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让无知去死——装配式建筑不会死!
浏览: 发布日期:2018-04-10

最近几天,茅洪斌先生的大作《让装配式建筑去死吧》引起轰动。这样一篇对装配式建筑的概念、国家标准定义、历史沿革、技术原理缺乏基本了解的情绪化文章阅读量达到几十万,并获得了很多点赞,表明了行业内对装配式建筑了解不够还不是个别现象,也反映了目前的确存在某些地区不顾本地实际情况强势推广装配式建筑所造成的业界人士的抵触与反感情绪。

我认为,任何人都有权质疑、批评和反对装配式建筑,我敬仰茅先生对人民生命安全高度关切的责任感和敢于发表自己看法的勇气。对装配式建筑的任何质疑声音,无论出于怎样的目的,都是好事!起码,是引起了大家的关注和重视,这样才更有利于问题的推进和解决。许德民先生为此专门写了《对装配式建筑质疑是件好事》一文,大家可以去看。我这里主要针对茅洪斌先生对于装配式建筑的内涵和具体技术细节不了解甚至于错误的地方予以回应与探讨,如有不妥之处,大家见仁见智,欢迎大家予以批评讨论。

如果知道什么是装配式建筑,就不会妄言让它去死

什么是装配式建筑?简单说,装配式建筑是指由预制部件通过可靠连接方式建造的建筑。

装配式建筑按照结构材料分类,主要包括混凝土结构、钢结构、木结构和复合结构建筑,历史上还有石材结构、铁结构等当代应用较少的建筑结构。

茅洪斌先生“让装配式建筑去死”是泛指,他是要让所有装配式建筑都去死吗?显然不是,但他极其夸张地用了打击一切装配式建筑的题目。

如果知道国家标准关于装配式建筑的定义,就不会妄言让它去死

按照装配式建筑三个国家标准(混凝土结构、钢结构和木结构装配式建筑标准)的定义,装配式建筑是“结构系统、外围护系统、内装系统、设备与管线系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑”。国家标准在条文说明中进一步说明:装配式建筑是一个系统工程,是将预制部品部件通过模数协调、模块组合、接口连接、节点构造和施工工法等用装配式集成的方法,在工地高效、可靠装配并做到建筑围护、主体结构、机电装修一体化的建筑。

由此大家可以看出,装配式建筑不应仅仅关注结构是否装配化,还应该关注系统的集成和全装修,这才是符合实现新型建筑工业化的要旨和方向。莫非推行系统的集成和全装修也有错?

茅洪斌先生“让装配式建筑去死”,是要让国家标准所定义的装配式建筑去死吗?显然也不是,但他极不严谨地用了否定一切装配式建筑的题目。

如果知道装配式建筑的历史沿革,就不会妄言让它去死

人类是从灵长类动物进化而来的,与所有灵长类动物一样,人类没有建筑本能。人类对建筑的需求和建造建筑物的能力是在进化过程中形成的。

考古发现,人类最早的人造居所大约在200万年前,与人类开始用火差不多同时。或许,围绕火塘的生活方式和保护火种不因风吹雨淋熄灭是“建筑”起源的最直接原因。

建筑的源头可以追溯得很远很远。一些比灵长类更早的动物,也就是说早于6000万年前出现的动物,是各种建筑的始祖。有些动物是天生的建筑师,它们不用进建筑系不用掌握结构常识也不用学施工技术,就能建造非常棒的现浇“建筑”、装配式“建筑”和窑洞类“建筑”。

现浇建筑的始祖是蜜蜂、沙漠白蚁和金丝燕

蜜蜂用分泌出来的蜂蜡建造蜂巢。有一种沙漠石蜂用唾液和小沙粒混合成“蜂造混凝土”建造蜂巢。胡蜂和大黄蜂则用嘴嚼木质纤维,使纤维与唾液粘合,犹如造纸工艺一样,制作纸浆纤维材料建造蜂巢。

澳大利亚有一种沙漠白蚁,用粪便和沙粒混合成“蚁造混凝土”,能建造3米高的蚁巢,相对于体长,这么高的蚁巢相当于人类上千米的摩天大厦,比世界最高建筑——828米高的迪拜哈利法塔还要高。

金丝燕用唾液、湿泥和绒状羽毛建造名贵的燕窝,这些“鸟造混凝土”的原理与钢筋混凝土一样,树枝或羽毛承担拉应力,湿泥和唾液干燥后形成的胶凝体承受压应力。南美洲有一种鸟叫灶鸟,用软泥建造鸟巢的过程就像3D打印一样。

窑洞类建筑的鼻祖是蚯蚓、蛇和鼠类等

蚯蚓、蛇都有的打洞的本能;一些鼠、獾类动物或在土中掘洞口,或在老树上啃出树洞。北极熊则会利用冰块中的冰洞或修整出冰洞,在洞内栖身。

装配式建筑的鼻祖是红蚂蚁、园丁鸟和乌鸦

红蚂蚁用松针、小树枝,树皮、树叶、秸秆等建造很大的蚁巢,是带有屋顶的下凹式“建筑”。南美洲有一种园丁鸟,会用树枝盖带庭院的房子。乌鸦在树上用树枝搭建窝巢,大家已经司空见惯了。

图1 用树枝搭设的鸟巢是装配式“建筑”的源头

装配式建筑不是新概念新事物。连鸟类都会搭建装配式建筑。对人类而言,早在采集-狩猎时期,即农业出现前,就有了装配式居所。

农业革命发生前的装配式建筑

农业革命发生前,人类已经遍布地球各个角落,大多数地区没有山洞。大自然并没有为人类在地球各地均匀地配置了山洞。流动的采集狩猎者的居所主要是搭设的棚厦或帐篷——最原始的装配式建筑。

图2是美洲印第安采集-狩猎者的帐篷。热带雨林地区的采集狩猎者的居所比较简单,用树枝和芭蕉叶搭建。考古还发现了西伯利亚狩猎者用猛犸象骨搭建的房屋。

图 2采集狩猎者树干兽皮帐篷

图 3 猛犸象骨搭建的房屋

古代装配式建筑

古代装配式建筑是指人类进入农业时代开始定居到19世纪现代建筑问世这段时间的装配式建筑。

古代时期人类不仅建造居住的房子,也建造神庙、宫殿、坟墓等大型建筑。

许多木结构住宅是装配式。图4是印第安农耕部落用木材和树皮捆绑的房屋。

庙宇、宫殿大都是装配式建筑。包括石材装配式建筑和木材装配式建筑。如古埃及、古希腊和美洲特奥蒂瓦坎的石头结构柱式建筑,中世纪用石头和彩色玻璃建造的哥特式教堂,中国和日本的木结构庙宇、宫殿等,都是在加工工场把石头构件凿好,或把木头柱、梁、斗拱等构件制作好,再运到现场,以可靠的方式连接安装。古埃及和美索美洲的金字塔其实也是装配式建造物。

图5到图10为古代装配式建筑的实例。

图 4 印第安农民用木材和树皮捆绑的房屋

图5 古埃及阿斯旺菲莱神庙

图6古埃及阿斯旺采石场,柱子在采石场凿制好后再运到工地安装

图 7古希腊雅典帕特农神庙-装配式石材柱式建筑

图 8 美洲古玛雅装配式石材柱式建筑

图9科隆的哥特式大教堂-石材装配式建筑

图 10五台山唐代庙宇-木结构装配式建筑

现代装配式建筑

现代建筑是工业革命和科技革命的产物,运用现代建筑技术、材料与工艺建造。

世界上第一座大型现代建筑——1851年伦敦博览会主展览馆——水晶宫,就是装配式建筑。

1850年,英国决定在第二年召开世界博览会,展示英国工业革命的成果。博览会组委会向欧洲著名建筑师征集主展览馆设计方案。各国建筑师提交的方案都是古典建筑,既不能提供博览会所需要的大空间,又不能在博览会开幕前如期建成。。。。万般无奈,组委会负责人,维多利亚女王的丈夫艾伯特亲王采纳了一个花匠提出的救急方案,把用铸铁和玻璃建造花房的技术用于展览馆建设。在铁工厂制作好铸铁柱梁,在玻璃工厂按当时最大的规格制作玻璃,然后运到现场装配,几个月就完成了展览馆建设,解决了大空间和工期紧的难题,建筑也非常漂亮,像水晶一样,被誉为“水晶宫”,创造了建筑史上的奇迹。

图 11人类第一座现代建筑水晶宫是装配式建筑

1896年,美国著名建筑师芝加哥学派代表人物沙利文设计了圣路易斯温赖特大厦,是铁骨架结构加上石材、玻璃表皮的装配式建筑。这座装配式高层建筑是美国摩天大楼的里程碑。

图 12 温莱特大厦-美国最早的高层装配式建筑

1931年建造的纽约帝国大厦也是装配式建筑。这座高381米的钢结构石材幕墙大厦保持世界最高建筑的地位长达40年。帝国大厦102层,由于采用了装配式工艺,全部工期仅用了410天,平均4 天一层楼,这在当时是非常了不起的奇迹。

图 13纽约帝国大厦

如果知道装配式混凝土建筑的历史沿革,就不会妄言让它去死

从茅洪斌先生文章内容看,他认为混凝土结构装配式建筑技术有缺陷,他是要让混凝土结构装配式建筑去死。

那大家来看看混凝土结构装配式建筑的历史沿革。

1824 年,英国人约瑟夫·阿斯帕丁发明了水泥。43年后,1867年,法国花匠约瑟夫·莫尼埃受花盆的启发发明了钢筋混凝土,申请了钢筋混凝土专利。也就是说,钢筋混凝土的发明是从预制花盆开始的。又过了23年,1890年,法国开始出现钢筋混凝土建筑。

预制混凝土构件在建筑上的应用始于1891年。那一年,巴黎一家企业首次在建筑中使用了预制混凝土梁。

1896年,法国人建造了最早的装配式混凝土建筑——一座小门卫房。

进入20世纪,一些现代主义建筑大师意识到建筑工业化是大规模解决城市住宅问题的有效途径,主张、提倡装配式混凝土建筑。1910年,现代建筑领军人物,20世纪世界4大建筑大师之一的格罗皮乌斯(包豪斯的创建者)提出:钢筋混凝土建筑应当预制化、工厂化。

由于两次世界大战的影响,50年代之前,装配式混凝土建筑只停留在概念阶段。二战结束后,装配式混凝土建筑大步登上建筑舞台,并逐渐成为重要角色。

20世纪50年代,世界四大著名建筑大师之一的勒·柯布西耶设计了马赛公寓,采用了大量预制清水混凝土构件。勒·柯布西耶还为印度规划设计了昌迪加尔城,也大量采用了预制构件。

图15马赛公寓采用了大量预制混凝土构件

图16 印度昌迪加尔采用了大量预制混凝土构件

格罗皮乌斯50年代末设计的纽约泛美大厦是一座地标性高层建筑,建筑表皮的预制混凝土构件是露骨料的装饰一体化构件。

图17 格罗皮乌斯设计的纽约泛美大厦

图18贝聿铭设计的费城社会岭公寓

图 19贝聿铭设计的费城社会岭公寓——高层装配式混凝土建筑

贝聿铭是格罗皮乌斯的研究生,在建筑理念方面深受导师影响,在装配式方面紧跟导师,是积极的践行者。贝聿铭在世界级建筑大师中,装配式混凝土建筑作品最多,也最成功。他设计的费城社会岭公寓1964年建成,是美国最早的装配式混凝土高层住宅之一。由于采用了装配式,质量好,非常精致,还大幅度降低了成本。这个项目是利用装配式低成本高效率优势解决城市人口居住问题的代表作之一。

普林斯顿大学学生宿舍是贝聿铭的另一个装配式混凝土建筑作品,是4层建筑,一共8栋。8栋建筑全部构件均为预制,墙板最长12米,重1.78吨。墙板与墙板、墙板与楼板之间用螺栓连接。学生宿舍于1973年建成,是美国最早的全装配式钢筋混凝土建筑,因采用装配式混凝土,成本降低约30%,还大大缩短了工期,建筑风格也颇有特色。

图20贝聿铭设计的普林斯顿大学学生宿舍

20世纪最伟大的建筑悉尼歌剧院也是装配式建筑。约翰·伍重设计的曲面造型以当时的技术靠现浇很难实现,由于采用了装配式才解决了施工难题。曲面薄壳是装配式叠合板;外围护墙体是装饰一体化外挂墙板。

图21 悉尼歌剧院

1992年建成的凤凰城图书馆,建筑师威廉姆·布鲁德,非常著名的建筑,也是全装配式柱梁结构的建筑,预制柱采用螺栓连接。欧洲国家的许多装配式建筑都采用了全装配式技术。

所谓全装配混凝土建筑是指预制混凝土构件用干法连接(螺栓或焊接连接)建造的建筑。与全装配混凝土建筑对应的是装配整体式混凝土建筑,是指预制混凝土构件用后浇混凝土、套筒灌浆等湿法连接形成结构整体性的装配式混凝土建筑。

图22 凤凰城图书馆

图23 凤凰城图书馆—预制柱采用螺栓连接

图24 螺栓连接的框架结构全装配式建筑

世界著名建筑大师伯纳德·屈米设计的辛辛那提大学体育馆中心,如图25所示,建筑表皮是预制钢筋混凝土镂空曲面板。这样的镂空曲面板如果现浇是非常困难的,很难脱模,造价也会非常高,但采用预制装配式就容易了许多,成本比现浇大大降低,又可缩短工期。一般讲,规则化的曲面板,预制比现浇更有优势。

图25 辛辛那提大学体育馆中心

美国著名建筑组合墨菲西斯设计的达拉斯佩罗自然博物馆,如图26所示,建筑表皮是渐变的地质纹理,由PC墙板组合而成。这种复杂质感如果在现场浇筑,会比工厂预制困难得多。

图26 达拉斯佩罗自然博物馆

许多世界级的建筑大师都有著名的装配式混凝土建筑作品,包括美国建筑大师赖特、学院派建筑师特别喜欢的路易斯·康和混凝土诗人奈尔维等。这里不一一例举了。只是弱弱地问一句,茅洪斌先生是要让这些著名建筑大师的不朽的装配式混凝土建筑去死吗?

装配式混凝土建筑的热潮在50年代末兴起。瑞典、丹麦、芬兰等北欧国家由政府主导建设“安居工程”,大量建造装配式混凝土建筑。瑞典当时人口只有800万左右,每年建造安居住宅多达20万套,仅仅5年时间就为一半国民解决了住房。北欧冬季漫长,气候冰冷,夜长昼短,一年中可施工时间较少,搞装配式混凝土建筑主要是为了缩短现场工期,提高建造效率,降低造价。冬季在工厂大量预制构件,到了可施工季节到现场安装。北欧的装配式混凝土建筑提高了效率,降低了成本,也提升了质量。其经验被欧洲其他国家借鉴,又传至美国、日本、东南亚……

预制装配化是建筑工业化的重要部分。早期每个工地都要建一个小型混凝土搅拌站;后来商品混凝土搅拌站形成了网络,取代了工地搅拌站;再进一步,预制构件厂形成了网络,部分取代了商品混凝土。

中国装配式混凝土建筑的历史始于20世纪50年代,并不比其他国家晚,到80年代达至高潮,预制构件厂星罗棋布。那时,许多工业厂房、仓库、冷库是装配式建筑。砖混结构住宅和办公楼大量使用预制楼板、过梁和楼梯等。一些地区还建造了预制装配大板楼、预制装配盒子楼。但这些装配式混凝土建筑由于抗震、漏水、透寒等问题没有很好地解决,日渐式微,到90 年代初期,预制板厂销声匿迹,现浇混凝土结构成为建筑舞台的主角。

中国早期预制装配化过程出现的问题在发达国家装配式早期阶段也都出现过,但他们并没有因出现问题而放弃装配式的努力,而是致力于解决问题,使装配式混凝土技术日趋成熟。

进入21世纪后,由于建筑质量、劳动力成本和节能减排等因素,中国重新启动了装配式进程,近10年来取得了非常大的进展,引进了国外成熟的技术,自主研发了一些具有中国特点的技术,并建造了一些装配式混凝土建筑,积累了宝贵的经验,包括教训。

装配式混凝土建筑是建筑界一百年努力推进、发展和积累的过程,尽管存在很多问题,特别是中国重新启动阶段问题更多,但怎么可能一篇文章就判处其死刑呢?

如果知道装配式建筑的技术原理,就不会妄言让它去死

茅洪斌先生要让装配式建筑去死,是因为他认为:

“装配式建筑由于构件连接锚固技术的致命缺陷将导致灾难性后果”

“混凝土只有在施工现场浇筑成型才能真正发挥其独特优势。”

“装配式混凝土结构无论在理论上和实际应用上都不如现浇混凝土结构”

“现浇混凝土与预制构件只是粘接而已”。

茅洪斌先生还对北京市要求装配式建筑留存作业影像资料极为反感。

看得出来,茅洪斌先生既不是搞混凝土的,也不是搞结构的,对装配式混凝土建筑构件连接原理、技术及其成熟度基本上处于无知状态。

关于装配式混凝土结构连接特别是套筒灌浆连接,杜常岭先生和李营先生最近写过一篇《如何看待并保证装配式建筑的灌浆技术》,关于套筒灌浆连接的可靠性,文中有非常详细的描述。还有一位专家谷明旺先生也有文章论述。我在这里不赘述了。

我想告诉茅洪斌先生的是:装配整体式混凝土建筑已经有半个世纪的历史,套筒连接技术有40年的历史,世界上最高的混凝土住宅—208米高的日本大阪北浜大厦,不是现浇的,而是装配式建筑,采用的是套筒灌浆连接技术。在北浜大厦的附近还有一座203米高的装配式混凝土住宅,也采用了套筒技术。必须强调,日本的超高层装配式混凝土建筑经历过了无数次高烈度地震的考验,它的抗震设防设计是全世界最可靠的。茅洪斌先生关于连接技术存在致命缺陷的论断是不对的。

图27 208米高的装配式混凝土建筑——日本大阪北浜大厦

我想问茅洪斌先生,您说“混凝土只有在施工现场浇筑成型才能真正发挥其独特优势。”那么,地铁管片是在现场浇筑的吗?你所在的上海所有建筑的基础管桩是在现场浇筑的吗?海港码头的混凝土预制构件是在现场浇筑的吗?各种桥梁预制构件是在现场浇筑的吗?各种预应力构件是在现场浇筑的吗?世界各国几十年来无数装配式混凝土建筑的预制构件没有真正发挥混凝土的优势吗?在工厂预制的混凝土质量好于现场浇筑,这是基本常识,但茅先生视而不见。

我想问茅洪斌先生,您说“现浇混凝土与预制构件只是粘接而已”。难道现浇混凝土都是一次浇筑成型吗?一栋30层的建筑,难道不是一层层浇筑的吗?每层构件不也可能分段浇筑吗?不都有现浇与已经浇筑好的混凝土连接问题吗?按照您的逻辑,这些连接界面不也是粘接吗?不也是不可靠吗?

我在日本一座超高层建筑售楼书上,看到开发商特意印了吊装构件的照片,告诉购房者,这座建筑是装配式建筑,质量可靠!

图28是日本鹿岛超高层装配式建筑的售楼书,其中特别强调了自己是装配式建筑,拥有高质量的工厂预制混凝土和高品质的结构构造,并将其作为重要的卖点来宣传,可见日本对装配式建筑的认可程度。

图28日本鹿岛超高层装配式建筑的售楼书

茅洪斌先生可能会说,国外装配式建筑连接技术可靠,国内不可靠。中国目前装配式混凝土连接技术主要借鉴了国外多年的成功经验。您判处装配式混凝土建筑死刑,究竟是因为技术不可靠,存在“致命缺陷”,还是因为中国的管理和作业不可靠?如果是后者,大家应当改进改善管理,而不是要判处其死刑。

茅洪斌先生文章中红体字部分对监理旁站录制视频非常反感,这是一个现代化的监控手段,就像高速公路上的违章监控一样。目前,装配式建筑最主要的问题是关键环节特别是连接作业环节违章作业,视频监控是管理手段之一。

装配式混凝土建筑存在问题,大家该解决问题,而不是让它去死

我与茅洪斌先生一样,有问题意识,认为现在装配式建筑确实存在很多问题,也确实担心结构安全问题。我与茅洪斌先生不同的是,他要让装配式建筑去死,而我希翼解决装配式建筑的问题,让其健康发展。

装配式建筑是一片树林,历史久远,覆盖面很广,如果哪个树杈出了问题,大家应当去解决这个树杈的问题,而不是让整片树林去死!

就我个人而言,我反对目前政策上的一刀切,许多不适宜做装配式建筑的项目也勉强做装配式;我反对大跃进,认为应当放缓发展速度,练好兵再上战场,确保安全与质量;我还认为应当避免结构体系的不适应性等。但我对装配式建筑充满希翼。

大家都知道,多年前各个工地都有搅拌站和砂石场,后来改成商品混凝土了。当时也有很多抵制,但现在看大家都习惯了,因为它确实提高了质量,方便了用户,改善了环境,价格也在合理区间。同样,如今推广装配式建筑,将商品混凝土的一部分变成预制构件,是一个更集约、更合理的方式。

让无知去死吧

我是华中科技大学学结构专业的,毕业后最想到设计院做结构设计,最初的工作也是在设计院做结构设计,根本没想过(或者说不屑于)进入装配式领域。随丈夫到沈阳后,抱着好奇和尝试的心态,进入了装配式建筑企业,做科研,做拆分设计,甚至做工艺设计。在“打杂”过程中,我发现装配式建筑尽管不是高大上领域,但涉及的常识面很广,特别需要经验积累,需要每一位装配式建筑从业者去共同努力,缩小与发达国家差距,最终让大家的装配式建筑水平跻身到世界的先进行列。而不是遇到了困难,就一棍子打死,装配式有装配式的优势,现浇有现浇的优势和生存空间,它们互相不矛盾,可以共存和互补。

如何做到这一点,那就是让大家更努力地学习!在前行路上,让无知去死吧!

文章来自:张晓娜 沈阳兆寰现代建筑构件有限企业副总工程师。

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