装配式建筑技术在绿色建筑发展进程中的作用

文/中国建筑标准设计研究院有限公司 盛 晔

1 绿色建筑与装配式建筑的关系

近年来，我国各级政府主管部门一直致力于推动绿色建筑与装配式建筑发展，为真正理解这两种类型建筑的实质内涵，确保二者协调发展，建筑师需要对其概念及从属关系有清晰认知。

1）GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》中给出的绿色建筑定义：绿色建筑实质是在全寿命期内，节约资源（节地、节能、节水、节材）、保护环境、减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，建设人与自然和谐共生的高质量建筑。

2）装配式建筑则具有2个方面的含义：①预制部品部件由工厂生产在工地装配而成的建筑；②结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装修系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑。由此可见，装配式建筑具有节能、节水、节材的显著特点，应用装配式建筑可大幅减少建筑垃圾、保护环境，其本质践行了可持续发展的绿色建筑全寿命周期基本理念。

装配式建筑与绿色建筑的概念、侧重点虽不同，但彼此之间又互相关联，具有清晰而广泛的交集。绿色建筑是相对广泛的概念，是发展目标；而装配式建筑是绿色建筑的典型代表，是实现绿色建筑结果的过程动作和手段，其实质也是绿色建筑。

装配式建筑是建筑工业化的重要组成部分，是建筑产业现代化的子集与重要构成，也是绿色建筑的子集和主要实现手段。我国大力发展装配式建筑，对于改变我国目前工程建设粗放发展方式、破解能源资源瓶颈约束、推动建筑领域碳减排以及实现碳达峰、碳中和目标有十分重要的意义。

2 绿色建筑与装配式建筑的发展目标

党的“十九大”报告中指出：“推动高质量发展是当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求”。党的“十九届五中全会”通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二○三五年远景目标的建议》和第十三届全国人民代表大会第四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》（以下简称《规划纲要》）一致指出，“十四五”时期是在全面建成小康社会之后开启全面建设社会主义现代化国家的新征程，要科学把握新发展阶段，深入贯彻新发展理念，加快构建新发展格局。《规划纲要》同时指出，我国到2035年应基本实现新兴工业化、信息化、城镇化，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现，人民生活更加美好。

2020年12月21日，全国住房和城乡建设工作会议提出：“要紧扣进入新发展阶段，着力推动住房和城乡建设事业实现新的更大发展；紧扣贯彻新发展理念，着力推进住房和城乡建设发展方式转变；紧扣构建新发展格局，着力发挥住房和城乡建设的重要支点作用。”可见，现阶段随着我国经济社会发展和城市化进程不断加快，发展绿色建筑已成共识。

建筑领域是我国节能减排的三大重要领域之一，建筑领域要在2030年前实现碳达峰面临很多困难和挑战，而绿色建筑是建筑领域实现碳达峰、碳中和的重要手段，也是推动建筑领域如期实现碳达峰的主要措施。近日，住建部提出，到2022年我国要实现城镇新建建筑中绿色建筑面积占比达到70%。目前上海、北京、深圳等城市的新建建筑已全面实施绿色建筑，上海发布《关于本市“十四五”加快推进新城规划建设工作的实施意见》，明确新城新建建筑100%执行绿色建筑标准后，北京通州区也要求新建建筑100%执行绿色建筑标准。可预见，未来几年时间内，绿色建筑、装配式建筑将在我国全面实施。

无论是绿色建筑还是装配式建筑，其实施目的均为实现“建筑与自然和谐共生”。而在建筑全寿命期内，设计阶段是其中非常重要的环节，其决定从建筑立项、选址到建造、使用诸环节对资源和环境的影响程度，绿色建筑的建设要依托一系列适宜、必要的技术支撑，而装配式建筑技术正是绿色建筑发展的抓手之一。通过推广装配化建造方式，推动绿色建材应用，实现绿色建筑全面建设。

3 推动装配式建筑发展存在的问题

在新发展阶段，国内建筑产业化已形成良好的氛围，2020年，全国31个省、自治区、直辖市和新疆生产建设兵团新开工装配式建筑共计6.3亿m2，较2019年增长50%，占新建建筑面积的比例约为20.5%，完成了《“十三五”装配式建筑行动方案》确定的到2020年达到15%以上的工作目标。虽然工作目标已达成，但装配式建筑在全国范围内的发展尚不均衡，京津冀、长三角、珠三角等重点推进地区新开工装配式建筑占全国的比例高达54.6%，其他地区全面发展装配式建筑的实施目标还需进一步推动。

目前，我国整体装配式建筑程度并不高，并未完全实现建筑装配化，完整的装配式建筑系统尚未建立，产业链中生产、安装和市场尚未形成，相关专业人才队伍不足。从整个大环境来看，存在问题主要包括以下3个方面。

3.1 思想认识

虽然建筑工业化与装配式建筑得到政府和行业高度重视，但从实际项目建设来看，建设、设计、生产、施工等环节之间仍处于相互磨合协调期，存在认识误区。通过调研可知，部分建筑师缺乏产业化建筑设计指导思想和兼顾考虑生产、施工的一体化设计思路，完成图纸深度不足，图面表达不清晰。很多所谓的装配式建筑仅是为完成装配率要求，将用传统思维与工作方式完成的现浇建筑施工图进行拆分，建筑师缺乏组合思维，对装配式建筑的整体建造缺乏认知，导致装配式建筑技术含量降低。

装配式建筑是以完整的建筑产品为对象，建筑师不仅需确定建筑形式，还需确定建造方、标准部品部件选择、建筑的经济性和合理性、运输与安装等方面要求。建筑师应通过系统集成的方法，实现设计、生产运输、施工安装和使用维护全过程的一体化建造。这要求建筑师承担更多的职责，以便更好地协调各参与方、各阶段、各专业的需求，对建筑师的建筑产业化思维及其对装配式建筑建造技术系统性、全面性的掌握提出更高要求。只有建筑师能够建立起产业化思维（见图1），才能真正创造优质长寿的建筑产品。

图1 建筑师的产业化思维转变

3.2 生产建造水平

现阶段，因标准化设计思路缺乏，生产环节多将现场的湿作业搬到工厂进行，构件模数化、标准化水平低，很难实现大批量流水线生产；关键连接部品部件缺乏产品标准支撑；参与企业对技术发展体系发展方向和技术内容不清晰；缺乏相应的指导文件，机械化程度不高。

施工环节缺乏适应工业化建造的管理机制，更多地追求速度而忽略工艺；缺乏对装配式混凝土结构施工工法、工序的了解，施工方法粗放。因此建造技术集成化程度低、缺乏完善的质量控制技术、产业工人的培养效果较差等因素均会造成施工现场混乱，也可能造成结构的安全隐患。

建造过程不能贯彻与落实标准化理念，针对性设计技术尚不成熟，无法为建设高品质建筑提供顶层技术支撑，造成一系列生产、施工与维护问题。可见，技术转型问题仍是阻碍其发展且亟待解决的问题。

3.3 标准支撑

行业标准是行业发展的基础，从国外装配式建筑发展经验来看，健全的标准体系在推动装配式建筑发展过程中起决定作用。若缺乏统一标准，装配式建筑部品部件无法在工厂生产，建筑工业化道路寸步难行，节能减排目标也无法实现。

我国为推广装配式建筑实施，密集发布相关标准规范，行业和地方标准也陆续出台。如2017年初出台的三大标准，GB/T 51231—2016《装配式混凝土建筑技术标准》、GB/T 51232—2016《装配式钢结构建筑技术标准》、GB/T 51233—2016《装配式木结构建筑技术标准》；2017年12月发布GB/T 51129—2017《装配式建筑评价标准》；2018年发布行业标准JGJ/T 467—2018《装配式整体卫生间应用技术标准》、JGJ/T 477—2018《装配式整体厨房应用技术标准》； 2019年发布行业标准JGJ/T 469—2019《装配式钢结构住宅建筑技术标准》；2020年4月浙江省发布地方标准DB33/T 1198—2020《装配式混凝土结构钢筋套筒灌浆连接技术规程》等。上述国家、行业及地方标准的发布，在一定程度上对我国装配式建筑的发展起到指导作用。但也可看出，现在的设计标准主要针对传统建筑，其中也有部分涉及工业化建筑内容，但涉及专业不全，缺乏全国统一大规模通用体系，生产模式中的标准化、模数化、信息化、施工过程验收、评价标准有待完善，尚未形成完整的装配式建筑标准体系。

目前，住建部组织编制《装配式住宅设计选型标准》《装配式混凝土结构住宅主要构件尺寸指南》《住宅装配化装修主要部品部件尺寸指南》，结合2020年发布的《钢结构住宅主要构件尺寸指南》，构建“1+3”标准化设计和生产体系，引导生产企业与设计单位、施工单位就构件和部品部件的常用尺寸进行协调统一，发挥标准化引领作用，提高装配式建筑设计、生产、施工效率，进一步推动全产链协同发展。同时，以装配式建筑为载体，协同推进智能建造与新型建筑工业化，全方位推动绿色建筑发展，最终实现促进建筑产业转型升级和高质量发展的目标。

4 装配式建筑技术在绿色建筑中的应用

4.1 装配式建筑的优势

推广装配式建筑可减少建筑垃圾和扬尘污染，缩短建造工期，提升工程质量，加快推进以“标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理和智能化应用”为特征的建筑产业现代化，有利于提高劳动生产率、降低资源能源消耗、提升建筑品质和改善人居环境质量，有利于促进建筑产业绿色发展（见图2）。

图2 装配式建筑的优势

装配式建筑是建筑业实现可持续发展和转型升级的重要途径。建筑全产业链从建筑材料开始，包括设计、生产、施工安装等环节，建筑产业化是建筑全产业链各环节的整合与发展，因此工业化不仅指施工过程，而指整个产业从上游延伸至下游各环节；也不仅是主体结构的工业化，更注重内装、外装等建筑产品整体的工业化。

4.2 装配式建筑技术应用分析

通过对GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》解读可知，其中涉及“安全耐久”“节材与绿色建材”“提高与创新”等项目指标中，必须采用装配式建筑技术方可得以实现。可见，装配式建筑技术是绿色建筑评价标准中部分条款的发展和量化。

4.2.1 第4.2.6条要求：采取提升建筑适变性的措施

建筑师在进行装配式建筑设计时需有整体设计思维。平面设计不仅应考虑建筑各功能空间使用尺寸，而且应考虑建筑全寿命期的空间适应性，让建筑空间适应使用者不同时期的不同需要，大空间结构形式有助于实现这一目标。设计要尽量按一个结构空间设计公共建筑单元空间或住宅的套型空间，并确保部品部件的定位尺寸既满足平面功能需要又符合模数协调原则。室内大空间可根据使用功能需要，采用轻质隔墙灵活划分空间，隔墙内还可布置设备管线，方便检修和改造更新，满足建筑的可持续发展。

4.2.2 第4.2.7条要求：采取提升建筑部品耐久性的措施

装配式建筑应针对不同建筑类型和部品部件特点，结合建筑功能需求，对部品部件及结构、外围护、内装和设备管线的接口进行标准化设计，将设计、生产、施工、验收全部纳入尺寸协调范畴。通过组合和集成标准化模块形成多种形式和效果，达到多样化目的。关联模块间应具备一定的逻辑及衍生关系，并预留统一接口，提高部品部件及设备管线的通用性和互换性；不同类型、材质的部品部件与设备管线采用适用范围广的接口技术，提高其标准化程度，接口的尺寸精度应满足工业化要求。

4.2.3 第7.1.9条要求：建筑造型要素应简约且无大量装饰性构件

装配式建筑平面设计采用模数协调的方法整合开间、进深尺寸，将功能空间做成模块，从而践行少规格、多组合的设计原则，实现建筑立面设计简约。可利用基本单元的变化组合形成多样化的建筑平面，并通过外墙材料、色彩、纹理的变化等丰富立面效果。具体技术措施如下。

1）利用立面上有使用功能构件的光影效果，改善建筑体型的单调感。可充分利用阳台、空调板、空调百叶等不同功能构件及组合方式形成丰富的光影关系，用“光”实现建筑之美。

2）利用不同色彩和质感的变化实现建筑立面的多样化设计，实现立面外墙构件标准化和类型最少化；建筑立面呈现整齐划一、简洁精致、富有装配式建筑特点的韵律效果。

3）立面装修效果及装饰材料应符合设计要求，预制外墙板可采用工厂预涂刷涂料、装饰材料反打、肌理混凝土等装饰一体化的生产工艺。

4.2.4 第7.2.16条要求：选用工业化内装部品

装配式建筑的优势在于精确，关键在于集成，只有将建筑看作一个有机整体，才是真正意义上的装配式建筑。因此，装配式建筑要求全装修设计，遵循建筑、装修、部品一体化设计原则。提倡采用成套供应的系统化、集成化部品，如架空地板系统、集成吊顶、集成卫生间系统、集成厨房系统、室内门窗、橱柜、整体收纳等。建筑师在进行统筹设计时，应结合建筑类型、功能流线、空间效果等与室内设计师共同把控部品部件的选取。

4.2.5 第9.2.5条要求：采用符合工业化建造要求的结构体系与建筑构件

钢结构、木结构及装配式混凝土结构符合减少人工、降低消耗、提高质量和效率的工业化建造要求，属于现阶段工业化发展的核心技术。

5 装配式建筑关键技术

装配式建筑技术体系不仅包括生产端的实现问题，而且必须考虑市场端、运输端、维护端等方面，构建系统完整的装配式技术体系方契合现阶段发展需求。综合现阶段装配式建筑技术发展现状，提出以下技术体系供参考，如图3所示。同时，以装配式混凝土结构为例，对其中的部分关键技术进行介绍。

图3 装配式建筑技术体系

5.1 部品部件连接技术

装配式建筑通过构件与构件、构件与部品等关键部位的连接保证结构的整体受力性能，连接技术的选择是设计中最关键的环节。目前，由于我国主要采用等同现浇的设计理念，高层建筑基本采用装配整体式混凝土结构，即预制构件之间通过可靠的连接方式，与现场后浇混凝土、水泥基灌浆料等形成整体的装配式混凝土结构。竖向受力钢筋的连接方式主要有钢筋套筒灌浆连接、浆锚搭接连接；现浇混凝土结构中的搭接、焊接、机械连接等钢筋连接技术在施工条件允许的情况下也可使用。

5.2 预制构件生产技术

随着装配式混凝土结构的大量应用，各地预制构件生产企业逐步增加，其生产技术得到广泛应用。相关构件包括预制墙板、梁、柱、叠合板、阳台、空调板、女儿墙等，每类构件包括多种形式。新型建筑产业化对预制构件的要求相对较高，主要表现为：①构件尺寸及各类预埋预留定位尺寸精度要求高；②外观质量要求高；③集成化程度高等。要求生产企业在工厂化生产构件技术方面有更高的水平。

5.3 施工技术

不同装配式建筑结构体系应采用不同的施工方法。以装配式混凝土建筑为例，由于部分构件在工厂预制，并在现场通过后浇段或钢筋连接技术装配成整体，施工现场的模板工程、混凝土工程、钢筋工程大幅减少，而预制构件的运输、吊运、安装、支撑等成为施工关键工序。施工工序在装配式结构施工中也同样重要，国内对这方面的要求还不够严格，一是前期设计或深化设计时并未全面考虑施工操作的流程；二是现场工人对以安装到位为原则的施工方法缺乏工序控制的思维。

5.4 外墙板接缝及窗洞口防水技术

装配式建筑外墙板接缝及门窗洞口是防水关键部位，因此其连接节点的构造设计是影响外墙物理性能的关键。目前，国内常见的做法是在接缝防水薄弱部位采用结构防水、材料防水和构造防水相结合的方式。

1）外墙板接缝外口处设置适当的线性构造，也可形成截断毛细管通路的空腔，利用排水构造将渗入接缝的雨水排出墙外，防止雨水向室内渗漏。

2）外墙板十字缝部位每隔2～3层应设置排水管引水处理，板缝内侧应增设气密密封条构造；当垂直缝下方为门窗等其他构件时，应在其上部设置引水外流排水管。

以预制混凝土夹心保温外挂墙板为例，其水平缝、垂直缝构造如图4所示。

图4 预制混凝土夹心保温外挂墙板水平缝与垂直缝构造

5.5 集成技术

装配式建筑的设计思路和方法关键在于将其作为一个完整的产品进行系统集成和设计建造，需通过专业性设计协同实现集成技术应用，如建筑结构体与建筑内装体的集成技术设计、建筑内装体与设备及管线的集成技术设计、设备及管线与建筑结构体分离的集成技术设计等专业性协同。此过程不仅应加强各专业之间的配合，而且应加强设计阶段的建设、设计、制作、施工各方之间的关系协同，以达到合理的工业化生产建造及其部件部品通用性要求。

从生产建造角度，预制构件集成技术越多可使后续施工环节越容易，这也是预制构件发展的方向之一。建筑师在进行立面设计时应采用集成技术，减少部品部件种类，通过多样化组合，实现立面个性化、多样化设计效果及节约造价的目的。

5.6 装配式内装技术

推行装配式内装是推动产业现代化发展的重要方向。采用装配式内装设计建造方式具有以下优势：①部品在工厂工业化制作，现场采用干式作业，可最大限度保证产品质量和性能；②提高劳动生产率，节省大量人工和管理费用，大大缩短建设周期，综合效益明显，从而降低住宅生产成本；③节能环保，减少原材料浪费，施工现场大部分为干法施工，减少噪声、粉尘和建筑垃圾等污染；④便于维护，降低后期运营维护难度，为部品更新变化提供可能；⑤采用集成部品可实现工业化生产，有效解决施工生产的尺寸误差和模数接口问题。现阶段装配式内装通常采用轻质隔墙、集成式厨房、集成式卫生间部品一体化技术。

6 结语

装配式建筑在建设过程中优先考虑生态环境问题，并将其置于与经济建设和社会发展同等重要的地位上，符合我国建筑业高质量发展的目标要求，是经济繁荣、社会进步、技术发展的标志，也是行业未来的发展趋势。

利用装配式建筑的先进建造方式提供成熟、成套技术，促进绿色建筑的发展是当前我国建筑业的重要任务，建筑师应充分利用此契机，积极借鉴国外先进技术，积累并总结适合我国本土及不同地区的建造经验，深入研究各项技术，建立装配式建筑建设理念，使装配式建筑成为建筑业发展新常态，进而加快推动我国绿色建筑发展进程。