作者介紹：董善白
技術(shù)發(fā)明人
卓越置業(yè)集團(tuán)有限公司顧問(wèn)
深圳協(xié)鵬建筑與工程設(shè)計(jì)有限公司資深顧問(wèn)總建筑師
一、政策背景
1.《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見(jiàn)》中提出：要爭(zhēng)取用10年左右時(shí)間，使“裝配式建筑”占新建建筑的比例達(dá)到30%。
2.積極推廣綠色建筑和建材，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和“裝配式建筑”，提高建筑標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量，這是今年政府工作報(bào)告對(duì)建筑業(yè)發(fā)展提出的新要求。
3.住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部將推動(dòng)“裝配式建筑”取得突破性進(jìn)展列為今年八項(xiàng)重點(diǎn)工作之一。“裝配式建筑”在我國(guó)的發(fā)展正在被提升到一個(gè)前所未有的新高度。
《中國(guó)建設(shè)報(bào)》，《預(yù)制建筑網(wǎng)》對(duì)“裝配式建筑”做出了如下解釋?zhuān)涸诠S加工制作建筑構(gòu)件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽(yáng)臺(tái)等），運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)可靠的連接方式在現(xiàn)場(chǎng)裝配而成的建筑。主要包括預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)，現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)建筑等。大力發(fā)展“裝配式建筑”，是落實(shí)中央城市工作會(huì)議精神的戰(zhàn)略舉措，是推進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的重要方式。
在此背景下，近三年來(lái)全國(guó)新建預(yù)制構(gòu)件廠數(shù)量達(dá)到100個(gè)左右，30多個(gè)省市出臺(tái)了專(zhuān)門(mén)指導(dǎo)意見(jiàn)和相關(guān)配套措施，不少地方更對(duì)“裝配式建筑”的發(fā)展提出了明確要求，如預(yù)制率不少于15%，裝配率不少于30%等，實(shí)踐中等于對(duì)其他建造方式設(shè)置了準(zhǔn)入門(mén)檻。
二、對(duì)照中國(guó)國(guó)情，這項(xiàng)從國(guó)外引進(jìn)的“預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)”（PC），只是一種建造方式，并不是唯一的方式。
1.遍布中國(guó)一、二、三線城市的住宅大多是100米高層，不少南方城市開(kāi)始出現(xiàn)100米以上的超高層。原因是建設(shè)用地資源稀缺，樓面地價(jià)高企。
2.沿住宅開(kāi)間、進(jìn)深方向布置的墻梁等截面抗震墻（剪力墻）結(jié)構(gòu)體系，適合住宅使用功能要求，適應(yīng)中國(guó)大城市以高層住宅為主的市
場(chǎng)現(xiàn)狀，極具中國(guó)特色。這種結(jié)構(gòu)體系，用現(xiàn)澆方式而不是預(yù)制裝配方式更能充分發(fā)揮混凝土材料的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，形成優(yōu)良的結(jié)構(gòu)整體抗震性能。
2015年10月1日實(shí)施的《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，對(duì)地震區(qū)建筑最大限高設(shè)置為80米（因?yàn)轭A(yù)制構(gòu)件需通過(guò)現(xiàn)澆連接方式才能形成結(jié)構(gòu)主體整體抗震性能“等同于現(xiàn)澆”的概念），不能覆蓋80米以上,抗震性能要求更高的，量大面廣的，且具備產(chǎn)業(yè)化潛力的城市高層與超高層住宅。這是技術(shù)路徑選擇“預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)”的最大缺失。
3.“預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)”自身存在若干難以克服的障礙
1）、是需要配套新建占用大量用地的預(yù)制構(gòu)件廠，構(gòu)件需要蒸汽養(yǎng)護(hù)，能源選擇也是難題。這種工藝生產(chǎn)方式難以應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行上下行周期變化，產(chǎn)能不足與產(chǎn)能過(guò)剩同時(shí)并存。
2）、是預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)不像鐵路軌枕、地鐵隧道護(hù)壁、市政排水管那樣，可以形成少規(guī)格大批量生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。住宅構(gòu)件千變?nèi)f化，本質(zhì)上屬于訂單生產(chǎn)，不具備這樣的優(yōu)勢(shì)。
3）、是構(gòu)件運(yùn)輸、吊裝環(huán)節(jié)效率低、不節(jié)能、不減排、不經(jīng)濟(jì)。一棟建筑數(shù)量龐大的構(gòu)件現(xiàn)澆連接節(jié)點(diǎn)在構(gòu)件吊裝就位，現(xiàn)澆節(jié)點(diǎn)支模、拆模，鋼筋套筒壓力灌漿，混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)仍然擺脫不掉大量現(xiàn)場(chǎng)人工作業(yè)。
4）、是上述障礙與弱點(diǎn)最終反映在建安成本上，就是每平方米比傳統(tǒng)建造工法高400～500元。
以上情況說(shuō)明，在混凝土材料領(lǐng)域，以“預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)”為主的提法，政策表述上難以令人信服。
三、科技改變建造方式，創(chuàng)新引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型
從2008年初開(kāi)始，我們?cè)谧吭街脴I(yè)集團(tuán)主導(dǎo)和研發(fā)資金支持下，對(duì)“空中造樓機(jī)”現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆工業(yè)化智能建造技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研發(fā)。本質(zhì)上，它是一種將工廠搬到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行“現(xiàn)澆裝配式建造”的一種新型工業(yè)化建造方式。可順利對(duì)接國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，并擁有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
1.研發(fā)目標(biāo)：
“空中造樓機(jī)”模擬一座現(xiàn)代化移動(dòng)造樓工廠，應(yīng)用濕租模式（設(shè)備與專(zhuān)業(yè)管理團(tuán)隊(duì)整體租賃），在項(xiàng)目施工現(xiàn)場(chǎng)，沿建筑高度方向，集中逐層用機(jī)械操作、程序控制手段，完成主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆與外墻保溫飾面一體化板材同步施工的裝配式建造。內(nèi)裝工序與主體建造相隔四層穿插進(jìn)行，故稱(chēng)“空中造樓機(jī)”。
2.研發(fā)對(duì)象：
大城市80米以上量大面廣，產(chǎn)業(yè)化潛力大的政府保障房和普通商品房（與預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在建筑高度適用上形成體系互補(bǔ)），也希望能走出國(guó)門(mén)參加國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。其他類(lèi)型高層建筑，也可適用這項(xiàng)技術(shù)。
3.技術(shù)路徑：
（標(biāo)準(zhǔn)化戶(hù)型+標(biāo)準(zhǔn)化核心筒）→模塊化組合成標(biāo)準(zhǔn)化住宅產(chǎn)品→工廠化標(biāo)準(zhǔn)鋼筋網(wǎng)與部品→“空中造樓機(jī)”現(xiàn)澆建造→標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)裝→信息化管理與遠(yuǎn)程監(jiān)控。相對(duì)預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，該項(xiàng)技術(shù)對(duì)住宅標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品的個(gè)性化選擇具有較高的包容度。
4.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)定：
工程質(zhì)量可控：建造精度毫米級(jí)，監(jiān)控手段確保安全運(yùn)行，不產(chǎn)生違規(guī)操作，電子文檔有據(jù)可查。
建安成本可控：利用建筑和機(jī)械BIM技術(shù)，精準(zhǔn)控制空中造樓機(jī)配套、運(yùn)行、租賃成本，產(chǎn)業(yè)鏈部品采購(gòu)成本，建筑材料成本，管理、財(cái)務(wù)、稅收、利潤(rùn)等各項(xiàng)費(fèi)用。大量數(shù)據(jù)案例分析，一棟750平方米、35層、100米高公寓類(lèi)型住宅，空中造樓機(jī)經(jīng)三次循環(huán)建造攤銷(xiāo)，建安成本即可與當(dāng)前傳統(tǒng)建造方式的建安成本持平。
建造周期可控：一年內(nèi)可完成一棟750平方米以上（或兩棟組合）、35層、100米高層住宅建造（含內(nèi)裝），等待驗(yàn)收。
減少建筑垃圾排放：與傳統(tǒng)建造工法比較，無(wú)需反復(fù)支模拆模，不需找平粉刷，從源頭上消除了垃圾排放原因。
減少建筑用工：少量產(chǎn)業(yè)技術(shù)工人替代傳統(tǒng)建造工法大量農(nóng)民工，每臺(tái)造樓機(jī)用工25人，50人管理運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)在一個(gè)城市或一個(gè)工地同時(shí)流水管理運(yùn)營(yíng)兩臺(tái)空中造樓機(jī)。用工量約為傳統(tǒng)工法的十分之一。
5.解決下列關(guān)鍵技術(shù)：
1)空中造樓機(jī)整體空間運(yùn)行受力分析計(jì)算軟件。
2)空中造樓機(jī)整體同步升降動(dòng)態(tài)與靜態(tài)誤差和壓力監(jiān)測(cè)。
3)鋼管桁架升降柱自動(dòng)對(duì)接技術(shù)。
4)憎水性蜂窩狀PP工程塑料模具模板開(kāi)發(fā)及壓注成型技術(shù)。
5)混凝土初凝強(qiáng)度以溫度控制方式啟動(dòng)自動(dòng)開(kāi)合模裝置。
6)高強(qiáng)、高流動(dòng)性、免振搗、自密實(shí)混凝土應(yīng)用與推廣。
7)外墻保溫飾面一體化板材與主體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆同步完成建造。
8)門(mén)式起重機(jī)、雙梁行車(chē)高空運(yùn)行安全鎖定裝置。
9)空中造樓機(jī)附墻水平穩(wěn)定支撐沿軌道運(yùn)行瞬間自鎖裝置。
10)空中造樓機(jī)設(shè)置七道有人操作安全作業(yè)平臺(tái)。
11)與建筑形體相配套的空中造樓機(jī)13項(xiàng)部件標(biāo)準(zhǔn)化配置方式。
12)研究設(shè)計(jì)如何貫穿房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)、建造、成本控制全過(guò)程。
6.編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)有效對(duì)接。
《現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層住宅工業(yè)化建造技術(shù)規(guī)程》、《現(xiàn)澆鋼筋混凝土高層住宅工業(yè)化建造施工指南》、《空中造樓機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。
7.經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益預(yù)測(cè)。
這項(xiàng)技術(shù)有可能推動(dòng)傳統(tǒng)建筑業(yè)向以少量產(chǎn)業(yè)技術(shù)工人為主的機(jī)械建造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。推動(dòng)建筑機(jī)械產(chǎn)品由單一功能型向“生產(chǎn)的機(jī)械化、生產(chǎn)的連續(xù)性、生產(chǎn)過(guò)程的集成化、工程高度組織化、信息管理數(shù)字化”的現(xiàn)代工業(yè)化建造特征方向轉(zhuǎn)型，對(duì)接“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略。促進(jìn)房地產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、金融租賃業(yè)、裝備制造業(yè)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、設(shè)計(jì)與科研等跨行業(yè)、跨部門(mén)融合，共同可持續(xù)發(fā)展。推動(dòng)商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式、政府監(jiān)管方式轉(zhuǎn)型與創(chuàng)新。
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