文 / 張 辛 劉國(guó)維 張慶陽(yáng)

德國(guó)統(tǒng)計(jì)局對(duì)裝配式建筑的定義是一座建筑當(dāng)其外墻或內(nèi)墻采用了樓層高度的或房間寬度的承重預(yù)制構(gòu)件時(shí)，稱為裝配式建筑。

德國(guó)是現(xiàn)代建筑工業(yè)化的先驅(qū)，也是世界上裝配化建筑發(fā)展最快的國(guó)家。近年來(lái)，德國(guó)提出零能耗的被動(dòng)式建筑。從大幅度的節(jié)能舉措到被動(dòng)式建筑，德國(guó)都采取了裝配式的住宅來(lái)實(shí)施，裝配式住宅與節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)相互之間充分融合。

德國(guó)裝配式住宅主要采用疊合板混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系，剪力墻板、梁、柱、樓板、內(nèi)隔墻板、外掛板、陽(yáng)臺(tái)板、空調(diào)板等構(gòu)件采用構(gòu)件預(yù)制與混凝土現(xiàn)澆相結(jié)合的建造方式。德國(guó)建筑業(yè)基于全綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈、環(huán)保與節(jié)能全系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展，正在重視裝配式住宅建筑工業(yè)化的產(chǎn)業(yè)組織、生產(chǎn)技術(shù)、管理維護(hù)與環(huán)保回收等環(huán)節(jié)進(jìn)一步優(yōu)化進(jìn)程。目前已發(fā)展成功系列化、標(biāo)準(zhǔn)化的高質(zhì)量節(jié)能的裝配式住宅生產(chǎn)體系，德國(guó)的住宅預(yù)制裝配式構(gòu)件比例已達(dá) 94．5%。

德國(guó)裝配式建筑發(fā)展概況

在1920年代以前，歐洲建筑通常呈現(xiàn)為傳統(tǒng)建筑形式，套用不同歷史時(shí)期形成的建筑樣式，此類建筑的特點(diǎn)是大量應(yīng)用裝飾構(gòu)件，需要大量人工勞動(dòng)和手工藝匠人的高水平技術(shù)。隨著歐洲國(guó)家邁入工業(yè)化和加快城市化進(jìn)程階段，農(nóng)村人口大量流向城市，需要在較短時(shí)間內(nèi)建造大量住宅辦公和廠房等建筑。標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制混凝土大板建造技術(shù)能夠縮短建造時(shí)間、降低造價(jià)因而首先應(yīng)運(yùn)而生。

與常規(guī)現(xiàn)澆加砌體建造方式相比，預(yù)制混凝土大板技術(shù)造價(jià)高，建筑缺少個(gè)性，難以滿足今天的社會(huì)審美要求，1990年以后基本不再使用。混凝土疊合墻板技術(shù)發(fā)展較快，應(yīng)用較多。

目前，德國(guó)的公共建筑、商業(yè)建筑、集合住宅項(xiàng)目大都因地制宜，根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，選擇現(xiàn)澆與預(yù)制構(gòu)件混合建造體系或鋼混結(jié)構(gòu)體系建設(shè)實(shí)施，并不追求高裝配率，而是通過策劃、設(shè)計(jì)、施工各個(gè)環(huán)節(jié)的精細(xì)化優(yōu)化過程，尋求項(xiàng)目的個(gè)性化、經(jīng)濟(jì)性、功能性和生態(tài)環(huán)保性能的綜合平衡。隨著建筑業(yè)工業(yè)化水平不斷提升，德國(guó)在建筑上采用工廠預(yù)制、現(xiàn)場(chǎng)安裝的建筑部品愈來(lái)愈多，占比也愈來(lái)愈大。

各種建筑技術(shù)、建筑工具的精細(xì)化不斷推動(dòng)行業(yè)發(fā)展進(jìn)步。小范圍有鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)裝配式技術(shù)體系的研發(fā)和實(shí)踐應(yīng)用。

小住宅建設(shè)方面裝配式建筑占比最高，2015年達(dá)到16%。2015年1月至7月，德國(guó)共有59752套獨(dú)棟或雙拼式住宅通過審批開工建設(shè)，其中預(yù)制裝配式建筑為8934套。在此期間，獨(dú)棟或雙拼式住宅新開工建設(shè)總量較去年同期增長(zhǎng)1．8%；而其中預(yù)制裝配式住宅同比增長(zhǎng)7．5%！這顯示出裝配式建筑受到市場(chǎng)的認(rèn)可和歡迎。

德國(guó)的裝配式住宅主要采用構(gòu)件裝配式與混凝土結(jié)構(gòu)，耐久性較好。德國(guó)是世界上建筑能耗降低幅度最快的國(guó)家，近幾年更是提出發(fā)展零能耗的被動(dòng)式建筑。強(qiáng)大的預(yù)制裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈：高校、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)研發(fā)提供技術(shù)支持。建筑、結(jié)構(gòu)、水暖電協(xié)作配套。施工企業(yè)與機(jī)械設(shè)備供應(yīng)商合作密切。機(jī)械設(shè)備、材料和物流先進(jìn)，擺脫了固定模數(shù)尺寸限制。

德國(guó)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)建造體系

德國(guó)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)三大建造體系為預(yù)制混凝土建造體系、預(yù)制混凝土疊合板體系、預(yù)制混凝土外墻體系。

預(yù)制混凝土建造體系

預(yù)制混凝土大板體系：雖然20世紀(jì)中葉以后德國(guó)有大量混凝土預(yù)制大板建造的居住區(qū)項(xiàng)目，但這類項(xiàng)目今天看來(lái)大部分不太受歡迎，預(yù)制混凝土大板建造技術(shù)在德國(guó)已遭拋棄，從1990年代以后基本沒有新建項(xiàng)目應(yīng)用。

取而代之的是追求個(gè)性化的設(shè)計(jì)，應(yīng)用現(xiàn)代化的環(huán)保、美觀、實(shí)用、耐久的綜合技術(shù)解決方案，滿足使用者的需求。通過精細(xì)化的設(shè)計(jì)，模數(shù)化設(shè)計(jì)，使大量建筑部品可以在工廠內(nèi)加工制作，并且不斷優(yōu)化技術(shù)體系，如可循環(huán)使用的模板技術(shù)，疊合樓板（免拆模板）技術(shù)、預(yù)制樓梯、多種復(fù)合預(yù)制外墻板。因地制宜，不追求高裝配率。

預(yù)制混凝土疊合板體系

德國(guó)大量的建筑是多層建筑?，F(xiàn)澆混凝土支模、拆模，表面處理等工作需要人工量大，費(fèi)用高，而混凝土預(yù)制疊合樓板、疊合墻體作為樓板、墻體的模板使用，結(jié)構(gòu)整體性好，混凝土表面平整度高，節(jié)省抹灰、打磨工序，相比預(yù)制混凝土實(shí)體樓板，疊合樓板質(zhì)量輕，節(jié)約運(yùn)輸和安裝成本，因而有一定市場(chǎng)。有資料顯示，混凝土疊合預(yù)制板體系在德國(guó)建筑中占比達(dá)到50%以上。采用這種裝配結(jié)構(gòu)體系，外立面形式比較靈活。由于德國(guó)強(qiáng)制要求的新保溫節(jié)能規(guī)范的實(shí)施，建筑保溫層厚度在20cm以上。從節(jié)約成本角度考慮，采用復(fù)合外墻外保溫系統(tǒng)配合涂料面層的建筑居多。

預(yù)制混凝土外墻體系

2012年在柏林落成的Tour Total大廈，代表了德國(guó)預(yù)制混凝土裝配式建筑的一個(gè)發(fā)展方向。該項(xiàng)目建筑面積約2．8萬(wàn)平米，高度68米。外墻面積約1萬(wàn)平米，由1395個(gè)、200多個(gè)不同種類、三維方向變化的混凝土預(yù)制構(gòu)件裝配而成。每個(gè)構(gòu)件高度7．35米，構(gòu)件誤差小于3mm，安裝縫誤差小于1．5mm。構(gòu)件由白色混凝土加入石材粉末顆粒澆鑄而成，精確、細(xì)致的構(gòu)件、三維方向微妙變化且富有雕塑感的預(yù)制件，使建筑顯得光影豐富、精致耐看。

德國(guó)預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建造體系

預(yù)制高層鋼結(jié)構(gòu)建造體系

高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑在德國(guó)建造量有限，大規(guī)模批量生產(chǎn)的技術(shù)體系幾乎沒有應(yīng)用市場(chǎng)。同時(shí)高層建筑多為商業(yè)或企業(yè)總部類建筑，業(yè)主對(duì)個(gè)性化和審美要求高，不接受同質(zhì)化、批量化、缺少個(gè)性的裝配式建筑。另一方面，近年來(lái)高層、超高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的承重鋼結(jié)構(gòu)以及為每個(gè)項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)的復(fù)雜精致的幕墻體系，都是采用工業(yè)化生產(chǎn)、到現(xiàn)場(chǎng)安裝的建造形式。因此，可以歸納到個(gè)性定制化裝配式建筑中。

法蘭克福德國(guó)商業(yè)銀行總部大樓是德國(guó)為數(shù)不多的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，其鋼制構(gòu)件和金屬玻璃幕墻采用工業(yè)化加工、現(xiàn)場(chǎng)安裝方式建造。

預(yù)制多層鋼結(jié)構(gòu)建造體系

漢諾威VGH保險(xiǎn)大樓采用一種模塊化、多層鋼結(jié)構(gòu)裝配式體系建造。由承重結(jié)構(gòu)、外墻、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和建筑設(shè)備組成?；緲?gòu)件：樓板5．00m×2．50m，厚度 20cm（可加長(zhǎng)到 10．00m），墻板 3．00m×1．25m，厚度15cm。樓板和墻板由U型鋼框架和梯形鋼板構(gòu)成，有表面防火板。樓面地面可采用架空雙層地面構(gòu)造。樓板和承重墻板之間采用螺栓固定，并用柔性材料隔絕固體傳聲，墻板之間可作窗、門、百葉等，非承重隔墻采用輕鋼龍骨石膏板墻體。

德國(guó)預(yù)制木結(jié)構(gòu)建造體系

木框板結(jié)構(gòu)

承重木框架與抗剪板體是木框板結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)?？蝮w采用實(shí)木，最好是構(gòu)造用全實(shí)木（KVH）形式。板材主要由木材或石膏板材料構(gòu)成。標(biāo)準(zhǔn)化的木截面和標(biāo)準(zhǔn)化的板材尺寸使加工生產(chǎn)和建造得到優(yōu)化。實(shí)木框架和板材有機(jī)組合，形成的墻壁、樓板和屋頂結(jié)構(gòu)體系，能夠有效地吸收和承載所有垂直和水平荷載。木框板結(jié)構(gòu)建筑自重輕，保溫層位于木框材料厚度之間，因而建筑顯得輕盈。

要達(dá)到被動(dòng)房的節(jié)能水平，需要增加外側(cè)或內(nèi)側(cè)保溫材料，這一步可以在工廠預(yù)先完成。外墻部分可以選擇裝飾木材面板、面磚或保溫層加涂料等形式。

木框架結(jié)構(gòu)

木框架結(jié)構(gòu)體系是指垂直承載的木制柱和水平承載的木制梁組成的木結(jié)構(gòu)體系。木材大多采用工程用高質(zhì)量的復(fù)合膠合木（Brettschichtholz），跨度可達(dá)5米。這種工程用復(fù)合膠合木，也被用來(lái)建造大跨度體育館等建筑。輔助性木結(jié)構(gòu)，如樓板次梁、檁條等則采用構(gòu)造用實(shí)木。用木框架結(jié)構(gòu)體系建造的房屋，其外墻板也具有保溫隔熱層，隔蒸汽層和氣密層，但木框架結(jié)構(gòu)體系中的內(nèi)外墻板不承擔(dān)任何結(jié)構(gòu)作用。建筑物的抗剪由木制、鋼制斜撐或剛性樓梯間承擔(dān)。由于墻體是填充性構(gòu)件，因而墻體可隨意布置并在未來(lái)輕松更改，樓板也可方便設(shè)置挑空構(gòu)造。建筑內(nèi)部空間靈活流動(dòng)，開窗位置與面積靈活，采光和景觀好。

層壓實(shí)木板材結(jié)構(gòu)

層壓實(shí)木板材結(jié)構(gòu)建筑近十年來(lái)得到快速發(fā)展。實(shí)木板材結(jié)構(gòu)采用交叉層壓木材，有很好的結(jié)構(gòu)承載性能，可以加工制成樓板、墻體、屋面板?，F(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)控制切割機(jī)床，能夠輕松切割出任何需要的洞口和形狀。層壓實(shí)木板材結(jié)構(gòu)不受建筑模數(shù)限制，可以創(chuàng)造出獨(dú)特的、純凈的空間，受到建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和業(yè)主的青睞。層壓實(shí)木板材結(jié)構(gòu)，同以上兩種木結(jié)構(gòu)形式一樣，可以在工廠加工預(yù)制，到現(xiàn)場(chǎng)組裝。

德國(guó)裝配式房屋建造舉例

先把材料在標(biāo)準(zhǔn)化的工廠里完成，再運(yùn)到工地里，像搭積木似地進(jìn)行拼裝。

地基基坑壓實(shí)整平以后，地下室底板位置首先鋪設(shè)一層擠塑XPS聚苯乙烯泡沫保溫板，然后再鋪設(shè)一層防水隔潮卷材，上部墊支雙層雙向鋼筋網(wǎng)。施工現(xiàn)場(chǎng)地下室基礎(chǔ)底板現(xiàn)場(chǎng)澆注混凝土，施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土輸送車向輸送泵添加混凝土。大板使用雙層空腔預(yù)制鋼筋混凝土墻體大板，圍護(hù)地下室墻體。工廠生產(chǎn)預(yù)制木結(jié)構(gòu)墻體大板，吊裝搭建。預(yù)制裝配式獨(dú)立住宅內(nèi)部，現(xiàn)場(chǎng)施工；預(yù)制裝配式獨(dú)立住宅屋頂結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)施工。

如上圖所示的一棟獨(dú)立別墅，6周左右就可以建設(shè)完成。