装配式建筑面临的困难和发展趋势（四） / 开普饭

（一）高层预制装配式住宅国内外技术现状

1、市场需求与技术现状

搞技术开发，既要“埋头拉车”，也要“抬头看路”。

市场需求催生技术研发，没有市场需求，就无法催生出符合市场需求的技术和产品。

在国际上，不但美国、加拿大、澳大利亚这样土地资源极其丰富的国家，即便是日本、以色列这样的寸土寸金的国家，也都没有高层住宅市场需求。

日本、美国少量的高层住宅也都集中在东京银座、纽约麦哈顿这样的寸土寸金的地块。在这些地块上建造高层住宅，成本主要是土地价值，地上物业价值几乎可以忽略不计。这种不计成本的住宅开发技术是无法推广到普通高层住宅上的。

因此可以肯定的说，国际上目前还没有积淀和开发出物廉价美的高层预制装配式住宅（包括钢筋混凝土结构和钢结构）。

如果不改变居住观念，即中国人只能住高层公寓的现状，那就就只能自力更生的研发适合中国人居住的预制装配式高层住宅技术。

2、高层钢结构建筑技术现状

高层商业楼宇钢结构技术体系是成熟的，从美国芝加哥高层钢结构建筑群算起，已经有100多年历史积淀。

但是，这些钢结构建筑都是建造在寸土寸金的商业中心，和土地成本相比，建造成本只占很少一块。

最关键的是在城市中心搞商业建筑，当然是希望越快愈好，所以预制钢结构建筑是首选。

但是，如果在一、二线城市的4~5环之外，或三、四线城市建造高层住宅楼，价廉物美就成为首要任务了。

100多年来，高层钢结构建筑体系没有太大的技术进步，仍然继承了1883年，美国发明家和建筑师，詹尼，威廉·勒巴隆在设计芝加哥家庭保险公司大厦所采用的框架结构。

100多年来，钢结构梁柱从铸钢，发展到热轧型钢，再到型钢焊接异形梁柱。

当然，100多年来，钢材质量本身已经有质的飞跃！

100多年来，紧固件也发生了巨大变化——从热铆钉，到高强度焊接，在到高强度螺栓连接。

但是，100多年来，高层钢结构建筑的外围护体系却没有太大的变化，仍然是玻璃幕墙、铝幕墙、石材幕墙。这些围护材料用在寸土寸金的商业建筑上没有问题，价格是可以忍受的。

但是100多年来，由于国际上没有高层住宅市场需求，所以就没有开发出适合高层住宅的，物廉价美的高层住宅外围护系统。

3、中国高层预制装配式住宅技术研发现状

目前，国内、外都没有合适的高层住宅的预制外墙体系！！

目前，国内大部分建筑界的官员、学者、专家、企业家、行业参与者都没有充分认识到这一点，仍然把主要精力都放在研发各种所谓的建筑结构体系上。

当然，发展预制建筑，应该去研发新型建筑结构体系，但不能一味地只强调建筑结构，忽略预制建筑学，尤其是适合产业化制造的建筑围护体系——预制装配式外墙体系。

住宅产业化（预制装配式建筑）是一个系统工程，涉及建筑规划、建筑设计、建筑结构设计、建筑装修设计，以及水暖电、HVAC等诸多专业领域。

我十多年前就多次呼吁：“发展钢结构建筑不能只是结构专业在唱独角戏”，但是十多年过去了，情况仍然没有好转。

结构专业的人当然只会关心建筑结构，让他们去研发预制装配式外墙体系确实是勉为其难。

现在仍然很少有人和企业去关注住宅产业化所急需的预制装配式外墙体系！！

建筑界是一个自我封闭的行业，不但其内部（建筑学、建筑结构学）缺少互动，在外部也与其他行业缺少交流和互动。

玻璃幕墙和铝幕墙基本都是建筑行业之外的产业（铝材行业和玻璃行业）强行突破而进入了建筑市场。预制装配式外墙一定也需要这样的强行突破，才有可能顺利进入建筑市场。

近20多年来，国际建筑产业提出了一个基本思路：如何用制造业的方法来改造传统建筑业。对于中国建筑界来说，这仍然还是一个非常新颖的话题。

国际上需求高层住宅的国家和地区有：

■传统计划经济国家：前苏联、中国、北朝鲜；

■城市型国家和地区：新加坡、中国香港；

■超大型城市中心区：美国纽约曼哈顿，日本东京银座。

需求产生市场，市场催生技术（积淀）。

由于发达国家没有高层住宅需求，因而就没有产生出高层住宅市场，当然也就催生（或积淀）不了高层住宅技术。

因此我们在发展高层住宅时，就会面临没有可供借鉴的成熟的高层住宅技术体系的问题。

普通高层钢结构住宅可以借用高层商业楼宇钢结构技术体系，只是成本略高。

国内搞高层预制住宅的企业有三类：

■传统房地产企业，例如万科。

万科对于现浇混凝土住宅建造技术轻车熟路，因而在选择住宅产业化技术路线时，很自然的选择了预制混凝土建筑结构体系。

■传统钢结构制造业，例如杭萧钢构。

杭萧钢构对于传统钢结构商业建筑轻车熟路。因而在选择住宅产业化技术路线时，很自然的选择了预制钢结构建筑结构体系——钢管混凝土束结构住宅体系。

■传统制造业，例如远大可建。

远大可建是传统（溴化锂）空调制造商。在选择住宅产业化技术路线时，选择了预制钢结构建筑结构体系。

远大可建第一代预制钢结构建筑结构体系称之为：装配式斜支撑节点钢结构建筑技术。

远大可建与北工大张爱林教授领导的团队合作，研发了第二代预制钢结构建筑结构体系，则基本回归了传统的预制钢结构建筑技术。

(七）预制混凝土高层住宅建筑体系的弊端

四年前，国内混凝土预制建筑刚刚起步之时，预制混凝土行业内部就已经有很多不同意见。

为什么会有争议？

■首先，国际上没有成熟的高层混凝土住宅预制建筑经验；

■其次，中国上个世纪50~80年代各有过一次预制混凝土住宅建筑浪潮，但都以失败而告终；

■第三，最近几年盲目投资的预制混凝土构件厂经营状况惨不忍睹。

最近，北京住总金鸿祥总工给高层领导写了一篇长信，详细论述了预制混凝土高层住宅建筑体系的种种弊端。

金鸿祥指出：“混凝土从液态向固态的转化是不可逆的，坚固的混凝土不能像钢材那样在高温下可熔化成液态，预制混凝土构件也不能像钢构件那样可以通过焊接熔合成一体。

就确保混凝土建筑结构的整体性和安全性而言，混凝土在施工现场浇筑成型才能真正发挥其独特优势，这是其他材料无可比拟的。

预制混凝土构件通过技术措施连接后形成的装配式混凝土结构，无论在理论上还是实际上，其整体性和安全性都不如现浇混凝土结构；预制构件之间的连接通常采用现浇混凝土（或采用钢筋套筒灌浆），也就是将伸出两个构件的钢筋（俗称：胡子筋）共同锚固在现浇混凝土中来实现的，现浇混凝土与预制混凝土构件只是粘接而已，没有也不可能连结成整体，因此，构件连接部位是装配式混凝土结构的薄弱环节，处理不当就会形成安全隐患”。

金鸿祥给出的结论是：“真正具有装配式建筑天然优势的是钢结构，钢结构强度高、自重轻，适合工厂化生产，在工程现场装配焊接成型后能熔成一体，保持了结构的整体性，抗震性能好，能满足多种建筑高度、多种建筑平面的需要，能与非承重轻质墙体材料配套使用，施工安装工业化程度高，并符合环境保护和可持续发展原则。目前我国已具备大范围推广钢结构的条件，应结合我国“城镇化建设”和“建筑产业现代化”，积极研究、大力推广钢结构建筑”。

注意：钢材焊接破坏性试验的基本要求是母材可以破坏，焊接节点——焊缝不能破坏！

这对于预制混凝土“对接”节点来说，这基本是不可能完成的任务。

（八）高层预制钢结构住宅技术难点

由于历史原因，早先国内研究钢结构建筑的主力军是原冶金系统的一些机构和专家，至今钢结构协会还是以原冶金部的单位为依托。建设系统本身反而没有培养出一些出众的钢结构建筑专家。

改革开放之后，江苏徐州、浙江萧绍地区、广东东莞等地涌现了一批钢结构企业，也培养了一批钢结构建筑专家。

但是，由于专业的局限性，钢结构专家只关注“结构”，冷漠“围护”，所以几十年了，国内研发了各种钢结构建筑异形柱体系，而与之配套的钢结构住宅围护体系几乎毫无进展，这严重制约了预制装配式钢结构住宅在中国的发展。

1、几种钢结构建筑异形柱简介

■方钢管束焊接异形柱；

■钢板焊接矩形管束异形柱。

■C型钢焊接矩形管束异形柱。

■方钢管+特制C型钢焊接异形柱。

■方钢管+小方钢管桁架焊接异形柱。

研发这些异形柱钢钢结构建筑体系主要是为了解决以下二个问题：

■降低成本；

■解决室内裸露梁柱问题。

在钢材位于“白菜价”的今天，通过改变柱子形状，降低钢材用量来降低成本的努力功亏一筹。因为钢材大约只占整个建筑成本的10~15%，甚至更低。想在节省钢材上下功夫来降低成本几乎无望。

采用异形柱来解决室内裸露梁柱问题也是一个“伪命题”。钢筋混凝土建筑的梁柱比钢结构的梁柱更加“傻大黑粗”。钢筋混凝土商业建筑都是裸露混凝土“梁柱”。钢筋混凝土住宅建筑都是裸露“梁”，再通过加大柱间距来减少柱子数量，而不是减小柱子尺寸，或建造异形混凝土柱子。

目前几种钢结构建筑异形柱都只考虑了“填充墙”结构，并没有考虑“幕墙”结构（因为“幕墙”结构柱子永远会裸露在外）。

在世界范围内，预制装配式建筑外围护墙都向着大幅面、保温、装饰、结构一体化方向发展。采用“填充墙”结构，会使得施工非常困难，因而一般都采用“幕墙”结构。这也会使得异形柱的努力化为灰影。

（九）国内钢结构住宅研发出现了方向性错误

由于国内搞钢结构住宅研究和开发的企事业单位和个人都把大部分精力和资源放在了建筑钢结构本身上，没有把有限的精力和资源放在开发适合钢结构住宅使用的建筑围护体系上，因此国内目前开发和实施的钢结构住宅体系主要还是采用混凝土砌块或混凝土板材作为建筑围护材料，建筑围护作业大多数还是需要在现场进行“手工”湿作业。因而还不能正真称之为“预制建筑”。这也是钢结构住宅推广举步艰难的重要原因之一。

（十）国内外几种钢结构住宅管束异形柱简介

1、方钢管束焊接异形柱