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德国装配式建筑不会刻意追求装配率,我们要学习的还有很多

时间:2021-05-12

1 、德国装配式建筑的定义


德语中没有与中文"装配式建筑"的内涵及外延完全一致的对应单词。最接近的词是"Fertigteilbau",德文词字面直译为"预制构件建筑",在相关专业语境里大体相当于当今中文"装配式建筑"的含义。因而在下文中将其译为装配式建筑。


德国统计部门对装配式建筑"Fertigteilbau"的定义为:一座建筑当其大部分承重外墙或内墙、采用楼层高度或房间宽度的预制构件建造,称为装配式建筑。装配式建筑的大部分承重构件必须是预制构件,在评估是否大部分承重构件是以预制构件时,是以承重构件的体积计算,包含通常以常规建造方式建造的建筑基础和地下室部分。


因为这个概念非常关键,我把原文也附在此处:


Ein Bauwerk gilt imHochbau als Fertigteilbau, wenn überwiegend geschosshohe oder raumbreiteFertigteile für Außen- oder Innenwände verwendet werden. Hierbei ist notwendig, dass der überwiegende Teil der tragendenKonstruktion ( gemessen am Rauminhalt ) aus Fertigteilen besteht. Für dieBeurteilung „überwiegend" sind die meist konventionell errichteten Fundamenteoder Kellergeschosse mit zu berücksichtigen.


这段话中"大部分承重构件"可以理解为超过50%的承重构件,因此,德国装配式建筑的定义可以用以下方式表述: 当一栋建筑承重构件(以体积占比计算)超过50%由预制构件组成,则该建筑为装配式建筑。在计算承重构件体积总量时,包含建筑基础和地下室的承重结构。


由于在德国采用装配式建筑建造方式不会获得任何补贴,因而建设方不会刻意追求建筑的装配率。如果项目适合采用装配式方式建造,装配式承重结构构件的占比往往明显高出50%,因而德国在统计工作中判定一栋建筑是否为装配式建筑时采用"大部分承重构件"这一相对模糊的表述、已经足够明确且不会产生误解,没有像中国《装配式建筑评价标准GB/T 51129-2017》中,对建筑的主体结构、围护墙和内隔墙以及装修和设备管线的装配比例及建筑整体的装配率做出严格明确的规定。


2 、德国装配式建筑发展概况


德国以及其他欧洲发达国家建筑工业化起源于1920年代,推动因素主要有两方面。


一是社会经济因素:城市化发展需要以较低的造价、迅速建设大量住宅、办公和厂房等建筑。


二是建筑审美因素:建筑及设计界摒弃古典建筑形式及其复杂的装饰,崇尚极简的新型建筑美学,尝试新建筑材料(混凝土、钢材、玻璃)的表现力。在雅典宪章所推崇的城市功能分区思想指导下,建设大规模居住区,促进了建筑工业化的应用。


二次大战结束以后,由于战争破坏和大量战争难民回归本土,德国住宅严重紧缺。德国用预制混凝土大板(PC)技术建造了大量多层、高层住宅。这些大板建筑为解决当年住宅紧缺问题做出了贡献,但今天这些大板建筑不受欢迎,不少缺少维护更新的大板居住区已成为社会底层人群聚集地,导致犯罪率高等社会问题,深受人们的诟病,成为城市更新首先要改造的对象,有些地区已经开始大面积拆除这些大板建筑。

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图1 1972年建设的慕尼黑奥运村,德国比较成功的装配式建筑群


预制混凝土大板技术相比常规现浇加砌体建造方式,造价高,建筑缺少个性,难于满足今天的社会审美要求,德国在1990年以后基本不再使用。而预制混凝土叠合板技术发展较快,应用较多。


德国大量的建筑是多层建筑。现浇混凝土支模、拆模,表面处理等工作需要人工量大,费用高,而混凝土预制叠合楼板、叠合墙板作为楼板、墙体的模板使用,配合部分现浇,结构整体性好,预制混凝土板表面平整度高,节省抹灰、找平工序,相比全部现浇工程,节约成本、工程质量高,因而得到广泛应用。


德国今天的公共建筑、商业建筑、集合住宅项目大都因地制宜、根据项目特点,选择现浇与预制构件混合建造体系、或钢混结构体系建设实施,并不追求高比例装配率,而是通过策划、设计、施工各个环节的精细化优化过程,寻求项目的个性化、经济性、功能性和生态环保性能的综合平衡。随着工业化进程的不断发展,BIM技术的应用,建筑业工业化水平不断提升,建筑上采用工厂预制、现场安装的建筑部品愈来愈多,占比愈来愈大。


3 、德国最新装配式建筑统计数据及相关解读


德国联邦统计局公布的建筑行业相关统计数据中有装配式建筑一项统计内容,有关装配式建筑的统计数据分布在不同的统计范围及统计口径的数据中。我根据相关数据,加工制成下面表格。

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表 1 2017年德国审批通过的新建居住建筑总量与装配式占比统计表


3.1 表1统计数据说明及解读:


(1) 德国建设活动比较理性慎重,前期通常进行系统的准备工作,一旦完成报批图纸文件设计、并通过建设审批,项目基本都能够按照计划实施。德国建筑业统计中"审批通过的建设项目"相关数据是准确可靠的,其指标的意义有些类似中国年度开工建设量数据的意义。


(2) 德国建筑业统计中房屋建筑的体积是一个重要数据,用来衡量建设规模,同时它也是估算建筑造价的依据。因而许多统计数据以房屋建筑体积为重要因素而不是建筑面积,表1亦如此。


(3) 德国统计数据中的居住建筑指以居住功能为主的建筑、包含养老院、老人护理院等建筑。


(4) 从表1可以看出,德国2017年获批居住建筑总量(以建筑体积计算)为161,490,000 m3, 其中装配式建筑占 11.91%。


(5) 德国2017年获批居住建筑总量中钢筋混凝土+砌体结构占87.63%,其中只有2.93%为装配式建造方式。


(6) 德国2017年获批居住建筑总量中11.24%是木结构,其中77.08%为装配式建造方式。


(7) 德国2017年获批居住建筑总量中只有0.02%是钢结构,但其中95.0%为装配式建造方式。

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表2 2017年德国审批通过的新建非居住建筑总量与装配式占比统计表


3.2 表2统计数据说明与解读:


(1) 德国非居住建筑指居住建筑以外的建筑,包含农业建筑、工业建筑、商业建筑、酒店餐饮及其他非居住建筑。


(2) 德国2017年获批非居住建筑总量为217,472,000m3,其中,72.47% 为钢筋混凝土+砌体结构,24.04%为钢结构,5.54%为木结构。


(3) 2017年获批非居住建筑中装配式建筑占比为 50.0%。


4 、德国装配式建造方式案例分析


4.1. 装配式钢结构住宅


斯图加特索贝克零能耗钢结构住宅八大技术要点:


· 钢结构全装配式结构

· 建筑全部构件为可回收性材料

· 高效保温防晒节能双腔PET-Low-E玻璃幕墙

· 自然通风及效率70%以上的热回收系统

· 高效水源热泵与低温天花供冷制暖系统

· 长效地下蓄热装置

· 太阳能光伏发电设施,无损耗并网

· 智能化自动感应控制体系,可从世界各地调控


该建筑的空调采暖能耗计算如下:


· 最大供热负荷 7-12kw

· 最大制冷负荷 8kw

· 所需供暖热量: 在没有蓄热装置情况下为每年7600 kwh( 23 kwh /m2·a)

· 设置蓄热装置(△T60K,30m2)之后为 0 kwh

· 热泵运转所需电能每年约1400kwh

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图2 斯图加特索贝克钢结构住宅外景

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图3 斯图加特索贝克钢结构住宅夜景

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图4 斯图加特索贝克钢结构住宅内景


4.2 德国工厂化生产、全装修木结构别墅


德国贺府(HUF)公司在德国传统木构桁架建筑(Fachwerkbauten)的基础上,从上世纪60年代开始研发新型木构桁架建筑体系,继承传统木构建筑工艺,将大量优秀的工匠手艺,构造施工技术挖掘整理。逐步转化为工厂化生产、现场组装,并不断融入最新建筑科技成果,转化为高品质的工艺与产品。这一过程经过几代人的努力和沉淀,形成了自己独特的技术体系,特别是在舒适、健康环保和生态节能方面有突出成就。

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图5 德国工厂化生产、全装修木结构别墅外景

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图6 德国工厂化生产、全装修木结构别墅内景

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图7 德国工厂化生产、全装修木结构别墅内景


从木构的材料加工,到现代化的外围护结构,遮阳保温设备,先进的能源系统,生态节能技术体系,卫生间上下水隔声系统等,设计师始终把建筑艺术美感和舒适环境、人性化放在首位,通过工业化精确加工,形成高品质整体房屋产品。


4.3 多层混凝土结构公寓式住宅


德国多层住宅大多采用钢筋混凝土加砌体结构,电梯核心筒多采用现浇结构,墙体大多为混凝土构造柱结合人造石灰砂岩砖等大尺寸砌块。部分墙体采用叠合墙板加现浇,楼板多采用预制叠合楼板加现浇形式。楼梯采用预制构件或现浇形式建造都很常见。

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图8 德国法兰克福"欧洲街区"多层住宅

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图9 德国法兰克福"欧洲街区"多层住宅建设工地,电梯核心筒采用现浇结构,地下室墙体采用预制叠合楼板加现浇形式

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图10 德国法兰克福"欧洲街区"多层住宅建设工地,墙体采用混凝土构造柱结合人造石灰砂岩砖等大尺寸砌块

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4.4 德国超高层住宅项目


德国高层及超高层住宅建设量不多。法兰克福塔 (Grandtower-frankfurt)是德国目前在建的最高的居住建筑。建筑高度达到 172 m,共有412个公寓单元。建筑面积(不含停车楼)为 44,000m2。

建筑采用钢筋混凝土核心筒,外立面采用管状阳台,造型独特,为工业化生产部件现场组装而成,这种关阳台设计可提供开敞视野和私密性及遮阳功能。

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图11 德国法兰克福超高层公寓"法兰克福塔"效果图

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图12 德国法兰克福超高层公寓"法兰克福塔"近景效果图

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图13 德国法兰克福超高层公寓"法兰克福塔"施工现场


4.5德国预制混凝土密柱结构办公建筑


2012年在柏林落成的TourTotal大厦,是德国预制混凝土装配式建筑非常有创意的一项工程。


建筑面积约28000平米,高度68米。建筑采用混凝土现浇核心筒、预制混凝土外墙密柱、现浇混凝土楼板(30cm厚)的结构体系,形成楼层内部宽敞的无柱空间。结构柱外挂预制混凝土装饰构件,在结构柱与外观装饰构件之间是保温层和遮阳设施(见图 )。


外墙面积约10000平米,由1395个、200多个不同种类、三维方向变化的混凝土预制构件装配而成。每个构件高度7.35米,构件误差小于3mm,安装缝误差小于1.5mm。构件由白色混凝土加入石材粉末颗粒浇铸而成, 精确、细致地构件、三维方向微妙变化富有雕塑感的预制件,使建筑显得光影丰富、精致耐看。

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图14 柏林Tour Total大厦外景

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图15 柏林Tour Total大厦近景

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图16 柏林TourTotal大厦外墙预制装配构件

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图17 柏林TourTotal大厦外墙预制装配构件分解图

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图18 柏林TourTotal大厦标准层办公空间内景


5 、德国建筑全装修


5.1 德国房地产开发项目基本上都是全装修建筑产品


在室内装修方面德国并不刻意追求高比例的预制化率,建筑上采用何种装修技术、产品,主要取决于房屋产品功能品质要求及经济因素。


在办公等公共建筑上,吊顶、隔墙,架空地面等部位大量采用工厂化产品,现场干作业施工安装。


在建筑单元重复率较高的建筑中、如经济型酒店、养老院等,有整体卫浴、整体装饰墙板等技术的应用。


在较高品质要求的酒店、及主流住宅产品上,更多的是采用现场施工,包括必要的瓷砖、地砖湿作业。


轻质隔墙大多采用轻钢龙骨石膏板隔墙系统。德国室内装修所采用的上下水系统、电器系统的产品品质相当高,室内装修的施工质量整体较好。


5.2 德国商品房的个性化装修


德国商品住房的销售提供较高的个性化装修选项。独栋或双拼别墅,通常是业主购买建设用地,自己委托建筑师设计或选择不同类型的工厂化预制别墅建造系统,房屋内部装修的所有内容都可以挑选定制。


多层、高层公寓类商品住房也提供相当高的个性化室内装修。住宅户内非承重墙位置(房间分割方式)、室内门位置,卫生间布置、室内灯具位置、电气开关、插头的数量和位置等可以根据购房者需要进行调整改变,当然上述设计修改费用不菲。


德国商品房室内装修风格基本上都是现代简洁风格。室内装修材料可在菜单中选择不同品牌、不同价格的瓷砖、地板、墙面装修、室内门、玻璃门、卫生洁具、卫生间五金件、玻璃淋浴隔断等。


所有个性化装修须在设计阶段进行,避免在工地上拆改产生垃圾,价格透明。


德国全装修住房一般不包含橱柜,由于德国许多公寓采用开放式厨房,厨房与客厅合为一体,橱柜成为客厅家具的重要组成部分,橱柜的色彩、材料质感对室内整体家居风格影响较大,且橱柜的档次和价格差别巨大,因而开发商难以选择几种橱柜做成菜单来满足大部分客户的需求,一般是开发商根据购房者确定的橱柜设计,预留上下水、电器点位、铺好瓷砖,客户从橱柜生产厂家自行定制橱柜。


5.3 德国商品房全装修质量及室内空气品质控制


德国商品房全装修的质量控制主要通过以下四方面实现。


1.行业标准高


德国建筑装修各项内容都有详细的技术质量标准,施工合同中工程质量、验收方法等都以此为准,对施工方有较强约束力,如果没有达标赔偿责任重大,因而可有效保证工程质量。


德国室内装修工程相关标准非常全面细致。对各种建筑材料、产品、分项工程都有详细标准。如德国的木地板种类划分较细。仅实木地板就分为条块实木地板(Stabparkett),马赛克拼花木地板(Mosaikparkett),薄实木地板(Lamparkett),竖向层压实木地板(Hochkantlamellenparkett),大厅实木复合地板(Parkettdiele),大厅实木地板(Massivdiele),高档大面积拼花实木地板(Tafelparkett)等不同种类。木地板各种相关标准近有百种。

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图19 德国商品房内景


德国石材/陶瓷地板相关标准也非常细致,特别是对材料的各种性能(物理、化学、力学、抗老化、耐久性等)、粘结剂的性能、质量要求、有害物释放、检测方式等做出详细规定。相关标准也有数十种。 其他建筑材料与部品如地毯、涂料墙漆也都有详细标准。


2.产品质量高


德国建筑装修所使用的材料和产品的质量普遍较高、有害物质含量较低。通过建筑产品质量市场准入限制、产品质量认证体系、产品环保性能认证,产品环保性能声明、配合监管体系和高额违规惩罚措施,使市场上流通的建筑产品普遍具有较高的质量和环保性能。


3. 施工质量高


建筑室内装修需要专业熟练工人,只有这样才能保证装修工程的质量。德国建筑行业有悠久的手工艺工匠精神传统,进入工业社会以来,德国通过建立与现代化工业相适应的职业培训教育和管理体制,使得工匠精神得以传承和发扬光大,专业工匠有较高的收入和一定社会地位,各专业工种的工匠后继有人。


4.高水平简洁自然的设计


德国新建居住建筑室内装修多为现代简约风格, 较少采用复杂装修,个性化室内风格主要依靠家具、软装、饰品实现。新建住宅很少用复合板材对墙面、天花等部位进行装饰,几乎没有在现场进行家具制作、喷涂油漆等施工,有效降低由于大量使用各种复合板材、粘结剂等产品造成的污染排放,因而很少有新建住宅室内空气有害物超标的情况。


小 结


德国装配式建筑发展


从德国建筑工业化的发展可以看出,上世纪初伴随着人口流向城市、以及战后居住空间严重缺乏的情况下,人们试图通过预制混凝土大板(PC)建造技术,快速解决住房缺乏的问题,由于当时的规划指导思想的局限性,以及经济及技术条件的限制,PC建筑过分强调整齐划一,建筑单元、户型、建筑构件大量重复使用,造成这类建筑过分单调、僵化、死板,缺乏特色,缺少人性化。


有些采用预制混凝土大板(PC)技术建造的城区成为失业者、外来移民等低收入、社会下层人士集中的地区,带来较严重的社会问题,部分项目被迫拆除。中国在推广实践装配式建筑的过程中,应避免德国等欧洲国家在预制混凝土大板(PC)建造技术应用上所走的弯路。


预制混凝土大板建造技术在德国从1990年代以后基本没有新建项目应用。取而代之的是追求个性化的设计,应用现代化的环保、美观、实用、耐久的综合技术解决方案,通过精细化的设计,模数化设计,使大量建筑部品可以在工厂里加工制作,并且不断优化技术体系,如可循环使用的模板技术,叠和楼板、多种复合预制外墙板、预制楼梯等。


德国装配式建筑定义与中国装配式建筑定义有区别,业内人士需要注意。德国2017年居住建筑建设总量中装配式建筑占 11.91%。居住建筑总量中钢筋混凝土及砌体结构占87.63%,其中2.93%为装配式;木结构在居住建筑总量中占11.24%,其中77.08%为装配式;钢结构在居住建筑总量中占0.02%,其中95.0%为装配式。


德国2017年非居住建筑建设总量中72.47%为钢筋混凝土+砌体结构,24.04%为钢结构,5.54%为木结构,其中装配式建筑占比为 50.0%。


德国建筑全装修


德国房地产开发项目基本上都是全装修建筑产品,同时提供非常高的个性化服务。在室内装修方面并不刻意追求高比例的预制化率,建筑上采用何种装修技术、产品,主要取决于房屋产品功能品质要求及经济因素。商品房全装修的质量控制主要通过行业高标准、高品质建材、高品质施工和高水平简洁自然的设计实现。

来源:绿色建筑研习社

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