(fā)展基于新型工業(yè)化的建筑體系的裝配式混凝土結構、鋼結構和木結構等建筑結構體系及其集成系統，推廣應用裝配式大空間框架結構、裝配式大空間框架—現澆剪力墻結構等混凝土結構體系集成技術。

（4）建筑內裝工業(yè)化設計建造的建筑體系發(fā)展趨勢與前沿技術方向。積極發(fā)展建筑內裝工業(yè)化設計建造的管線設備集成等建筑部品技術體系，推進部品集成化與部品通用化技術研究，全面建立建筑部品產業(yè)化體系。重點推廣內裝修部品裝配式裝修體系與集成技術，完善裝配式隔墻、吊頂、地面、整體衛(wèi)浴和廚房等部品模塊化應用技術，攻關新型裝配式墻板等外圍護結構部品技術，加快管線設備部品集成技術研究。

我國建筑產業(yè)化的現代化發(fā)展意味著發(fā)展模式將由“粗放型”轉向“集約型”，既是社會經濟可持續(xù)建設的根本途徑和必然要求，更是滿足高品質生活與供給的重大變革。我國新型工業(yè)化發(fā)展應以轉變建筑業(yè)發(fā)展模式為主線，推動新興住宅產業(yè)的快速升級，建立適應我國國情的新型工業(yè)化建筑體系、創(chuàng)新管理體制和運行機制，全面提高建筑工程質量、效率和效益水平，實現建設與供給模式的根本性轉變，促進社會經濟和資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

注釋

1 開放建筑：基于1960 年代荷蘭SAR 支撐體住宅體系的建筑理論方法，劃分城市肌理（Urban Tissue）、建筑主體（Base Building）和內裝（Infill）3 個層級，分別對應公（社會）、共（群體）和私（個人）。其發(fā)展分為兩個階段：第一階段主要發(fā)展建筑層級的營建系統；第二階段實現了由建筑層級的營建系統向室內的填充系統發(fā)展。

2 建筑通用體系：建筑工業(yè)化生產領域中建造建筑整體的體系稱為總體系，局部的體系稱為子體系，任何建筑都可以使用的子體系稱作子體系的通用化，將通用化子體系集成的總體系稱為建筑通用體系。

3 SI 體系：是指建筑具有耐久性的支撐體S（Skeleton）和靈活性與適應性的填充體I（Infill）完全分離的建筑體系。

4 建筑構法：日本建筑學關于建筑的生產建造方式最為基礎性的理論方法與技術學科，自20 世紀中葉起，伴隨著建筑學科和建筑產業(yè)化與建筑工業(yè)化的技術發(fā)展，逐步在建筑領域成為獨立的技術研究方向。建筑構法英文詞匯從涵義上包括了“Building Construction、Building System、Architectural Detail”等概念，狹義指建筑物的物理構成體系以及構成方法；廣義指建筑物的物理構成體系、構成方法，以及建筑物的組合系統。

圖片來源

圖1～3 來源于文獻[11]；圖4～6 來源于網絡；圖7～9 來源于文獻[10]；圖10～13 來源于文獻[9]；圖14～16 來源于文獻[7]；圖17～19 由作者自攝。