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昊磐节能|百年经验!德国装配式建筑发展深度分析
浏览: 发布日期:2017-08-16

目前,大力发展装配式建筑已经成为我国推动建筑业转型升级的重大战略。鉴于目前我国装配式建筑还处于试点示范到全面推广的过渡阶段,发展过程中还存在一些技术问题有待进一步研究解决;而德国装配式建筑标准规范体系较完善,技术水平也较先进,可供我国装配式建筑研究和实施提供借鉴,洲联五合副总裁卢求先生特撰文《德国装配式建筑发展及经验借鉴》,全面深入先容德国装配式建筑的政策、标准、技术体系、相关统计数据及经验教训,为中国装配式建筑发展提供借鉴,供广大从业者参考。

  本文共分6章,限于篇幅,本网特分为三篇全文转载,具体如下:

   1.百年经验!德国装配式建筑发展深度分析,先容第1~3章内容:主要包括德国装配式建筑发展概述;德国装配式建筑政策措施、发展建设研究;德国装配式建筑标准规范研究。

   2.欧洲典范!最全的德国装配式建筑技术体系研究,先容第4章内容,德国不同类型装配式建筑技术体系研究。

   3.深度思考!德国装配式建筑发展数据及经验教训,先容第5~6章内容:德国装配式建筑相关统计数字、德国装配式建筑的发展对中国的借鉴作用。

  1. 德国装配式建筑发展概述

  1.1 德国装配式建筑的起源

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

  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。

  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引导下,建设大规模居住区,促进了建筑工业化的应用。

  1920年代以前,欧洲建筑通常呈现为传统建筑形式,套用不同历史时期形成的建筑样式,此类建筑的特点是大量应用装饰构件,需要大量人工劳动和手工艺匠人的高水平技术。随着欧洲国家迈入工业化和城市化进程,农村人口大量流向城市,需要在较短时间内建造大量住宅办公和厂房等建筑。标准化、预制混凝土大板建造技术能够缩短建造时间、降低造价因而首先应运而生。

  德国最早的预制混凝土板式建筑是1926-1930年间在柏林利希藤伯格-弗里德希菲尔德(Berlin-Lichtenberg, Friedrichsfelde)建造的战争伤残军人住宅区。该项目共有138套住宅,为2~3层楼建筑。如今该项目的名称是施普朗曼(Splanemann)居住区。该项目采用现场预制混凝土多层复合板材构件,构件最大质量达到7t


  01 德国最早的预制混凝土建筑-—

  柏林施普朗曼居住小区

  1.2 二次大战后德国大规模装配式住宅建设

  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技术建造了大量住宅建筑。这些大板建筑为解决当年住宅紧缺问题做出了巨大贡献,但今天这些大板建筑不再受欢迎,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。

  1.3德国目前装配式建筑发展概述

  与常规现浇加砌体建造方式相比,预制混凝土大板技术造价高,建筑缺少个性,难以满足今天的社会审美要求,1990年以后基本不再使用。混凝土叠合墙板技术发展较快,应用较多。

  目前,德国的公共建筑、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,德国在建筑上采用工厂预制、现场安装的建筑部品愈来愈多,占比也愈来愈大。

  各种建筑技术、建筑工具的精细化不断发展进步。小范围有钢结构、混凝土结构、木结构装配式技术体系的研发和实践应用。

  小住宅建设方面,装配式建筑占比最高,2015年达到16% 20151~7月开工建设的住宅中,预制装配式建筑为8934套。这一期间独栋或双拼式住宅新开工建设总量较2014年同期增长1.8%;而预制装配式住宅同比增长7.5%!显示出在这一领域装配式建筑受到市场的认可和欢迎。


  02 德国各州2015年预制装配式小住宅(独栋和双拼)在新建建筑中所占比例,总体平均达到16%左右

   单层工业厂房采用预制钢结构或预制混凝土结构在造价和缩短施工周期方面有明显优势,因而一直得到较多应用。

  2. 德国装配式建筑的政策措施、发展建设研究

  德国预制装配式建筑发展过程中,规模最大、最有影响力当属预制混凝土大板建筑。

  2.1原东德地区的预制混凝土大板建造技术应用

  由于二战后需要在短期内建设大量住宅,东德地区1953年在柏林约翰尼斯塔(Johannisthal)进行了预制混凝土大板建造技术的第一次尝试。1957年在浩耶斯韦达市(Hoyerswerda)的建设中第一次大规模采用预制混凝土构件施工。此后,东德用预制混凝土大板技术,大量建造预制板式居住区(Plattenbausiedlungen)。预制混凝土大板住宅的建筑风格深受包豪斯理论影响。


  03 哈勒新城大板住宅


  04 哈勒新城大板住宅,左侧是改造更新后的建筑


  05 哈勒新城大板住宅


  06 柏林亚历山大广场大板住宅


  07 柏林住宅整体单元吊装施工


  08 德累斯顿大板住宅

  1972-1990年,东德地区开展大规模住宅建设,并完成300万套住宅确定为重要政治目标,预制混凝土大板技术体系成为最重要的建造方式。这期间用混凝土大板建筑建造了大量大规模住区、城区,如10万人口规模的哈勒新城(Halle-Neustadt)。在1972-1990年大规模住宅建设期间,东德地区新建、改建共300万套住宅,其中180-190万套用混凝土大板建造,占比达到60%以上,如果每套建筑按平均60平米计算,预制大板住宅面积在1.1亿平米以上。东柏林地区1963-1990 年间共新建住宅27.3万套,其中大板式住宅占比达到93%(数据来源:Die »Lösung der Wohnungsfrage« 编辑Dieter Hanauske)。

  住宅建设工程耗费了东德大量财政收入。为节约建造成本和快速建设,设计开发出不同系列厂品,如Q3A, QX, QP, P2系列。预制混凝土大板住宅项目大量重复使用同样户型、类似的立面设计。大板建筑规划形态僵硬、缺少变化,在老城区通常采用推倒重建模式,破坏了原有城市肌理。


  09 东德预制装配式建筑构件运输


  10 1973年在新布兰登堡伊斯特城

  原东德地区首个应用WBS70预制大板体系建造的项目

  大板建筑当时受到普遍欢迎

   虽然大板建筑今天饱受诟病,但在当时大板住宅符合东德的社会意识形态,人人平等,整齐划一。预制混凝土大板技术建造的工业化住宅,功能基本合理,拥有现代化的采暖和生活热水系统,独立卫生间,比未更新改造的20世纪初期建造的老住宅舒适。由于得到东德政府的大量财政补贴,因而这种工业化住宅租金并不很高,受到当地居民的欢迎。大量新建居住区采用大板建筑,导致原有历史街区中的住宅吸引力下降,出租率低,租金无法支撑建筑的维护,历史街区中的建筑逐渐破败。这种现象也导致政策制定者重新思考补贴政策,甚至开始尝试用预制技术进行老城历史建筑的改造更新。

  1980年代以后,东德政府开始在一些城市的重要地区,尝试从规划和城市空间塑造方面,借鉴传统城市空间布局与建筑设计,打破单调的大板建筑风格。


  11 柏林市中心根达曼市场(Gendarmenmarkt

  用复杂的预制大板技术建造具有传统风格的建筑


  12 罗斯托克市中心

  带有传统红砖哥特风格的预制大板式建筑

  2.2 原西德地区的预制混凝土大板建造应用

  二次大战之后,原西德地区也用混凝土预制大板技术建造了大量住宅建筑,主要用于建设社会保障性住宅。1957年西德政府通过了《第二部住宅建设法》(II.WoBauG),将短期内建设满足大部分社会阶层居民需求的、包括具有适当面积、设施、可承受租金的住宅,作为住宅建设的首要任务。混凝土预制大板技术以其建设速度快、造价相对低廉因而也在西德地区有大面积应用。

  较著名的项目包括:

   格罗皮乌斯和科布希埃参与的著名的柏林汉莎街区的住宅项目,0.6万居民;

   慕尼黑纽帕拉赫居住区(Neuperlach),5.5万居民;

   纽伦堡朗瓦萨居住区(Langwasser),3.6万居民;

   柏林曼基仕居住区(Märkisches Viertel),3.6万居民;

   法兰克福西北新城(Nordweststadt),2.3万居民;

   汉堡施戴斯胡珀(Steilshoop),2万居民;

   曼海姆佛格斯唐居住区(Vogelstang),1.3万居民;

   科隆克崴勒新城(Chorweiler),10万居民。


  13 柏林marzahn居住区


  14 柏林marzahn居住区


  15 科隆克崴勒新城


  16 曼海姆佛格斯唐居住区


  17 慕尼黑奥林匹克村


  18 慕尼黑奥林匹克村

  西德地区有大量预制大板建筑,虽然在总建设量中占比不高,但总量估计也有数千万平米。

  西德地区居住使用面积1970年为人均22平米,1991年上升到人均36平米。2007年人均超过40平米。

  3. 德国装配式建筑的标准规范研究

  德国建筑业标准规范体系完整全面。在标准编制方面,对于装配式建筑首先要求满足通用建筑综合性技术要求,即无论采用何种装配式技术,其产品必须满足其应具备的相关技术性能:如结构安全性、防火性能,以及防水、防潮、气密性、透气性、隔声、保温隔热、耐久性、耐候性、耐腐蚀性、材料强度、环保无毒等。同时要满足在生产、安装方面的要求。

  企业的产品(装配式系统、部品等)需要出具满足相关规范要求的检测报告或产品质量声明。

  单纯结构体系,主要需满足结构安全、防火性能、允许误差等规范要求;而有关建筑外围护体系的装配式体系与构件最复杂,牵涉的标准最多。装配式建筑相关标准非常多,部分标准分列如下:

  3.1 混凝土及砌体预制构件、装配式体系标准规范

  DIN 1045-3 混凝土,钢筋预应力混凝土机构。第3部分:建筑施工DIN13670的应用规则;

   DIN 18203-1 建筑误差。第1部分:混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土预制件;

   DIN EN 13369 预制混凝土产品的一般性规定;

   DIN 1045-4 混凝土,钢筋预应力混凝土机构。第4部分:预制构件的生产及合规性的补充规定;

   DIN EN 13670 混凝土结构的允许误差根据DIN 18202DIN18203

   DIN EN 14992 预制混凝土产品-墙体;

   DIN EN 1520 带开放结构的轻集料混凝土预制件;

   DIN EN 13747 预制混凝土产品楼板系统用板;

   DIN 1053-4 砌体。第四部分:预制构件。

  3.2 钢结构、装配式体系标准规范

  DIN EN 1993-1-1/NA 钢结构设计。第 1-1 部分:建筑物一般性规定和设计规则,欧盟标准3国家参数;

   DIN EN 1993-1-2/NA 钢结构设计。第 1-2 部分:结构防火设计一般规则,欧盟标准3国家参数;

   DIN 18800-1 钢结构建筑。第一部分设计和构造;

   DIN 18800-7 钢结构建筑。第 7 部分施工和生产资格;

   DIN EN ISO 16276-1 钢结构腐蚀防护涂层系统,涂层附着性(粘结强度)的评估及其验收标准。第 1 部分撕裂测试;

   DIN EN 10219-2 由非合金和细晶粒结构钢制造的建筑用冷加工的焊接空心型钢。第部分限制大小、尺寸和静态值;

   DIN 18203-2: 建筑公差。第2部分,预制钢构件;

   BFS-RL 07-101 生产和加工建筑钢结构。

  3.3 预制木结构、装配式体系标准规范

  DIN EN 1995-1-1/NA 木结构的设计和构造。1-1部分一般性规定-一般性规则和有关建筑物规定,欧洲规范 5 - 国家参数;

   DIN EN 1995-1-2/NA 木结构的设计和构造。1-2部分一般性规定-承重构件的防火设计,欧洲法规 5 -国家参数:

DIN EN 14250 木构建筑 对采用钉片连接的预制承重构件产品的要求;

   DIN EN 14509两侧带有金属覆层的承重复合板-工厂加工产品-技术要求;

   DIN EN 408 木结构-承重木材和胶合木材-物理和力学性能的规定;

   DIN EN 594 木结构-试验方法板式构造墙体的承载能力和刚度;

   DIN EN 595 木结构-试验方法-检测框架式梁确定其承载能力和变形情况;

DIN EN 596 木结构 - 试验方法 - 板式构造墙体柔性连接的检测; DIN EN 1075 木结构 - 试验方法 - 钉板连接; DIN 18203-3 建筑公差。第 部分 木材和木基材料的建筑部品。

  3.4 预制金属幕墙、装配式体系标准规范

  DIN EN 1999-1-1 承重铝结构的设计和构造。第1-1部分一般设计规定;

   DIN EN 1999-1-4/A1承重铝结构的设计和构造。第1-4部分:冷弯压型板;

   DIN EN 14509 自承重式双面金属覆盖夹芯板-工厂制造产品-规格;

   DIN EN 14782 (Norm) 适合室内和室外工程使用的、自承重式金属屋面板和墙面板 -产品规格和要求;

   DIN EN 14783 适合室内和室外工程使用的、整面支撑的金属屋面板和墙面板,-产品规格和要求;

   DIN 18516-1 带后侧通风构造的外墙覆板,第一部分:要求,检验原理;

DIN 24041 穿孔板。

  本文由洲联集团-五合国际副总裁,德国可持续建筑委员会(DGNB)国际部董事,卢求先生供稿,转载请注明出处!

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