新型工業化建造下裝配式住宅技術標準體系的構建與展望

1 概述

隨著可持續理念的深入與住宅產業化的升級，發展新型生產建造方式，建立住宅產業現代化的新型建造體系，已成為當前我國住宅建設的迫切需要，其包含建筑主體及內裝體的設計標準化、生產工廠化、裝修一體化、施工裝配化、管理信息化和運維智能化等特征，并通過體系的集成、靈活的空間構成、優良的部品部件，為社會提供優質資產及產業鏈支撐，實現可持續發展[1]。為此，國家高度重視工業化裝配式技術在住宅領域的應用與推廣，2016 年—2017 年，國務院辦公廳先后印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》（國辦發〔2016〕71 號）、《關于促進建筑業持續健康發展的意見》（國辦發〔2017〕19 號），明確了要促進裝配式建筑的全面發展。為了進一步貫徹落實該目標，住房和城鄉建設部隨后制定了《“十三五”裝配式建筑行動方案》以及《建筑業發展“十三五”規劃》，旨在通過對階段性工作目標及重點任務的拆解，推動住宅產業的現代化轉型，在規劃中提出了市場規模、產業結構調整、技術進步、建筑節能及綠色建筑、建筑市場監管、質量安全監管六大發展目標[2]，同時，在行動方案中也將健全標準體系、完善技術體系作為重點任務。

在國家政策的引導與支持下，“十三五”期間，一方面，我國裝配式建筑建設規模不斷擴大，根據住建部的統計數據，2015 年—2019 年，全國新建裝配式建筑面積呈逐年遞增的趨勢（圖1）；另一方面，對高質量建設水平的追求離不開標準的約束與監督，從工業化裝配式住宅規范標準制定的整體情況來看，近年來成果顯著，從國家標準到行業標準，涵蓋了設計、生產、施工建造等不同角度（表1）。然而在快速推進的同時，還需清楚地認識到，目前我國仍處于住宅產業化轉型的關鍵時期，對于現階段所取得的建設成效、經驗教訓應進行及時地總結與提煉，對于未來發展方向應有所規劃。

基于此，為了歸納總結近5 年工業化裝配式住宅設計與建設成效，研究以現行的國家裝配式建筑技術標準為切入點，以工業化裝配式住宅設計、生產、建設與維護管理全過程中的各個環節為線索，從標準化設計、工廠化生產、一體化裝修、裝配化施工、信息化管理和智能化運維這六個方面進行分析、研究與梳理，明確相關規范標準在現實中的貫徹與實施現狀，為未來標準的制定與優化，提供方向性的參考。

2 標準化設計

工業化裝配式住宅與傳統住宅設計在方法和內容上均有明顯的不同，其強調建筑、結構、機電設備、室內裝修等專業間的協同合作，并且滲透到整個產業鏈的各個環節之中。其中，標準化與一體化設計是實施工業化建造的有效手段，也是實現建筑適應性、多樣性以及可持續發展目標的重要條件[3]。在本文研究范圍內的三本技術標準中，與設計相關的條文數量占有相當的比例（35%～43%），這在一定程度上反映出設計環節在整個住宅產業鏈中的受重視程度（圖2）。

圖1 2015 年—2019 年全國新建裝配式建筑面積情況

圖2 標準中各類占比情況

表1 現行工業化裝配式住宅相關國家與行業標準

從類別構成來看，三本技術標準分別從建筑設計、結構體與主體部件、內裝體與內裝部品、圍護結構以及設備管線等方面進行了設計相關的規定和約束，特別是結構部分，從占比到具體內容都逐漸向體系化發展，并且能夠體現出不同結構之間的差異性（圖3）。

進一步內容細分可以發現，除了主要的結構體與內裝體設計規定外，標準中還包含針對設計協同、模數協調這類總體原則，以及接口與連接的內容，例如，受到裝配式木結構建筑的結構特性影響，著重對木組件連接設計進行了強調（圖4）。但在內裝部分，仍有待加強條文約束的范圍和力度，例如，可逐步完善部品之間的連接設計要求，并適當體現不同結構建筑在內裝設計中的差異性特點。

3 工廠化生產

工業化裝配式住宅是以工業化生產為基礎的新型建造體系，通過大量使用通用部件部品，實現住宅產品批量化生產的集成建造，因此，工廠化生產是整個住宅產業鏈得以建立的關鍵[3]。在本文的研究范圍內，生產環節的內容占比在9%～17%之間（圖2）。從工廠化生產的對象來看，主要包括預制構件及部品兩方面，這里的預制構件指的是在工廠或現場預先生產制作完成，構成建筑結構系統的結構構件及其他構件；而部品指的是由工廠生產，構成外圍護系統、設備與管線系統、內裝系統的建筑單一產品或復合產品組裝而成的功能單元[4]。

以此為依據進行分類比較可以發現：在《混凝土》和《木結構》中，生產部分的規定以結構預制構件為主，分別占87% 和77%，其中，詳細規定了構件的材料、模具、制作工藝等，內容較為完整全面；相比之下，《鋼結構》在生產中對于部品更為重視，相關條文占比超過了50%，但內容上仍以整體性及外圍護部品的相關規定為主，有待進行系統化完善（圖5）。

圖3 設計相關內容的組成與各標準中的分布

圖4 設計相關內容的細分與比較

圖5 生產相關內容在標準中的占比情況

對照具體內容來看，以目前裝配式住宅建造中最常見的混凝土結構類型為例，技術標準中與預制構件和部品生產相關的條文大致可以從材料模具、生產工藝和運輸儲存三個方面進行分類（表2）。相比之下，其在預制構件生產方面進行了更為詳細、深入的規定，例如，包含具體的材料要求（條文9.2.18）、模具的固定方式（條文9.3.2）、生產工藝做法及尺寸要求（條文9.6.5）、運輸儲藏過程中的防護措施（條文9.8.4）等；在部品生產方面，同樣也進行了三個方面的規定，但在深度上與前者有一定的差距，可考慮逐步完善重點內裝集成部品，如：整體衛浴，整體廚房在材料、模具、工藝方面的具體做法要求。

4 一體化裝修及裝配化施工

工業化裝配式住宅的裝修施工方式與傳統住宅相比發生了根本性的轉變，通過采用干式工法作業，解決了傳統濕作業方式中施工精度低、工序復雜、施工周期長、質量參差不齊等問題，有助于提升建設的精度、效率、建筑質量以及空間舒適度[5]。在研究范圍內的技術標準中，關于裝修與施工的條文內容占比僅次于設計相關條文，其中，《鋼結構》《混凝土》和《木結構》依次占33%、20%和13%（圖2），這在一定程度上反映出一體化裝修與裝配化施工是工業化裝配式住宅建設過程中的核心，也是重點難點問題。

表2 生產相關條文舉例

圖6 裝修與施工相關內容的組成與各標準中的分布

圖7 裝修與施工相關內容中內裝體部分的細分與比較

在內容的類別構成上，關于主體結構部分的施工安裝要求依然是各個標準的集中關注點，特別是在《混凝土》中，對結構體及其主體部件的施工規定條文比例遠高于其它。同時，比較而言，《混凝土》對施工各階段的規定更為全面，其余兩本標準均存在一定的缺項問題，例如《鋼結構》缺少對施工準備的規定，而《木結構》在內裝、圍護結構以及設備管線部分均缺少施工階段的具體規定（圖6）。

進一步內容細分可以發現，《木結構》主要從安裝準備和主體結構安裝兩部分進行了規定；《混凝土》則著重在主體結構、公共部分設備管線、圍護結構方面進行了強調，另外，在內裝部分主要對吊頂、架空地板的安裝進行了規定，但在整體廚衛這類工業化模塊部品的施工安裝上仍欠缺一些限定；《鋼結構》在內裝方面對架空地板、整體廚衛均有相關說明，例如：針對整體衛浴提出了防水要求（條文7.5.9），針對整體廚房作出了櫥柜、油煙設備等方面的要求（條文7.5.10）（圖7、表3），但在部品之間、部品與設備管線間的連接方面仍應重視具體的施工流程、操作要點，以避免產生因施工人員水平有限所帶來的質量問題。

表3 內裝修與施工相關條文舉例

5 信息化管理和智能化運維

信息化管理與智能化運維是貫穿在建筑設計、部品部件生產、裝修與施工安裝、后期維護等階段的全過程系統，結合建筑信息模型技術，可以提高各專業間的協同配合程度及效率，合理有效的信息管理系統可以幫助工業化裝配式住宅保證耐久性和長期優良品質[3]。在研究范圍內的技術標準中，相關條文占比在5%～13%之間（圖2）。

在內容構成上，除整體性規定外，可以按照建設階段分為建筑設計、生產運輸、施工安裝、后期維護等幾個方面，分別進行歸類統計后得到各標準中不同階段管理和運維部分的規定情況（圖8）。結果顯示，三本技術標準均有不同方向的側重，《鋼結構》和《木結構》集中于后期維護方面，這部分的條文單獨成章，約占60%～70%；《混凝土》則著重對生產運輸階段的管理和維護進行了說明，同樣也達到了60%左右；另外，三者在建筑設計、施工安裝階段管理方面的規定均有待補充。

進一步對照條文內容可以發現，在建筑設計階段，主要強調了要進行各專業的協同設計；在生產運輸和施工安裝方面，對生產技術方案的制定以及質量監控和留底進行了規定；在使用維護階段，則包括了檢查的項目、方式、頻率和個別情況的對應等（表4）。各階段中均提到了要采用建筑信息模型技術進行管理，但仍需要進一步明確各階段管理應如何實施和銜接；其次，對于設計施工圖紙的深化程度需給出統一標準，以避免設計與生產施工交接過程中出現偏差；后期維護方面，根據構件和部品種類的不同，其耐用年限也有所不同，需根據耐用年限的不同，建立長短期結合的維護管理計劃；最后，僅《鋼結構》中規定了“應對裝配式鋼結構建筑的現場施工人員進行相應專業的培訓”（條文7.1.7），而關于人員培訓管理更為具體的說明和要求有待完善。

圖8 管理和運維相關內容的組成與各標準中的分布

6 成效總結與實踐現狀

從2017 年至今，相關標準的發布對于住宅產業現代化建設顯示出積極的推動作用，也促進了各地相應政策的出臺、實際項目的落成與推廣，有助于實現裝配式住宅的蓬勃發展。其中，京津冀、長三角、珠三角三大城市群作為重點推進地區，2019 年新開工裝配式建筑面積占全國的47%（《住建部裝配式建筑發展情況報告》）。以主要城市上海、北京、深圳為例，各地通過一系列政策文件進行規劃引導，如：上海通過《上海市住房發展“十三五”規劃》積極推進全裝修住宅，鼓勵“大開間”住宅設計理念；北京、深圳也在規劃中制定了工作目標，進一步擴大裝配式建筑的應用范圍與建筑類型。而在建設環節，各地發布的地方標準對從設計到管理全過程的各個階段進行了約束和限定（表5）。

另外，通過對專業人士進行的調研訪談發現，目前裝配式建筑建設過程中仍存在一些問題有待解決，而提升標準體系的全面性、有效性和可操作性將有助于改善現狀中的薄弱點。

（1）在標準化設計方面，仍存在著設計方法與工業化建造理念不匹配、思路有待轉變的問題，部分設計概念、造型并不符合裝配式建造特點，特殊的建筑和構件形態在生產中的可操作性低，精度與質量無法達到要求。

表4 管理和運維相關條文舉例

表5 部分省市工業化裝配式建筑相關政策及標準

（2）在工廠化生產方面，如今大部分的生產仍集中在預制構件部分，而部品的標準化、模數化程度以及產能方面都有待提升，較多的異形構件影響了模具的重復使用率。同時，不同企業之間的標準不統一，難以協調，也使得部品之間不存在可替代性，這都將導致生產成本增加、生產效率降低。

（3）在裝配化施工與裝修方面，目前，工業化裝配式住宅建設中的施工人員專業程度較低，安裝經驗不足，當相關內容的規定不夠具體時，施工人員將無法較好地理解干式工法的流程和要點，從而導致安裝上的疏漏，特別是連接部分，例如，在上下層、墻與墻接縫以及部品之間容易出現縫隙、漏水等不該出現的質量問題。

（4）在信息化管理與運維方面，目前，大多數工業化裝配式建筑的建設及管理流程仍然以傳統模式進行，各單位（材料供應廠家、生產廠、設計部門、總包單位等）沒有及時介入到項目當中，溝通協調的流程過于繁雜，周期及各種信息傳遞路徑過長，節點過多，導致不必要的衰減和偏差的概率增加，損耗和成本也相應上升。

7 結語

通過研究發現，我國現行的裝配式建筑技術標準對建筑設計、生產、建造及管理的全過程進行了規范與指導，切實有效地推動了新型生產建造方式在住宅領域的應用，然而，現狀所反映出的問題也不容忽視。為此，住房和城鄉建設部等9 部門于2020年8 月聯合印發了《關于加快新型建筑工業化發展的若干意見》，以新型建筑工業化為目標，提出了涵蓋設計、生產、施工、管理等方面的指導意見，從頂層設計的角度為未來指明了發展方向，也為今后標準的制定提供了方向性的參考。

從體系構建來看，要建立我國新型工業化建造體系，不僅要從頂層設計的角度去認識，更要著手建立健全的、以新型生產建造方式為中心的標準體系構架，圍繞標準化設計、工廠化生產、一體化裝修、裝配化施工、信息化管理和智能化運維進行補充與調整細化，逐步完善標準體系中的各組成部分，使其得以涵蓋不同類型建筑在各環節的具體要求。

從產業建設來看，住宅建筑生產產業鏈的建立仍是未來發展的重點，這就需要進一步補充完善對內裝及部品方面的規定，逐步形成標準化、系列化的部品體系，并將規定細化到具體部品部件的設計及施工工藝等方面；補充建立結構體與內裝體之間的連接系統，囊括結構、內裝與部品之間的接口與連接，明確其在設計、施工安裝及后期維護等方面具體、有效、可實施的規定要求。

另外，目前我國裝配式住宅，無論是建筑設計階段還是部品生產階段，都仍需提升標準化、模塊化程度，應將模數協調有關規定具體落實到每個環節，從根本上改變傳統設計與生產思路。最后，應建立統一標準的管理與監督機制，推廣建筑信息模型（BIM）技術的應用，明確各專業在各階段的具體責任，加強相關人員的專業培訓，保證住宅建設的品質與效率。

總之，只有通過建立和健全工業化裝配式住宅的規范標準體系，才能夠更為準確、有效地指導高質量的住宅建設，才能夠真正實現住宅產業的升級轉型。