BIM建筑网建筑工业化是减少材料浪费和施工对环境影响的重要方法[1],也是实现绿色建筑规模化建设的重要途径.2013年国家发展改革委丶住房城乡建设部制订《绿色建筑行动方案》,将推动建筑工业化作为开展绿色建筑行动一项重要内容[2].香港地区自1990年以来便在公共房屋发展项目中广泛应用预制楼梯丶楼板以及其他预制构件;机械化的施工技术和预制构件的使用有助於提高建造质量,减少劳动力密集的现场作业和建筑废物的产生[3].本文阐述了香港建筑工业化进程,并在此基础上分析并总结了其发展经验,旨在思考香港建筑工业化发展的优势,为我国其他城市和地区探索及发展建筑工业化提供参考和借鉴.
1. 绿色建筑评价中有关建筑工业化的内容
1.1 国家绿色建筑评价标准
我国最新的《绿色建筑评价标准》GB/T 50378-2014由节地与室外环境丶节能与能源利用丶节水与水资源利用丶节材与材料资源利用丶室内环境质量丶施工管理和运营管理7类指标组成.与2006版的《绿标》相比,2014版《绿标》在节材与材料资源利用指标中新增了对预制构件用量的要求,明确鼓励采用建筑工业化方式生产的预制构件设计.
其中”预制构件”包括各种结构构件和非结构构件,如预制梁丶预制柱丶预制墙板丶预制阳台板丶预制楼梯丶雨棚丶栏杆等.在保证安全的前提下,使用工厂化生产方式生产的预制构件,既能减少材料浪费,又能减少施工对环境的影响,同时可为将来建筑拆除後构建的替换和再利用创造条件.此外,还有一条新增加的评价指标是鼓励采用系列化整体化定型设计的厨房和卫浴间,将预制技术从建筑构件延伸到装饰构件.
1.2 香港建筑环境评估标准BEAM Plus
早在1996年,香港环保建筑协会HK-BEAM Society推出了《HK-BEAM香港建筑环境评估法》.2004年,HK-BEAM推出了第二版,并在此版本中首次加入采用预制技术的要求.2010年,第三版推出,更名为《BEAM Plus香港建筑环境评估标准》.
该评估方法从场地丶材料丶能源丶用水和室内环境质量五大指标对建筑全生命周内的性能进行综合评价.其中材料指标中有关於预制件的条文规定,鼓励建筑的外立面丶楼梯丶楼板丶阳台/设备平台丶女儿墙丶建筑廊桥面板丶人行天桥等采用预制技术,当上述建筑部件的总预制重量或体积占上述建筑部件的总重量或总体积达20%,得1分,达40%,得2分.
从上述分析可以发现,早在十年前香港便在绿色建筑评价中考虑了建筑工业化的因素.然而,香港的预制技术的发展,早在1960年代就在公共房屋中试验应用.因此,本文主要以香港公共房屋的发展为主线,对香港工业化的发展进程进行回顾和分析,试图总结出一些发展经验.
2. 香港公共房屋的建筑工业化发展进程
2.1 公共房屋的发展
香港的建筑工业化起源於20世纪50年代的公共房屋(下简称:公屋)建设[4].1953年12月,石硖尾寮屋区发生火灾,焚烧6小时,5万多居民一夜间失去家园.港英政府为安置灾民,便在原地即时兴建多幢两层高房作临时安置,并成立了半独立的屋宇建设委员会, 着手兴建廉租房,为低收入的家庭提供基本设备齐全的房屋居住.1973年,重组原来负责公共房屋的多个机构,成立了香港房屋委员会(下简称:房委会),以推动香港的公屋计划,达至政府的政策目标.政府又将徙置事务处和市政事务署辖下的屋宇建设处合并成为房屋署,作为房委会的执行机关.为了快速解决居住问题,加快公屋的建造速度丶有效控制公屋建设的品质及成本,房委会在每一个发展阶段,都推出几种标准大厦设计(见表1).公屋类型演变的过程促成了香港住宅设计的标准化,从而推动了施工机械装配化,为促进香港建筑工业化发展打下了基础.
2.1.1 徙置大厦建设阶段(1953~1972年)
从1953年到1972年,总共设计了六种不同类型的标准层平面.从最早期的「第一型」公屋是平面呈H型的六至七层的板式住宅,以周边的通廊围绕住房单元,公共卫生间和厨房位於连接处的结构;「第二型」在「第一型」基础上增加了垂直面,呈”日”型;到平面呈L型的「第三型」开始使用中央走廊来连接每层的单元,同时每个住宅单元也有了自用的厨房和洗手间.
1965年,徙置大厦向高空发展,设施逐步改善;由「第四型」徙置大厦开始,单位内设有独立卫生间和露台以及电梯.公共屋邨住户人口达一百万.「第五型」徙置大厦设计上较前一型类似,但是走廊更加宽阔,单位面积选择更多.
1970年开始兴建「第六型」徙置大厦, 楼高8或16层,整幢楼宇比「第四型」和「第五型」更长,最大单位面积也有大幅增加.
20世纪公屋大厦的发展历程(表一)
2.1.2 十年建屋计划阶段(1973~1987年)
1972年,政府宣布目标是在1973~1982年十年间为180万人提供有独立设施的居所的《十年建屋计划》.这个时期,标准化设计从「双塔型」大厦逐步发展到「Y型」大厦.1982年,政府宣布将《十年建屋计划》延长五年至1987年.
「双塔型」大厦分为两部分,高座和低座;居住单元位於长方形的四边,而楼宇中央是空的.「Y型」大厦分三座,中间为升降机.
2.1.3 标准化设计成熟阶段(1988~2001年)
1987年,政府发表《长远房屋策略》,制订1987年至2001年香港的房屋政策纲领.此阶段推出了和谐式和康和式标准设计,其规划运用了模块丶组件的模式,设计采用构件组合及尺寸配合的新概念,房间的尺寸相互配合,部分主要的建筑构件尺寸划一.这样,可使构件在工厂大量生产,而质量亦有较大改进.从此,香港公屋的标准化设计使得施工可以预制装配化,进而推动了香港建筑工业化的发展.
1992年首批「和谐式」大厦落成,标志着新一代的公屋设计[5].「和谐式」公屋是以模块作为住宅的基本单位,共拥有四种基本模块,包括一个”核模块”和三个附加模块,并通过模块的组合,形成系列化丶多样化的套型.康和式公屋是在和谐式公屋的基础上不断改进的结果,在面积标准上有所提高,在户型布局上,空间动静分区,功能配置更加合理,在建造中也同样大量使用预制构件.
2.1.4 因地制宜设计阶段(2000年至今)
2000年开始,房委会逐步采用了”因地制宜”的设计概念[6],即制定若干标准户型在根据每个项目的地理环境丶地区特色和居民需要等具体情况将标准户型予以组合,增加户型多样性,以充分提高土地的利用效率[7].而2004年起,将微气候的研究成果应用到公屋设计中,并运用了天然采光和自然通风等被动设计方法,绿色建筑设计理念开始引入到公屋的发展当中.
2.2 公共房屋的建筑工业化进程
2.2.1 初期:简单的预制构件
20世纪60年代,房委会试验性地采用预制方法建造徙置大厦.最先放到工地外预制的是洗手盆和厨房的灶台.为保证质量,房委会对灶台设计了专门的试验标准,要求模拟住户切菜所用力度冲击多少次後灶台外表不产生裂缝.洗手盆原来在金属盆的外面全部用普通混凝土包裹,後来改用陶粒和珍珠岩配制的轻混凝土,大大减轻了部件的重量.这两个小部件改为装配式後,不但质量得以保证,而且施工速度加快了,现场产生的建筑垃圾也减少了,预制化尝试得到了初步的成功[9].
2.2.2 进阶:楼梯段和内外墙板的预制化
20世纪90年代,「和谐式」的公屋标准化设计已经成熟,设计采用构件组合及尺寸配合的新概念,结构上是筒式结构加剪力墙,现浇混凝土不但费工费时,而且质量难以控制.相比之下, 预制化有显着的优越性.房委会决定进一步推广预制工业化施工方法,提出把最费工的楼梯段预制化.其後又建议推行更大尺寸的房屋预制部件,在公屋招标时提出放弃原来内隔墙用小块砖砌筑的方法,改用整层高的预制墙板[9].
内墙板的成功应用与外墙板的工厂化生产,这也是得益於设计的标准化.筒式结构的”和谐式”设计成功定型,外墙板不承重,完全可以做悬挂式,再加上规格减少,就凸显了预制化的优越性.原来外墙采用现浇混凝土施工,预留洞口後安装窗框, 洞口与窗框间的缝隙用砂浆填补.由於现场难以控制质量,砂浆填入的深度或密实度不够, 台风肆虐的季节容易造成雨水渗漏.使用预制外墙板,窗框直接在预制厂浇筑在混凝土内, 避免了後填缝的弊病.同时外墙的瓷砖饰面也在预制厂内做好,质量得到保证,减少了高层建筑外饰面砖脱落事故.
2001年,香港建造业检讨委员会发布了题为《为卓越而建造》的报告,指出为提高质量控制和减少建筑废物的产生而推广预制部件.同时,自2001年,房屋署通过《联合作业备考1,2》(JPN 1&2),发布了激励措施(采用预制外墙的建筑给予容积率奖励),鼓励了绿色建造技术和预制部件的应用[10, 11].
政府於2005年开始征收建筑废物处置费,为了处理施工现场的建筑垃圾,建筑公司除了支付运输费,还要缴纳每吨125港元的处置费.该政策使建筑承建商不得不走环保丶资源节约的道路,减少由於传统的建筑模式下产生的建筑废物,采用工厂预制的模式,并且在施工现场回收可回收的建筑废物.实施征费後,建筑废物量与2005年相比显着减少了约37%.建筑废物处置费的执行从政策层面推动了香港建筑工业化和绿色施工的发展[12].
2.2.3 突破:结构构件和三维立体化预制
21世纪初,房委会管理层全力支持,成立项目组,联同香港学术机构和顾问工程公司,与预制组建供货商和承建商等业内持份者展开合作,进行一系列的研究丶工程试验和模拟制作,成功研发了一套”新型预制件组合建筑法”,包含两项创新的预制技术:首先是预制结构剪力墙,反映预制技术从次要结构进展至主要结构;其次是大型立体预制组件,反映预制技术从传统平面进展至立体预制.2008年3月,房委会完成葵涌工厂大厦重建项目,在两幢楼高41层的住宅大厦实施新的预制组件建筑方法.结果表明,每幢大厦预制组件所用的混凝土量,从20%大幅增加至60%,涉及约10,000件预制构件.也就是说,组合式单位大部分组件都是预制的,即预制组件不但包括面墙和楼板,还包括结构横墙和立体浴室.房委会公屋发展项目所汲取宝贵的预制知识和经验,己成为业内可持续建造的首要推动力[13].
3. 香港建筑工业化发展特点和经验
3.1 公共房屋的发展
政府的积极作为对推动香港建筑工业化的作用非常明显.香港房屋委员会是香港最大的房屋建设单位,从规划设计到房屋分配和管理都进行统一安排,在推动建筑工业化发展过程建筑工业化中制定了详细的行业规范和激励政策推广预制技术的使用,坚持推行设计标准化丶构配件生产工厂化丶施工机械化.
一方面,持续推行在所有项目的设计上尽量使用预制构件[14],且制定了行业规范.房委会制定有多项规定令新建筑丶拆卸丶打桩及土木工程项目的承建商提高施工期间的环保工作成效,包含使用预制混凝土组件,所有打桩及建筑工地使用预制混凝土板作硬地施工.
另一方面,制定配套政策提高开发商转变传统建筑方式的积极性.香港特别行政区对於使用非结构预制外墙实施豁免建筑面积,这一政策可使可售建筑面积便可增加约4%,开发商可以得到相应成本补偿[12].
3.2 预制技术创新
房委会不断探索和创新预制技术,积极研究并拓展预制技术的适用范围[15],保障建筑工业化又好又快地发展.目前,已采用的预制组件包括预制楼梯丶预制外墙丶预制横梁丶预制厕所丶预制厨房丶预制楼面板丶预制内墙丶预制沙井丶预制天台护墙丶预制电线井丶预制垃圾槽及排水渠道等.在具体项目中,根据需要,房委会成立项目专组,学习海外经验和知识,联同本港学术机构和顾问工程公司,与预制组件供货商丶承建商等业内持份者合作,展开多轮讨论和会议,并进行一系列研究丶工地试验和模拟制作,为求突破创新预制技术,总结预制知识和经验,并在後面的公屋项目中实践创新的预制技术,使建筑达到更多可持续性优点.
3.3 市场需求推动
由於政府的推动,公屋建造强制性使用预制外墙[16],使得预制构件规模化生产成为可能,市场不断发展并扩大,吸引厂商投资办厂,增加预制构件的产量和效益,反过来进一步推动建筑工业化的发展.
3.4 技术标准支持
香港工业化的快速发展离不开从建筑的设计丶生产丶施工丶验收环节的完整的技术标准体系.屋宇署於2003年向专业人士及业界从业员发出《预制混凝土建造作业守则》,这份作业守则在设计丶建造和质量管制方面,对预制混凝土建筑方法提供最实用的指引,推动楼宇环保建设.政府还采取了一系列质量保障措施,包括:所有生产厂家必须通过ISO质量保证体系认可,使用的配套材料必须经过认证,内墙板的生产和安装由同一家分包商负责,厂家对工地负责的是最後的墙体,而不是送交的墙板等,最终取得了较好的效果.
4. 小结
香港特别行政区政府从”软实力”和”硬实力”两方面为香港建筑建筑工业化的发展做出很大贡献.”软实力”体现在政府制定各项行业规范和配套激励政策,”硬实力”体现在预制技术的突破和创新以及标准体系的研发.正是因为香港房屋委员会坚持推行设计标准化丶构配件生产工厂化丶施工机械化,使发展商丶建筑商和生产企业能够一起不断推进建筑工业化的发展.
wx851337014 3个月前 (10-01)说：
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