淺析裝配式建筑技術在美國的應用和發展

郭志東, 劉乃斌

(天津市薊州城鎮基礎設施投資有限公司, 天津 301900)

裝配式建筑技術是將組合預制件以拼裝固定的方式完成結構物建設，進而實現結構整體功能性的建筑技術。該技術的歷史淵源可以追溯到中國秦漢時期，當時以預制磚石砌體建造的萬里長城可稱為裝配式砌塊技術的淵源代表。隨著現代科技的發展，裝配式板材技術、模塊技術不斷得以研究成功并投入運用，使裝配式建筑成果不斷豐富多樣。美國自建國以來，也在裝配式建筑技術應用方面走過了漫長的摸索和實踐歷程。無論是早期的木構架拼裝技術，還是20世紀初的鋼構件組裝技術、預制混凝土構件技術，乃至近代的裝配式構件高層拼接技術，都使裝配式建筑技術在應用研究中和新技術移植中得以創新突破，進而使裝配式建筑技術水平得以突飛猛進地提高和發展。因而，從學習的角度出發，不斷研究好裝配式建筑技術在美國的發展歷程和先進做法，對推進我國裝配式建筑技術確定正確的前進方向，促進裝配式建筑技術創新水平的提升，都具有重要的借鑒意義和啟迪作用。

1 美國裝配式建筑技術發展簡史

20世紀30年代，面對日益猛增的人口數量，美國率先研發出了靈便的裝配式汽車房屋作為新興人口的暫棲之地，成為當時裝配式建筑技術的里程碑式事件。1931年采用裝配式建筑技術完成的102層紐約帝國大廈則創造了當時預制拼裝建設高度的世界記錄，成為裝配式建筑技術可靠性安全性發展具有劃時代意義的標桿典范。進入20世紀40年代，簡易裝配住宅技術和流動式汽車房屋住宅技術則很好地解決了當時美國國內的住房荒問題，使新增移民及流動人口能夠基本解決自身的居住問題，為社會穩定發展創造了條件。

進入20世紀60年代，隨著國民對住宅舒適性要求的提高，美國裝配式建筑技術也進入了一個嶄新的發展階段，專項裝配體系日益向集成通用裝配體系過渡，使預制柱、輕型石棉板構件、預應力桁架等技術日益得以研發成功并推廣應用，從而對集成裝配體系標準提出了規范化的迫切需求。

裝配式建筑技術在美國全面盛興應用始自于20世紀70年代，隨著首次能源危機的爆發，裝配式建筑技術的環保節能優勢再次使其獲得了巨大的推廣應用空間，為裝配式建筑構件的機械化集成化生產提供了發展契機。同期出臺的《裝配式住宅安全建設標準》，為裝配式建筑技術發展提供了規范性的技術規定，基本具備了標準化規范化的發展雛形。

進入20世紀80、90年代，預制混凝土技術在裝配式建筑中得以引入應用并被視為開啟了裝配式技術發展的新篇章。進入21世紀，美國的裝配式住宅保有量率先突破1 000套大關，美國裝配式建筑技術產業進入發展的成熟期，先進的低物耗技術和資源循環利用技術的嫁接引入將成為其在裝配式建筑技術發展的主流方向。當前，美國的城市住宅多以混凝土裝配式和鋼結構裝配式為主，小城鎮則以輕鋼結構和木結構的應用為主要技術種類。

隨著信息技術和自動化技術的迅猛發展，為美國裝配式建筑技術在“數字化應用”、“仿真模擬設計”、“模數式控制管理”等方面提供了巨大的研究應用空間，從而成為裝配式建筑技術創新的新引擎和新風向。

2 美國裝配式建筑技術發展的主要路徑

裝配式建筑技術在美國的應用發展水平之所以能夠居于世界領先水平，這與其采用的科學高效的發展路徑是密不可分的，無論是從政策、制度、市場的制定和完善等方面，還是從調控、引導、創新的機制建立等方面，美國在對裝配式建筑技術的成長和發展過程中所給與的扶持都起到了積極的主導作用。裝配式建筑技術在美國的具體發展路徑有如下方面。

2.1 政府大力倡導鼓勵

在裝配式建筑技術革新發展過程中，美國政府對該產業成長發揮了積極的倡導鼓勵作用。1934年在其頒布的《國家住宅法》和1935年通過的《米勒法案》中，承諾對采用裝配式建筑技術的住宅和商業建筑實行政府擔保政策及按揭貸款政策，從而大大促進了裝配式建筑技術的普及應用力度，為解決低收入者的居住問題和房屋市場混亂問題，確保社會秩序的穩定起到了積極作用。隨后，在不同政府時期，美國先后出臺了《1949年居住房屋法令》、《居住房屋綜合法》(1961年)、《開放性住房管理法》(1968年)等法律法規，提出了裝配式住宅建設及租賃管理的一系列優惠政策，極大地促進了裝配式建筑技術的穩健發展。進入21世紀政府頒布的《裝配式住宅改良法案》并主持開展的裝配式住宅首付資助計劃，都極大地促進了裝配式建筑技術的市場發展及技術成長，使其迅速發展成為美國經適房建設所采用的主要技術類型。政府所采取的這一系列行動、計劃及推動的裝配式建筑技術發展的政策法令，都為該技術的發展提供了積極的成長環境，促進了該技術的快速發展。

2.2 行業積極引導

美國行業協會為正確引導裝配式建筑技術規范性發展，堅持從技術標準和行業規范的角度不斷加以完善，確保了裝配式建筑技術發展的領先性和科學性。美國標準學會(ANSI)、材料與試驗協會(ASTM)、土木工程師學會(ASCE)、國際法典委員會(ICC)等行業協會在不同階段，分別出臺了《ANSIZ89-1-2003聯邦安全裝配標準》、《ASTM-A3/A3-1999-A裝配式建筑金屬材料標準檢測方法及分析程序》《ICC/IBC-2015-ICC國際既有建筑裝配技術標準》、《ASCE-7-05ERTA-2007-05-03裝配式建筑結構設計標準》等行業技術標準，極大地規范了裝配式建筑產業行為，形成了完善的裝配式建筑產業的標準體系，走在了國家裝配式建筑產業發展的前列，使美國裝配式建筑技術水平領先于當前國際先進水平。

2.3 企業院校全力研發投入

為確保裝配式建筑技術擁有持續領先的技術活力和產業生命力，美國建筑業人士聯合教育界和企業界名流賢達投入了巨大的熱情開展研究開發，不斷將工業技術革命成果與裝配式建筑技術加以融合創新，從而確保了裝配式建筑技術的領先性和與時俱進性。各大企業充分發揮資金、設備優勢，聯合知名學府和工程技術大學，根據裝配式建筑市場方向和聯邦產業政策要求展開研發活動，不斷對工藝進行創新突破，取得了豐碩的技術成果。裝配式門窗功能性試驗、裝配式板材自動設計系統、綠色環保裝配建筑技術等研發成果相繼問世并取得階段性成果，在城市建設中投入生產應用，為美國裝配式建筑技術領先發展起到了決定性的主導作用。

2.4 金融創新全面服務到位

裝配式建筑技術發展離不開社會資本的融通運用，而完善的金融體系和靈活的融資政策則為裝配式建筑技術產業發展帶來了技術革新、產業升級所必需的資金和增值資本。美國擁有完備的產業信貸系統和金融交易系統，在完善靈活的金融政策作用下為裝配式建筑產業的發展發揮了巨大的資金集聚作用和資本增值作用。首貸優惠政策、信用等級評價政策、差別利率信貸發放政策等一系列靈活的機制為裝配式建筑技術產業的融資渠道暢通、融資風險防控提供了堅實的保障，優化了裝配式建筑技術優先發展的資本條件，為裝配式建筑技術順暢發展創造了良好的成長環境。

3 美國裝配式建筑技術的市場前景

在上述路徑的指引下，美國裝配式建筑技術得到了快速的成長和穩步的水平提升，通過與世界其他發達國家的裝配式建筑技術發展水平相比，可得結果如表1所示。

表1 美國與其他發達國家裝配式建筑技術發展成果對比

表中數據顯示，美國裝配式建筑國內占有率達到了90 %，說明該技術的應用水平美國走在了國際水平的前列，并且擁有了巨大的國際國內市場空間。由國家統計情報網可得美國近年來裝配式建筑產業實現產值遞增情況圖(圖1)。

圖1 美國裝配式建筑技術市場應用規模

由中商情報網可以得到2017年全球裝配式建筑產值分布圖(圖2)。

圖2 全球裝配式建筑產值分布

由上述圖表我們可以看出，裝配式建筑技術在美國仍處于不斷增長的持續上升期，其市場發展空間是巨大的，發展前景是廣闊而美好的。這進一步證明了美國的裝配式建筑技術發展路徑是集約而可持續的，是卓有成效的。

4 對我國裝配式建筑技術發展的啟示

借他山之石以雕琢內隱之玉。通過學習研究裝配式建筑技術在美國獲得領先發展的成功經驗，我們可以從中獲得很好的思路借鑒和做法啟迪，從而梳理出能夠指導本國裝配式技術發展的指導思想。具體啟示有如下幾點:

(1)放眼長遠，政策支持。裝配式建筑技術要獲得長足的發展，國家必須從戰略角度做出科學的長遠規劃，確定出近期目標和中長期目標，并制定配套完善的財稅扶持政策、金融支持政策、研發優先政策等一系列配套制度和政策，為裝配式建筑技術營造良好的成長環境，使裝配式建筑技術產業迅速從國家的鼓勵扶持性政策中成長壯大，以期提升的綜合競爭力快速適應國際市場的挑戰和競爭，從而確保裝配式建筑技術在國家經濟發展中產生卓越的經濟效益和技術效益。

(2)優化結構，技術升級。結合我國供給側改革的戰略要求，在確定裝配式建筑技術發展方向時，必須注重建筑對技術結構的先進性、經濟性、可靠性進行優化篩選，以確保裝配式建筑技術產能的優質高效。凡是低效高成本的工藝一律淘汰出局，同時加大對自動裝配技術、數控裝配技術、高噸位裝配技術、超大跨度裝配技術的研究開發力度，提升技術附加值和科技含量，確保裝配式建筑技術不斷取得國際水平的突破，從而保證裝配式建筑技術的先進性。

(3)機制創新，因地制宜。裝配式建筑技術要保持永續發展的良好勢頭，就必須從機制上確保創新的活力、向上的動力和育樹引凰的向心力，確保技術應用的適宜性和創新性，而不能千篇一律一刀切或是照搬照套無所創意，使裝配式建筑技術喪失應用的效率性和效益性。技術研發獎懲機制、技術篩選優勝劣汰機制、技術應用追蹤服務機制的建立，都會大大促進裝配式建筑技術的創新竟進，為滿足不同的建設需求開發出不同應用條件的裝配式建筑技術，推進裝配式建筑技術的多樣化發展。

(4)把握機會，拓展市場。當前我國正處在深化改革、開放發展的宏偉戰略推進期，一帶一路戰略也正在緊羅密布地推進實施過程中。在新時代的發展征程中，裝配式建筑技術要謀求高端化發展，就要求我們必須緊緊把握住當前難得的發展機遇期，認真研究好國際國內兩個市場的發展變化趨勢，分析好技術供給與市場需求的匹配關系，努力改進與市場供需不對稱的環節和工藝，以一流的技術水平和符合市場發展方向的工藝水準贏得國際國內兩個市場的發展空間，確保我國裝配式建筑技術在國際國內市場的競爭中竟進提升，開疆拓宇，永葆持續發展的生命力和競爭力。

5 結束語

路徑決定方向，創新成就發展。裝配式建筑技術只有在借鑒學習中才能博采眾長，揚長避短取得新突破；在應用中因地制宜才會持續改進，贏得新市場。我們只有在深入研究先進國家成功經驗的基礎上才能取他人之長補自身之短，才會在自我革新中增進創造力，迸射生命長青的技術活力，努力使裝配式建筑技術在國家振興的征程中創造最大的輝煌。