1. 引言
从20世纪90年代初，北京的大板建筑“突然死亡”之后，全国的预制装配式建筑经历了十五年左右的“停滞期”，高层住宅主要采用现浇钢筋混凝土剪力墙结构来建造。装配式住宅的相关研究和探讨只剩一些“星星之火”，由于市场需求等的原因，在“停滞期间”少有成功案例。2005年以后，随着向节约型社会转型升级的可持续发展方向逐步明晰。影响到建筑行业，为了提升品质、提高效率，减少劳务，减少建筑垃圾排放，提升科学技术对行业的贡献率。全国各地萌发了建筑工业化的一些尝试，其中装配式建筑占了比较大比例。在此背景下，2007年开始，北京市结合一些试点示范工程项目，进行了近十年的实践和探索，到2015年12月，不含在设计的项目，先后在全国各地建成了近20个装配式住宅工程，总建筑规模超过150万平方米。其研究成果，部分或全部应用于编制相关工程建设标准，其中：国家或行业标准3项，北京市地方标准4项，国家标准图集9本及各地地方标准、技术要点、措施、指南等若干。有力地支持了全国建筑产业现代化的工作。


回顾起来，2007年以来北京市装配住宅的发展，主要以装配整体式剪力墙结构住宅为主，大体经历了2007~2009研发试点阶段；2009-2013——优化完善阶段；2013-至今体系成熟，全国推广三个阶段。


2. 2007~2009年——研发试点阶段
2006年底，受万科北京公司委托，北京市建筑设计研究院（以下简称BIAD）和北京市榆树庄构件厂（以下简称“榆构”）联合开始了装配式住宅的探索与研发。BIAD负责设计研发，榆构负责构件生产及相关技术，同时还委托了清华大学、中冶京诚、建筑科学设计研究院、北京市建筑工程设计研究院等单位负责相关标准规范、核心技术、工艺工法和实验分析等工作。2007年上半年，在榆树庄构件厂区建设了一栋两层高的装配式剪力墙实验楼，之后，于2007年下半年开始设计B3B4#工业化住宅，2008年开工建设，2009年竣工交付。并被授予 “北京市住宅产业化试点工程”称号，为后续的工作打下了坚实的基础。


2.1 本阶段装配式住宅设计技术特点
1）初步确定了“等同现浇”的技术路线。装配式建筑在跨越了世纪之交，长达十几年的“停滞期”之后，可谓“百废待兴”。我们的研究一开始，就面临“没有标准、没有规范”的困境。由于JGJ1（1990版）已经15年没有修编，已经完全不能适用了。计划用于替换此版标准的JGJ2014《装配式钢筋混凝土结构技术规程》尚在初稿编制过程中。“缺标准、规范”的情况让项目组举步维艰。好在此项工作得到了当时北京市住房和城乡建设委员会和住建部住宅产业化促进中心等行业主管部门的大力支持，按照超限审查的有关规定，以专家评审会的形式组织了两次专题会，邀请了包括多位国家勘察设计（结构）大师在内的十几位全国权威结构专家参与评审，最终确定了北京市建筑设计研究院提出的“等同现浇”的技术路线。使后续设计及研发、实践能够有规范可依，并最终落地。“等同现浇”的工作原理，是通过钢筋之间的可靠连接（如“浆锚灌浆”、“钢筋搭接”“灌浆套筒”连接等），将预制构件（主要是大部分外墙）与现浇部分有效连接起来，让整个装配式结构与现浇实现“等同”，满足建筑结构安全的要求。


2）采用承重保温装饰一体化的预制夹心复合外墙板，承重、保温、装饰一体，统一在工厂预制完成。通过工厂化预制，减少了现场支模工序、外墙保温和装饰工序和混凝土的现场浇筑量，能减少人工投入，缩短施工周期，提高劳动效率，优化施工质量，节约能源资源，利于使用维护；能提高施工精度，为各建筑部品部件的产业化运用创造条件；并能提高建筑的保温、隔热、安全、防火、防水等性能。


3）门窗洞口高精度预留，精确安装、高性能防渗漏。由于工厂化预制的外墙板精度高，其误差能控制在±2mm以内，因此门窗洞口高精度预留与工厂化生产的门窗精度相匹配，能实现外门窗工厂批量化生产并精确安装。精密安装既减少了人工和工序，又保证了外窗仅仅依靠一道防水耐候胶就满足气密性和防渗漏要求。


4）结构防水、构造防水加材料防水相结合的外墙防水构造。预制外墙的防水非常重要，20世纪90年代初，北京的大板住宅突然退出，其重要原因就是外墙漏水。本阶段结合现浇节点和板缝特点，基于先进材料和工艺，采用了“结构防水、构造防水和材料防水”三道防水，自2009年以来经过多个工程实践检验，防水性能优异。


5）预制楼梯。现浇楼梯是现浇钢筋混凝土结构中工艺较为复杂，质量较不稳定，成品保护较为困难的建筑部位，采用预制楼梯能规避其上述弊端，充分发挥工厂化预制的优势，提高劳动生产率，提高施工质量。本工程休息平台为现浇，预留连接件，每一梯跑为一个预制构件，在预制构件上预留扶手栏杆的安装接口。


6）采用了土建和装修一体化的全装修方式。传统毛坯交房提供的是半成品住宅，购房者入住后都需要进行装修改造，从而产生大量装修垃圾，同时由于责任不清，住宅质量难以保障。“土建装修一体化”作为“五化核心”的重要组成部分，对于真正实现提高住宅的质量和性能、提高效率、减少人工和材料浪费具有举足轻重的作用。


2.2 经验总结
这个项目建立了开发商+设计院+预制构件厂和多家研发机构的合作团队，形成了“全产业链”的研发实践平台，得力于政府的支持和帮助。结合装配式住宅实验楼和B3B4等实际工程项目的推进，在没有国内先例、没有标准规范的前提下，通过等同现浇的设计方法找到了与现行结构标准体系的接口，使北京市的装配式建筑在十几年的停滞后能重获生机，再次起步，具有一定的示范性和开创性。并且结合项目实际的数据统计，量化比较出预制装配式建筑与现浇建筑相比的多项优点，比如质量高、节约木材模板、节约建设用地、污染少等，让大家看到了装配式住宅可持续绿色发展的潜力和建筑业转型升级可实现的方向。它的成功对后续阶段的优化、创新和体系逐步成熟推广具有基础性的重要意义。


但是，由于认识、经验和条件的限制，这一阶段也存在着以下缺点：


1）虽然竖向预制构件剖面方向采用了“灌浆套筒”连接方式，水平方向采用了“后浇带”的连接方式，具备了等同现浇”的“雏形”。但设计时从结构安全的可靠性考虑，预制构件仅作为填充墙，没有参与抗震，不是真正意义上的“等同现浇”。


2）没有建立“标准化设计”的理念，和其他传统房地产项目一样，仅仅按照市场营销部门的要求，按传统现浇剪力墙完成户型设计和方案设计，然后用“拆分构件”的方式完成预制构件的详细设计。没有从方案阶段就开始按照预制装配式系统集成的理念和方法来设计。


3）缺少明确而系统性的技术目标。各种装配式工业化技术要素均处在游离和分散的状态，没有形成相互之间的协同配合、系统集成的关系，更多的是“为预制而预制”。比如B3B4号装配式住宅，仅南、北部分外墙预制、楼梯预制，预制率不高，缺少系统化、体系化。在施工过程中同时存在现浇和装配，他们之间支撑工艺、吊装和浇筑工艺、施工流程、施工精度、工人的专业化程度等都各不相同，互相影响，造成施工效率没有提升，反而降低；人工没有节省，反而增加。没有达到“提效”和“减劳”。


4）没有形成模数和模数协调的系统性应用，仅停留在“轴线尺寸满足规范要求”这个最初级阶段，工程实施过程中有很多因模数协调没有考虑而导致的教训。比如机电管线的预埋与结构配筋之间由于没有考虑模数，出现了“碰撞”情况。通过模数化配筋并结合模数化配线，确保了“碰撞”问题的解决。


5）在此阶段，从研发和设计团队的意识和观念上，“装配式建筑技术”还是游离在“绿色建筑技术”之外，没有将装配式建筑和绿色建筑融合、集成的主观认知。因此，本阶段成果的“绿色性”较弱。


3. 2009~2013年——逐步优化及体系完善阶段
2009年，中粮万科假日风景B3B4#住宅竣工，并授牌“北京市住宅产业化试点工程”，推动了相关建筑产业化促进政策、措施的制定。北京市政府相继下发了“”，以此为开端，2009年开始，先后承接了中粮万科假日风景D1D8#工业化住宅和北京市半步桥公租房项目。团队在总结既有经验教训的基础上，确定了“两提两减”的技术目标，真正实现“等同现浇”并在体系配套、模块化、绿色化等方面深入研究探索，以4本成套的北京市地方标准出版为标志，基本形成了较为完善的“装配式剪力墙结构住宅体系”。


本阶段装配式住宅设计技术特点：


1）预制墙体参与抗震，真正实现“等同现浇”，结合B3B4号装配式住宅实践的经验教训，“等同现浇”目标的确定，引进吸收了国际上自上世纪70年代就大规模成熟应用的灌浆套筒相关技术，研发了自主知识产权的比较适合在装配式剪力墙结构中应用的灌浆套筒及灌浆料，在清华大学完成了一系列的实验，在保证安全可靠的前提下，通过D1D8号装配式住宅实现了剪力墙“等同现浇”的预制装配并实现了“装配整体式剪力墙结构”的规模化应用。


2）逐渐确立了“标准化设计”的设计方法对于装配式建筑的重要性。首先形成和建立了模数和模数协调的几何控制系统。其次，逐步建立了“模块化”的标准化设计方法。


3）还结合结构设计的特点，形成了若干标准化的现浇节点等，进一步完善了装配式建筑的标准化设计。


4）逐步确立了“绿色建筑工业化”的技术目标，明确发展装配式建筑要以提高质量和效益，减少人工和资源浪费为目标，及所谓的“两提两减”。“装配式建筑”与“绿色建筑”目标的一致性将二者自然融为一体，为“绿色建筑工业化”的技术创新和工程实践确立了道路和方向，拓展了绿色建筑的创新途径。


5）研发配套了相对成套的“装配式结构外墙吊装、支撑；叠合楼板、阳台和空调板吊装、支撑；预制楼梯吊装、固定及成品保户；灌浆套筒和灌浆料”等技术。


6）在北京将装配式剪力墙结构建筑技术首次应用于保障性住房，为后续全国性推广做好了准备。自D1D8之后，设计建成了北京市半步桥公租房，实现了标准化模块、多样化组合、户内灵活分隔的针对性的设计。


7）针对该体系编制了4本北京市地方标准，装配式剪力墙结构建筑体系初步形成。2013年，编制了4本成套的北京市地方标准：《装配式剪力墙结构住宅建筑设计规程》、《装配式剪力墙结构设计规程》、《装配式剪力墙结构构件生产技术规程》和《装配式剪力墙结构住宅施工和验收技术规程》。解决了装配式住宅“缺标准”的问题，推进了北京市的建筑产业现代化工作。


这一阶段完成的典型案例有：中粮万科假日风景D1D8#工业化住宅，中粮万科长阳半岛1#地工业化住宅，北京市半步桥公租房项目，中粮万科长阳水碾屯项目等。


4. 2013年至今——体系成熟，全国推广阶段
其实全国推广的序幕在2011年就展开了，一开始是按照万科的需要，在沈阳、青岛和长春推广应用，先后建成了沈阳万科春河里，青岛即墨新城等装配式工业化试点项目，后来又推广到大连万科城，但规模都不大，影响有限。2013年，随着中国建筑、北京市保障性住房投资中心等大型企业的介入，才真正实现了装配式剪力墙结构住宅的规模化推广应用。


本阶段装配式住宅设计技术特点：


1）推广应用的范围广、规模大，涵盖了更多不同抗震要求和气候区的住宅项目。涵盖了商品房、保障房等多个不同功能的住宅实践，使装配式建筑技术的适应性进一步加强。


2）开始探索“标准化”和“多样化”的辩证关系，明确了“标准化”不等于千篇一律，标准化也能实现“多样化”的基本观点。在若干实际工程项目中，逐步形成了通过“标准化”、“模数化”、“系列化”的标准建筑构件和部品组合“标准模块”；通过“标准模块”来组合“多样化”的建筑平面、空间和形式，进而通过平面组合、空间组合和立面要素组合的多样化实现“建筑多样化”的设计方法。


3）开始了装配式建筑的BIM应用，并确立了通过以构件为基本模块的“构件建模、预制构件BIM信息库建立、虚拟组合装配、BIM模型设计应用、工程量计算、BIM用于构件生产、BIM用于土建构件安装、BIM用于内装施工等。


4）在大规模推广应用的基础上，由于其实践性强、体系成熟，2014年19月至2015年3月，由住房和城乡建设部组织，与标准院等单位合作主编了9本《国家标准设计图集---装配式剪力墙住宅》和国标技术措施、国标技术实施指南等。


5）在部分工程项目中尝试将装配式结构和装配式内装相结合，为进一步推进装配式建筑结构和内装的工业化，实现一体化的系统集成进行了有益的尝试。

这一阶段完成的典型案例有：北京住总万科回龙观工业化住宅，中粮万科长阳半岛5、8#地工业化住宅，北京市马驹桥装配式公租房，沈阳万科春河里工业化住宅，长春万科柏翠园工业化住宅，青岛万科暨墨工业化住宅，大连万科城工业化住宅，合肥市包河新区蜀山装配式保障房，合肥市滨湖新区润园装配式保障房等。


5. 技术小结及未来趋势分析
绿色装配式建筑是新世纪建筑行业转型发展的必由之路，2016年2月6日，《国务院关于深入推进新型城镇化建设的若干意见》指出：“积极推广应用绿色新型建材、装配式建筑和钢结构建筑。”接着，在2月17日，国家发展改革委、住房和城乡建设部联合印发《城市适应气候变化行动方案》，指出：“加快装配式建筑的产业化推广。推广钢结构、预制装配式混凝土结构及混合结构......”。绿色装配式建筑必将迎来大发展的历史性机遇。应该看到，北京市过去10年的装配式建筑实践，虽然仅限于“装配式剪力墙结构”一种相对成熟并较大规模推广的技术路径，并不能代表同期所有的“建筑产业现代化技术创新和实践”，但“十年磨一剑”，其中的很多经验教训还是能够对我们走向未来有所裨益的。


技术小结及趋势分析：


1）“依托工程搞科研及创新”：以工程项目为依托的设计、研发，是建筑工程行业科研创新的基础。建筑工程行业是实践性非常强的行业，在建筑工程领域，离开工程实践谈科研都是“空中楼阁”。发端于北京市的装配整体式剪力墙结构住宅，一开始就是结合了实际工程项目来研究开发，其后再结合工程项目的实际需求，从解决问题的角度入手，以提质提效，减劳减废为目标，不断完善和优化。总之，装配式建筑的科研创新，一要选择适宜的工程项目，二要有明确的科研目标，三要在实践中采取渐进式的策略，不断总结进步，切忌急于求成，缺少恒心。


2）牵住“标准化设计”这个“牛鼻子”：搞装配式建筑要牵住“标准化设计”这个“牛鼻子”。但是对标准化设计的理解各不相同，要正确理解并搞好“标准化设计”，需要厘清认识上的几个误区：


第一“标准化设计”不等于千篇一律，不等于千城一面，不等于没有个性......，其实“标准化设计”首先是设计，应该具备“设计”所必需的“针对性、环境性、地域性、民族性、历史性和文化性等基本要素，就像汽车是高度标准化的工业产品，但它在应对不同的环境和地域特色时也是个性鲜明的，针对不同的消费者也有不同的个性化产品，甚至还创造了不同地域、不同民族的汽车文化和历史。


第二“标准化设计”不等于“标准设计”。这是两个完全不同的概念，建筑标准化设计是一种方法和手段，是指在建筑设计中，对重复性的要素和概念，通过制订、发布和实施标准达到统一，以获得设计对象的最佳秩序和社会效益。标准化设计有很多种表现形式和实现方式，如模数和模数协调、模块化设计、部品、模块的重复利用和规划中标准楼栋的重复利用，当然也包括标准设计和标准（如上世纪北京装配式住宅标准图）等。在具备一定规模的建筑设计中，几乎都要用到标准化设计的概念及方法。广义地来讲，按照一定的标准和规则来进行的设计，都叫“标准化设计”。而标准设计是标准化设计的结果之一，是按照一定的标准和规则设计的具有通用性的建筑物、构筑物、构配件、零部件、工程设备等。用“标准设计”来替代“标准化设计”是片面的。不能简单地将“标准化设计”等同于编制标准图或编制标准。


第三“标准化设计”不是统一固化的设计，不是缺少弹性而僵化的设计。其实很多存世的建筑设计经典，总是要有“一定之规”的。典型如当代最新潮、最具个性和变化的“参数化设计作品”，往往需要通过一套复杂的几何控制系统来生成和演化，其实就是“标准化设计”的典型过程。几乎所有的设计过程，都是一个从制定规则到实现规则的过程。“标准化”规则可变性，决定了“标准化设计”也不应该是僵化的。在现代建筑设计理论中，有一种“系统论”的方法，其核心思想是将建筑看作一个大的建筑系统。它包括若干的子系统。其间通过一定的标准和规则建立接口，实现系统集成并满足建筑各种各样的需求变化。装配式建筑比较适宜采用系统集成的“标准化设计”方法。

第四，应该从方案阶段就开始按照预制装配式系统集成的理念和方法来设计。建筑设计是融合了环境、地域、人文、科学和建造方式的综合性学科，不能体现建造方式的设计方案是不科学的。预制装配的建造方式，有其一定的必要条件和科学规律，当然应该从方案阶段就按照其规律来设计。近几年的实践中，有一些装配式项目没有按照装配式的逻辑进行方案设计和工程设计，施工图完成后再由构件厂“拆分”，往往导致建筑工程质量、技术、安全、经济等方面出现问题：有的成本过高，不具备推广应用价值；有的质量和安全出现问题，导致“一票否决”；还有的工期严重拖延，无法竣工。达不到装配式建筑提高质量和效率、减少人工和浪费的目的，是不可取的。

3）要让装配式建筑的成本具备较强的市场竞争力：装配式建筑的出路在于通过技术创新、系统集成和优化，实现低成本化，满足市场的需要。装配式建筑的巨大生命力，在于其优质、高效、低耗，在市场经济条件下，高效和低耗是降低成本的优选方法。通过节省人工、提高效率、减少浪费，必将实现装配式建筑的成本降低，同时品质提升，提高装配式建筑的市场竞争力。据西班牙OSA公司介绍，在西班牙市场，预制装配式建筑成本要比现浇低20%左右。离开降低成本的效果去谈装配式建筑的发展是没有意义的，必须实现装配式建筑成本低于现浇的目标。

4）装配式技术与绿色建筑技术的融合创新：工业化装配式建筑“优质、高效、低耗”的特征，决定了它的“绿色性”。装配式建筑技术与绿色建筑技术的系统集成与融合创新，是装配式建筑发挥优势，真正引领中国建筑业向着“绿色化”转型升级，迈向可持续发展的必由之路和发展方向。

5）发展“全装配的结构体系”：应该“扬弃”现有的技术体系，技术永远是为一定的目标服务的，”等同现浇“未来的发展无外乎两条路：其一，继续完善，围绕”两提两减“的目标集成更多的先进技术；其二，在其技术总结的基础上“扬弃”，发展”全预制“结构体系。应该看到，“等同现浇”由于必须采取一定规模的现浇混凝土结构工程来实现其技术目标，必然在 “装配式技术”的集成应用中存在既有预制，又有现浇的情况，也就不可避免在同一个施工界面，既有干式装配又有湿式浇筑的两种工艺，技术上有明显的局限性。国际上有很多“全预制”方式的装配式建筑技术，能适应一定层数、高度和功能，并满足一定的抗震标准。值得学习借鉴，并发展出咱们自己的“全预制体系”。

6）实现BIM全产业链、全过程的应用：当前国内建筑工程，在设计、生产、施工、装修等各阶段、各工种分别都有较深入的的BIM应用，但设计阶段的BIM模型及信息如何无缝传导到生产、施工、装修，如何实现全过程的“协同”和“信息流无损传递”以及“可逆”等“信息化”要求，尚有很大差距，需要从组织架构、平台搭建、利益共享、知识产权和编码规则等多维度、全方位推进并实现全产业链、全过程的统一应用。

7）政策导向应抓住“EPC工程总承包”和“减排”这两个关键：当前装配式建筑的组织方式，是从传统的建设方式延续下来的，设计、生产、施工、内装各自为战，代表不同的利益主体，其结果是设计不考虑生产和施工，不以科学、合理、高效、经济为目标，而以“满足规范”为目标，设计深度也达不到施工安装的要求，造成施工图设计后还要由工厂进行加工图深化设计，甚至施工单位也要再按施工要求搞一遍用于施工的设计图。而施工本应该通过节约减费、提高效率和质量来赢得市场，往往在利益驱使下找各种理由（包括拆改、设计不合理造成的浪费等）向建设方争取费用。这种组织方式造成设计和施工效率低下、浪费严重且不容易统一协同。而建设方还需要设置专门的技术部门来协调和把关。所以，条块分割的施工总承包方式，尤其不能满足装配建筑全过程、全产业链集成的客观要求，不利于工业化生产方式的开展。应该简化工程实施主体，由建设方和有能力的专业工程公司签订设计施工一体化的工程总承包合同，将设计、生产和施工集中于一个利益主体，使之焕发出与“两提两减”目标一致的“内生动力”，做真正优质、高效、减劳、减废的装配式建筑。

“EPC”是方式，“减排”是目标。政府的政策导向应该鼓励好的组织方式，并围绕“减排”目标多做工作，学习国外先进的城市管理方法，在一线城市等“建筑垃圾围城”比较严重的城市，对建筑垃圾排放征收一定的“建筑垃圾处理税”，并将其税收用于装配式绿色建筑的技术进步及推广激励，通过经济手段推广绿色装配式建筑的发展。

近期深圳市祥心路保障性住房采用的模式就比较好。该项目由深圳华阳国际完成初步设计，其标准化设计采用了《深圳市装配式保障性住宅标准化设计图集》成果，用图集中的标准模块组合成两栋塔式住宅和一栋板式住宅。初步设计完成后，采用了EPC总承包模式，由中国建筑股份有限公司参加投标并于2015年12月31日中标，是深圳采用装配式剪力墙结构建造的第一栋保障性住房。中国建筑完成施工图并承担工程总承包职责，为此项目确定了如下技术目标：

1）按模数化、模块化和部品化的工业化生产方式全面实施标准化设计，实现标准模块、部品的多样化组合；

2）将装配式建筑技术与绿色建筑技术实现工业化集成，在原国标绿建一星的设计要求基础上，提升至绿建二星；

3）以“优质、高效、低耗”为目标，优化装配式体系，提升原设计27%预制率至50%以上，同时利用EPC优势，严格控制造价，综合造价（含精装）比传统现浇的增量成本不超过5%，下一步力争造价水平等同现浇；

4）全产业链、全过程实施BIM应用，设计阶段全BIM化，并实现BIM的两大要素（虚拟模型及建筑信息）在生产、施工、内装直到竣工的无损流转及无缝协同。