一、住宅產業化
住是人類生活的四大要素之一,人生的2/3時間在住宅及其周圍的居住環境中度過,因此,住宅是需要為人類提供具有安全性、居住性、耐久性、環境性能和經濟性等性能和功能的產品。
隨著城鎮化的快速發展,國內對住宅的需求持續呈上升態勢,住宅產業也成為國民經濟的支柱產業。筆者認為,實現住宅產業化生產,提高住宅產品的質量,節約能源消耗,符合我國目前可持續發展的戰略需求。
根據聯合國經濟委員會的定義,“產業化”的特點有6個:
一是生產的連續性;二是生產的標準化;三是生產過程各階段的連續性;四是工作高度組織化;五是盡可能用機械代替人的手工勞動;六是生產與組織的一體化研究與實驗。
結合住宅建筑的特點,即把住宅納入社會化大生產的范疇,以住宅建筑為最終產品,做到住宅開發設計定型化、標準化,建造施工部件化、集約化、裝配化,生產管理信息化,以提高住宅建筑產品的質量、提高生產的效率、延長住宅建筑的壽命、降低生產成本、降低生產過程中所需的能耗。
二、國內外住宅產業化發展現狀
國外住宅產業發展總的特征是按工業化方式組織生產。從二戰后到20世紀60年代,住宅工業化遍及歐洲各國,并擴展到美國、加拿大、日本等經濟發達國家。此后,住宅工業化建設從數量的發展向質量提高方向過渡。進入20世紀80年代后,隨著社會經濟、文化的發展,人們對居住要求的提高,住宅工業化開始轉向注重住宅功能和多樣化的工業化方向發展,住宅體系由專用體系向通用體系轉變。
法國是世界上推行建筑工業化最早的國家之一,他們創立了以全裝配式大板和工具式模板現澆工藝為標志的“第一代建筑工業化”,并向發展通用構配件制品和設備為特征的“第二代建筑工業化”過渡。建筑體系由住宅向學校、辦公樓、醫院、體育及俱樂部等公共建筑發展。
瑞典是世界上住宅工業化最發達的國家之一,其80%的住宅采用以通用部件為基礎的住宅通用體系。
丹麥是世界上第一個將模數法制化的國家,大量居民住宅也采用多樣化的裝配式大板體系。
英國的住宅產業化水平也很發達,采用的建筑結構形式是多元化的,并建造了一定數量的多高層鋼結構住宅,如倫敦Raines庭院。
前蘇聯及東歐一些國家在20世紀50~60年代以裝配式大板住宅建筑體系為主,現正在探索標準構件的通用化體系,同時也結合各國的具體條件,適當發展現澆和現澆裝配相結合的工業化住宅體系。
美國住宅建筑市場發育完善,住宅用構件和部品的標準化、系列化及其專業化、商品化、社會化程度很高,幾乎接近100%,各種施工機械、設備、儀器等租賃化非常發達,混凝土商品化程度達到84%。美國住宅多建于郊區,以低層住宅為主。早先的美國住宅多以木結構建造,隨著輕型鋼結構應用技術日趨成熟、完善,現逐步以鋼代木。據統計,1996年美國已擁有20萬幢鋼框架小型住宅,約占住宅建筑總數的20%;輕型鋼結構體系所占建筑市場的比例已從1965年的15%發展到2000年的75%。
日本的住宅產業化始于20世紀60年代初期。為了使現場施工簡化,提高產品質量和效率,日本對住宅實行部品化、批量化生產。20世紀70年代是日本住宅產業的成熟期,這一時期產業化方式生產的住宅占竣工住宅總數的10%左右。20世紀80年代中期,產業化方式生產的住宅占竣工住宅總數的15%~20%住宅的質量和功能提高了。到20世紀90年代,采用產業化方式生產的住宅占竣工住宅總數的25%~28%。日本是世界上率先在工廠里生產住宅的國家,其工業化住宅的結構體系主要以輕鋼結構為主,輕鋼結構的工業化住宅占工業化住宅約80%左右;另外,日本也建造了一定數量的高層鋼結構住宅,如蘆屋浜高層鋼結構住宅。
1956年,我國開始提出建筑工業化發展思路,因住宅建設量大面廣,其發展主要在住宅業。20世紀50年代末出現裝配壁板式住宅,20世紀60年代出現磚壁板住宅,20世紀70年代以后開始推廣大模板住宅、滑升模板住宅、框架輕板住宅。盡管近些年來,我國的住宅業取得了比較大的發展,但其發展水平還處于粗放型發展階段,住宅產業化的發展才剛剛起步,具體表現在以下5個方面:一是住宅建設的工業化程度低;二是建筑材料、設備及住宅部品的生產和供應,沒有形成技術先進、規模生產、系列化配套的社會化供應體系,導致住宅質量不高、設備通用性差、性能成本比不合理;三是資源沒有得到有效利用,能源浪費嚴重;四是現場施工機械化、合理化程度低,施工技術服務體系缺乏;五是我國科技進步對住宅產業發展的貢獻率低,住宅產業為一種粗放型的發展方式。
三、住宅產業化的主要方向
住宅產業化是指用工業化生產的方式制造住宅,在提高住宅建設的勞動生產率的同時提升住宅整體品質,降低資源的消耗。
我國住宅產業化的建筑結構體系包括預制混凝土(PC)裝配式建筑、輕型鋼結構建筑、多高層鋼結構住宅等。
預制混凝土(PC)裝配式建筑是在工廠內預制混凝土構件或部件,在施工現場裝配而形成的住宅。預制裝配式住宅的核心是構件預制與節點現澆相結合,發揮各自優勢,保證結構的整體性。預制混凝土裝配式住宅的優勢有質量好、工期短、產業化程度高等,但與現澆混凝土結構相比,節點處現場施工質量控制要求高;同時整體性不如現澆混凝土,在高層以及高烈度區應用需謹慎。
輕鋼結構住宅體系是指由圍護、墻體及隔斷結構與鋼架支承結構共同組成的住宅體系,剛架支承結構一般采用冷彎薄壁型鋼。輕鋼結構住宅一般用于低層住宅中,尤其是別墅中。該體系質量輕,構件工廠加工現場裝配,施工速度快,質量好。
多高層鋼結構住宅體系由鋼結構作為承重結構,配合工業化樓板系統、內外墻體系統,形成一套完備的住宅建筑體系。多高層鋼結構住宅體系的優勢有:柱網間距大、構件截面小,建筑布局靈活得房率高;結構構件全部在工廠加工,現場裝配化程度高。多高層鋼結構住宅體系需要解決的是樓板和內外墻板體系的工業化問題,并滿足建筑隔聲、保溫、防水以及與鋼結構的連接節點構造等要求。
四、鋼結構住宅產業化的現狀與存在的問題
第一,鋼結構住宅的優勢。推進我國住宅產業化發展,應結合目前住宅的實際情況,通過推廣應用既能滿足住宅建設需要,又能適應今后住宅建設發展方向要求的先進、成熟、經濟、適用的新技術、新產品,用現代科學技術加速改造傳統住宅產業,提高住宅產業的技術水平和住宅建設的整體效益,推進住宅產品的系列化開發、規模化生產、配套化供應。鋼結構住宅在很多方面滿足了上述的要求:
一是從采用的建筑材料上講,鋼結構住宅是以鋼結構為骨架配合多種復合材料的輕型墻體拼裝而成,無論是承重結構體系還是配套樓板及圍護墻體,所用材料均可達到工廠標準化、系列化、批量化生產,改變了傳統住宅采用磚、瓦、灰、沙、石在現場大量作業的情況。
二是從采用新技術上講,鋼結構住宅對建筑技術的要求大大高于傳統磚石或混凝土住宅,它可以利用建筑方面的新技術、新產品向住戶提供多樣化、選擇性、適應性強的經濟住宅。
三是鋼結構住宅可以帶動其他建材產品的進一步發展。隨著鋼結構建筑的普及推廣,與鋼結構密切相關的防火、防腐材料已得到快速發展;圍護與承重結構完全分開,有利于輕質、高強、節能、環保的新型墻體材料的開發、創新;為適用于鋼結構的工廠化生產制造的節點構件及設備產品提供廣闊的建筑市場;對施工機械化程度的較高要求,促進施工機械的改良與革新。
四是鋼結構住宅由于采用標準化、系列化、批量化生產和機械作業,將大大提高勞動生產率。住宅開發從項目走向企業,從工地走向工廠,這是住宅產業化發展的必然趨勢。隨著我國工業化進程的加快,工業化住宅不僅對住宅建設會產生深遠的影響,而且必將在住宅市場上占有巨大的份額。
第二,國內鋼結構住宅的實施案例。鋼結構住宅在我國的應用剛剛起步,已有成功案例的主要企業有杭蕭鋼構、寶鋼集團、萊鋼集團等。
汶川地震后,寶鋼承擔的救災安置房項目都江堰幸福家園逸苑用地面積83畝,總建筑面積11.5萬平方米,可安置受災群眾1324戶。該項目是由寶鋼總承包建設的全鋼結構安居房,被列為四川省首批啟動的災后重建重點項目,也是國際鋼鐵協會LivingSteel指定鋼結構住宅示范工程。