裝配式建筑

住宅建設(shè)不僅投資數(shù)額大、參與主體多、施工周期長(zhǎng)，而且消耗大量的資源能源，造成環(huán)境和生態(tài)影響。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)資料顯示，我國(guó)住宅建設(shè)耗用鋼材占全國(guó)用鋼量的20%，耗用水泥占比17.6%，城市建成區(qū)30%用地用于住宅建設(shè)，城市水資源的32%在住宅中消耗。住宅能耗約占全國(guó)總能耗的20%左右。

本文結(jié)合國(guó)際能源署研究框架協(xié)議之終端用能：建筑與社區(qū)節(jié)能ANNEX57《建筑構(gòu)造過(guò)程能耗及碳排放評(píng)價(jià)》課題成果，對(duì)預(yù)制裝配與現(xiàn)澆兩種模式的節(jié)能減排進(jìn)行比較研究，研究測(cè)算對(duì)象和框架，擬定研究模型，并在分析測(cè)算數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提出建議。

01兩類住宅測(cè)評(píng)

方案針對(duì)預(yù)制裝配式和現(xiàn)澆方式住宅項(xiàng)目，對(duì)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠、商品混凝土攪拌站、預(yù)制裝配式住宅施工現(xiàn)場(chǎng)和現(xiàn)澆住宅施工現(xiàn)場(chǎng)等環(huán)節(jié)，收集建筑工程材料和能源的消耗數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)和對(duì)比研究，從資源消耗、生態(tài)破壞方面進(jìn)行分析，得出兩類住宅綜合環(huán)境效益比較結(jié)論。

測(cè)評(píng)項(xiàng)目概況

地塊總用地面積為40603㎡，容積率為2.0，地上總建筑面積81206m2。其中1#、2#、4#、5#、7#、8#六棟為產(chǎn)業(yè)化住宅，地上總建筑面積為59424㎡。1#樓地上建筑面積8413㎡，地上13層，建筑高度36.4m；2#、4#、5#樓地上建筑面積9243㎡，地上12層，建筑高度33.6m；7#、8#樓地上建筑面積11641㎡，地上15層，建筑高度42m。1#、2#、4#、5#、7#、8#樓采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)體系，抗震等級(jí)為二級(jí)。外墻板采用預(yù)制夾心保溫外墻板，保溫板為50厚阻燃型擠塑聚苯板。鋼筋豎向連接方式采用鋼筋套筒灌漿連接。

本文研究的數(shù)據(jù)及其監(jiān)測(cè)針對(duì)該項(xiàng)目多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層的構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、吊裝施工安裝過(guò)程。該項(xiàng)目產(chǎn)業(yè)化部分與現(xiàn)澆部分各方參建單位均相同，在同一施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)，避免由于管理措施、技術(shù)水平和材料供應(yīng)的差異造成數(shù)據(jù)影響。

測(cè)評(píng)內(nèi)容

將預(yù)制裝配式和現(xiàn)澆住宅在制作方式、施工工藝上存在差異的部件作為重點(diǎn)比較對(duì)象，包括外墻、樓板、樓梯、陽(yáng)臺(tái)、飄窗、空調(diào)板和陽(yáng)臺(tái)裝飾板。確定預(yù)制裝配式住宅評(píng)價(jià)范圍包括預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)環(huán)節(jié)、施工安裝�，F(xiàn)澆住宅評(píng)價(jià)范圍包括材料加工過(guò)程（如商品混凝土攪拌）和現(xiàn)場(chǎng)施工安裝過(guò)程。

測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)分析

設(shè)計(jì)方和施工方對(duì)住宅施工影響責(zé)任有所不同。各類主要建筑材料由設(shè)計(jì)方?jīng)Q定，施工方?jīng)Q定影響因素包括：非投入結(jié)構(gòu)的鋼材、木材、水資源等施工輔助材料；施工機(jī)械設(shè)備運(yùn)行消耗的汽油、柴油、電等能源消耗；施工過(guò)程產(chǎn)生的各類固體廢棄物。上述兩部分構(gòu)成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集資料。設(shè)計(jì)環(huán)境數(shù)據(jù)可通過(guò)設(shè)計(jì)文件獲取，施工環(huán)境影響數(shù)據(jù)可通過(guò)對(duì)構(gòu)件生產(chǎn)工藝、現(xiàn)場(chǎng)裝配工序進(jìn)行系統(tǒng)分級(jí)和單元過(guò)程分解來(lái)進(jìn)行收集。

具體包括：

建筑材料和構(gòu)配件使用量：各類建筑材料、部品、構(gòu)配件的投入量。

施工輔助材料及構(gòu)配件：由施工方案確定的、非投入于結(jié)構(gòu)中的鋼材、木材、施工安裝及外裝修周轉(zhuǎn)材料的消耗量等。

資源及能源消耗：施工運(yùn)輸、安裝及外裝修過(guò)程中消耗的水資源及各類機(jī)械運(yùn)行消耗的汽油、柴油、電等。

固體廢棄物：由于施工灑落、切割、拆除、丟棄、損壞產(chǎn)生的各類固體廢棄物。

大氣排放：施工機(jī)械運(yùn)行、各類能源消耗引起的有害氣體排放。

測(cè)評(píng)布點(diǎn)

設(shè)立四個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)：預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠、商品混凝土攪拌站、預(yù)制裝配式住宅施工現(xiàn)場(chǎng)和現(xiàn)澆住宅施工現(xiàn)場(chǎng)。

制構(gòu)件生產(chǎn)廠：資源消耗包括水資源和各類材料的消耗。能源消耗包括生產(chǎn)設(shè)備耗油量和耗電量。水資源消耗通過(guò)生產(chǎn)水表計(jì)量和工作量測(cè)算相結(jié)合的方法測(cè)量；各類一次性投入材料的消耗量通過(guò)工程量清單和材料投入清單獲得。

商品混凝土攪拌站：資源消耗包括水資源和各類材料消耗。能源消耗包括生產(chǎn)設(shè)備的耗油量和耗電量。水資源消耗量根據(jù)廠方生產(chǎn)記錄確定；各類一次性投入材料的消耗量通過(guò)工程量清單和材料投入清單獲得。

預(yù)制裝配式住宅施工現(xiàn)場(chǎng)：消耗主要包括水資源消耗以及各類施工輔助材料、構(gòu)配件和周轉(zhuǎn)材料的消耗量。能源消耗包括各類施工機(jī)械的耗油量和耗電量。水資源的消耗量通過(guò)生產(chǎn)水表計(jì)量和工作量測(cè)算相結(jié)合的方法測(cè)量；各類一次性投入材料的消耗量通過(guò)工程量清單和材料投入清單獲得。

現(xiàn)澆住宅施工現(xiàn)場(chǎng)：資源消耗包括水資源消耗以及各類施工輔助材料、構(gòu)配件和周轉(zhuǎn)材料的消耗量。能源消耗包括各類施工機(jī)械的耗油量和耗電量。水資源的消耗量通過(guò)生產(chǎn)水表計(jì)量和工作量測(cè)算相結(jié)合的方法測(cè)量。

依托測(cè)評(píng)方案進(jìn)行分析比較，找出我國(guó)預(yù)制裝配式住宅發(fā)展尚需改進(jìn)之處。本測(cè)評(píng)不涉及住宅使用和拆除階段，也不包括施工人員生活能耗和生活垃圾。

02兩類住宅材料

消耗比較分析

按照鋼筋工程、混凝土工程、模板工程、運(yùn)輸工程和外裝修工程分類統(tǒng)計(jì)，得出兩種不同建造模式住宅主要材料消耗量。各類數(shù)據(jù)按照單位面積消耗量測(cè)算。

鋼筋工程資源、能源消耗量分析

資源消耗包括構(gòu)成工程實(shí)體的結(jié)構(gòu)鋼筋用量、施工過(guò)程中措施鋼筋和鋼質(zhì)預(yù)埋件的投入量。

能源消耗包括結(jié)構(gòu)鋼筋、措施鋼筋的加工耗電量以及鋼質(zhì)預(yù)埋件的加工、安裝耗電量。

鋼筋工程資源、能源消耗見(jiàn)表1。

混凝土工程資源、能源消耗量分析

資源消耗包括預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土的消耗量；水資源消耗量包括現(xiàn)澆混凝土和預(yù)制構(gòu)件的養(yǎng)護(hù)用水量以及施工機(jī)具的清洗用水量。

能源消耗主要包括混凝土澆筑過(guò)程中的空壓機(jī)和振搗器的耗電量、混凝土泵送車的耗油量、預(yù)制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)鍋爐耗煤量。為便于比較，將各類能源折算為標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量。

混凝土工程資源、能源消耗見(jiàn)表2。

混凝土消耗方面：由于預(yù)制裝配式預(yù)制外強(qiáng)采用夾心保溫，墻體增加了50mm厚的混凝土保護(hù)層，而現(xiàn)澆住宅采用外墻粘貼保溫板方式，只需10mm砂漿保護(hù)層。因此預(yù)制裝配式住宅較現(xiàn)澆住宅混凝土用量偏大。

水資源消耗方面：由于構(gòu)件廠在生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件時(shí)采用的蒸汽養(yǎng)護(hù)，能較好控制養(yǎng)護(hù)時(shí)間和輸氣量，而施工現(xiàn)場(chǎng)采用人工澆水養(yǎng)護(hù)，用水量較難控制。因此，現(xiàn)澆模式平均用水量偏多。

能源消耗方面：

1、耗油量。施工現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑依靠混凝土泵送車，而預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)不產(chǎn)生油耗，因此現(xiàn)澆工程耗油量偏高。

2、耗電量。耗電量主要來(lái)自空壓機(jī)和振搗器�？諌簷C(jī)主要用于混凝土澆筑之前的模板清理。預(yù)制裝配式住宅混凝土用量要高于現(xiàn)澆住宅，振搗器工作時(shí)間較長(zhǎng)，耗電量較大。所以，預(yù)制裝配式住宅混凝土工程耗電量偏高。

3、耗煤量。因預(yù)制構(gòu)件需蒸汽養(yǎng)護(hù)，所以預(yù)制裝配式住宅混凝土工程耗煤量高于現(xiàn)澆住宅。

模板工程資源、能源消耗量分析

模板工程分為木模板工程和鋼模板工程兩部分。前者包括木質(zhì)模板和木方消耗量，后者包括鋼質(zhì)模板及鋼質(zhì)輔助桿件、扣件消耗量。模版工程資源、能源消耗見(jiàn)表3。

測(cè)評(píng)項(xiàng)目中木模板周轉(zhuǎn)次數(shù)約為3。鋼模板在現(xiàn)場(chǎng)施工中循環(huán)次數(shù)較多，根據(jù)全國(guó)統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額編制說(shuō)明，大鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)為200次，組合式鋼模板由不同構(gòu)件組成，主要構(gòu)件周轉(zhuǎn)次數(shù)為50~120次，考慮未來(lái)構(gòu)件鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)會(huì)增加，本研究將構(gòu)件廠和施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)均設(shè)定為100次。

模板工程分為木模板工程和鋼模板工程兩部分。前者包括木質(zhì)模板和木方消耗量，后者包括鋼質(zhì)模板及鋼質(zhì)輔助桿件、扣件消耗量。模版工程資源、能源消耗見(jiàn)表3。

測(cè)評(píng)項(xiàng)目中木模板周轉(zhuǎn)次數(shù)約為3。鋼模板在現(xiàn)場(chǎng)施工中循環(huán)次數(shù)較多，根據(jù)全國(guó)統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額編制說(shuō)明，大鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)為200次，組合式鋼模板由不同構(gòu)件組成，主要構(gòu)件周轉(zhuǎn)次數(shù)為50~120次，考慮未來(lái)構(gòu)件鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)會(huì)增加，本研究將構(gòu)件廠和施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)均設(shè)定為100次。

外裝修工程

外裝修工程主要是保溫施工。

根據(jù)帕累托80%原則，測(cè)算對(duì)象主要包括保溫板、砂漿、粘結(jié)材料等。預(yù)制裝配式住宅外墻夾心保溫與結(jié)構(gòu)使用壽命相同，為50年，而現(xiàn)澆住宅外墻外保溫設(shè)計(jì)使用年限為25年。在計(jì)算中，取現(xiàn)澆住宅保溫材料用量和施工能耗的兩倍與預(yù)制裝配式住宅進(jìn)行對(duì)比。外裝修工程資源、能源消耗見(jiàn)表4。

一是現(xiàn)澆外墻外保溫采用EPS保溫板，而預(yù)制構(gòu)件夾心保溫采用XPS保溫板。由于XPS板厚度（50mm）小于EPS板厚度（80mm），而兩種板容重相近，因此預(yù)制裝配式住宅保溫板用量較少。

二是預(yù)制外墻XPS保溫板通過(guò)阻熱性能非常好的玻璃纖維連接件和結(jié)構(gòu)混凝土連接在一起，不需粘接材料，同時(shí)混凝土保護(hù)層代替砂漿保護(hù)層，因此，預(yù)制裝配式住宅保溫板粘結(jié)材料和砂漿的用量較少。

三是現(xiàn)澆住宅外保溫施工電動(dòng)吊籃需要耗電，而預(yù)制構(gòu)件保溫板人工鋪貼，不產(chǎn)生耗電量。

預(yù)制裝配式住宅保溫板、粘結(jié)材料、砂漿節(jié)省量和耗電量方面優(yōu)勢(shì)明顯。

外裝修工程

運(yùn)輸工程分為場(chǎng)外運(yùn)輸和場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸。

場(chǎng)外運(yùn)輸 包含各類建筑材料和構(gòu)配件的運(yùn)輸，由于場(chǎng)外運(yùn)輸能耗與貨物產(chǎn)地、運(yùn)輸路線、載重量、司機(jī)習(xí)慣關(guān)系密切，故測(cè)評(píng)不考慮場(chǎng)外運(yùn)輸。

場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸 主要包括構(gòu)件廠龍門(mén)吊運(yùn)行和施工現(xiàn)場(chǎng)塔吊運(yùn)行耗電量。預(yù)制裝配式住宅多為大型構(gòu)件吊裝，而現(xiàn)澆住宅施工往往是將鋼筋、混凝土等材料多次吊裝，增加塔吊平移和空載升降次數(shù)，所以，現(xiàn)澆住宅塔吊用電量較預(yù)制裝配式住宅明顯增高。

運(yùn)輸工程資源、能源消耗見(jiàn)表5。

施工廢棄物

混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)建造廢棄物包括鋼材、木材、混凝土塊、砂漿、保溫材料等。本測(cè)評(píng)只對(duì)廢棄鋼材、混凝土、砂漿、保溫材料進(jìn)行測(cè)算。施工廢棄物數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

一是鋼材廢棄物主要包括鋼筋截料和破損扣件兩部分。預(yù)制構(gòu)件廠對(duì)鋼筋截料回收后用于預(yù)埋件制作，所以，預(yù)制裝配式住宅鋼筋廢棄量低于現(xiàn)澆住宅。

二是預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)過(guò)程混凝土損耗量很小，混凝土廢棄量低于現(xiàn)澆住宅。

三是砂漿廢棄主要來(lái)自施工現(xiàn)場(chǎng)的外墻外保溫施工，現(xiàn)澆住宅砂漿廢棄量較大。

四是由于豎向施工操作面復(fù)雜、材料保護(hù)、工人操作水平和環(huán)保意識(shí)等不到位，導(dǎo)致現(xiàn)澆住宅保溫板廢棄量較大。如表6所示。

模板工程分為木模板工程和鋼模板工程兩部分。前者包括木質(zhì)模板和木方消耗量，后者包括鋼質(zhì)模板及鋼質(zhì)輔助桿件、扣件消耗量。模版工程資源、能源消耗見(jiàn)表3。

測(cè)評(píng)項(xiàng)目中木模板周轉(zhuǎn)次數(shù)約為3。鋼模板在現(xiàn)場(chǎng)施工中循環(huán)次數(shù)較多，根據(jù)全國(guó)統(tǒng)一建筑工程基礎(chǔ)定額編制說(shuō)明，大鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)為200次，組合式鋼模板由不同構(gòu)件組成，主要構(gòu)件周轉(zhuǎn)次數(shù)為50~120次，考慮未來(lái)構(gòu)件鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)會(huì)增加，本研究將構(gòu)件廠和施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)均設(shè)定為100次。

03建造階段碳排放比較

綜合環(huán)境影響評(píng)價(jià)因素包括氣候變暖、臭氧層破壞、酸化、富營(yíng)養(yǎng)化等多個(gè)方面。本文重點(diǎn)針對(duì)碳排放影響因子進(jìn)行數(shù)據(jù)比較。將現(xiàn)澆住宅和預(yù)制裝配式住宅單位面積物資能源消耗，統(tǒng)一折算為碳排放指標(biāo)，如表7所示。

04結(jié)論和建議

材料消耗

一是預(yù)制裝配式住宅措施鋼筋用量偏少，但構(gòu)件預(yù)埋件偏高。綜合計(jì)算，預(yù)制裝配式住宅鋼材用量略有節(jié)省。預(yù)制裝配式住宅總鋼材加工能耗節(jié)約優(yōu)勢(shì)不明顯。若提高構(gòu)配件標(biāo)準(zhǔn)化水平和構(gòu)件廠鋼模板周轉(zhuǎn)次數(shù)，可有效降低預(yù)制裝配式住宅鋼材消耗量。

二是預(yù)制裝配式住宅比現(xiàn)澆住宅外墻增加50mm的混凝土保護(hù)層，導(dǎo)致預(yù)制裝配式住宅單位平方米混凝土用量較現(xiàn)澆住宅高。

三是預(yù)制裝配式住宅在生產(chǎn)過(guò)程中采用周轉(zhuǎn)次數(shù)高的鋼模板替代木模板，同時(shí)疊合板起到模板作用，較大程度節(jié)約了木模版。如提高構(gòu)件預(yù)制率會(huì)更大幅度地節(jié)省木材。

四是預(yù)制裝配式住宅采用蒸汽養(yǎng)護(hù)，水用量控制嚴(yán)謹(jǐn)，比現(xiàn)澆模式節(jié)約水資源。

五是砂漿消耗。預(yù)制裝配式住宅不需要砂漿及粘結(jié)材料。若提高外墻預(yù)制率，可進(jìn)一步節(jié)省此類材料用量。

六是保溫材料消耗。預(yù)制裝配式住宅夾心保溫材料壽命遠(yuǎn)高于現(xiàn)澆住宅；同時(shí)，外保溫板材較薄，可有效節(jié)約保溫板用量。

能源消耗

電耗方面

主要在四個(gè)方面有區(qū)別。

一是在場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸方面，電耗差異最主要來(lái)源為運(yùn)輸工程的塔吊使用。預(yù)制裝配式住宅多是大型構(gòu)件吊裝，而現(xiàn)澆住宅是將鋼筋、混凝土等各類材料分多次吊裝，現(xiàn)澆住宅塔吊用電量偏多。

二是在裝修工程方面，預(yù)制裝配式住宅預(yù)制外墻采用夾心保溫，不需要使用電動(dòng)吊籃。

三是現(xiàn)澆住宅木模板使用量大，加工能耗增加。

四是混凝土工程中預(yù)制裝配式住宅混凝土消耗量較大，空壓機(jī)振搗器工作量較大，耗電量增加。

所以，現(xiàn)澆住宅比預(yù)制裝配住宅耗電量增加較大。

油耗和煤耗方面

現(xiàn)澆住宅混凝土澆筑使用泵車進(jìn)行垂直向上澆筑，需要消耗大量柴油。而預(yù)制裝配式住宅現(xiàn)場(chǎng)吊裝主要是消耗電能。預(yù)制裝配式住宅預(yù)制構(gòu)件蒸汽養(yǎng)護(hù)中鍋爐運(yùn)行消耗煤，現(xiàn)澆住宅采用自來(lái)水養(yǎng)護(hù)，不消耗煤。

總之，從資源消耗水平上看，預(yù)制裝配式住宅的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在砂漿、木材、保溫板及其他材料用量上，而在鋼材、混凝土等主材消耗方面相比現(xiàn)澆住宅尚無(wú)優(yōu)勢(shì)。從能源消耗和廢棄物產(chǎn)生量方面看，預(yù)制裝配式住宅較現(xiàn)澆住宅具有明顯優(yōu)勢(shì)。

發(fā)展建議

1、通過(guò)規(guī)�；�發(fā)揮預(yù)制裝配式住宅的節(jié)能減排效益

從測(cè)評(píng)和各地已完成的預(yù)制裝配式住宅項(xiàng)目的建造和運(yùn)行情況看，預(yù)制裝配式住宅的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益明顯，但目前我國(guó)預(yù)制裝配式住宅面積總量還比較小，預(yù)制裝配式住宅建設(shè)應(yīng)成片開(kāi)發(fā)，形成規(guī)模，才能充分體現(xiàn)預(yù)制裝配式住宅的節(jié)能減排效益。

2、加大預(yù)制裝配式住宅的標(biāo)準(zhǔn)化研究

預(yù)制裝配式住宅規(guī)模化建設(shè)的前提是標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)從設(shè)計(jì)階段就綜合考慮標(biāo)準(zhǔn)化、集成化和集約化理念，引導(dǎo)疊合樓板、內(nèi)外墻板、樓梯板、陽(yáng)臺(tái)板等預(yù)制構(gòu)配件的系列化開(kāi)發(fā)、規(guī)�；�生產(chǎn)，促進(jìn)預(yù)制裝配式住宅項(xiàng)目建設(shè)工期縮短、成本降低以及運(yùn)營(yíng)管理效率提高，確保節(jié)能減排綜合效益。

3、研究改革現(xiàn)行工程建設(shè)管理制度和模式

從管理角度而言，應(yīng)盡快對(duì)與預(yù)制裝配式建設(shè)模式相配套的部品生產(chǎn)、工程計(jì)價(jià)、招標(biāo)投標(biāo)、開(kāi)工許可、工程監(jiān)理、工程驗(yàn)收等環(huán)節(jié)進(jìn)行建設(shè)管理制度改革探索，完善不同建造施工環(huán)節(jié)順暢連接，減少現(xiàn)場(chǎng)工作量。

4、培養(yǎng)專業(yè)的預(yù)制裝配式住宅的施工隊(duì)伍

目前掌握預(yù)制裝配式住宅設(shè)計(jì)、施工、管理能力的專業(yè)人員還比較缺乏，應(yīng)注重能力建設(shè)，通過(guò)完善職業(yè)教育、加強(qiáng)人員培訓(xùn)等多種形式培養(yǎng)熟練的預(yù)制裝配式施工隊(duì)伍，達(dá)到提升效率、節(jié)約工期、減少時(shí)間成本的目的。