在“德國(guó)工業(yè)制造 4.0”與“中國(guó)制造 2025”新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革背景下,正在給世界建筑業(yè)帶來新的變革和重大影響, 各種新概念和新模式不斷涌現(xiàn),諸如產(chǎn)業(yè)鏈有機(jī)集成、并行裝配工程、 低能耗預(yù)制、綠色化裝配、機(jī)器人敏捷建造、網(wǎng)絡(luò)化建造和虛擬選 購(gòu)裝配等;世界未來裝配式建筑的建造系統(tǒng)與產(chǎn)業(yè)體系必將超越現(xiàn) 有企業(yè)模式與工業(yè)形式的范疇。其革新方向與發(fā)展趨勢(shì)有:
1、目前各國(guó)的裝配式建筑技術(shù)仍是 閉鎖體系(CS)的,現(xiàn)有的生產(chǎn)重點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件,并配合標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、 快速施工。但 CS 缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形式有限、設(shè)計(jì)缺乏靈活性,也沒有 推廣模數(shù)化。“世界未來裝配式建筑的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是從封閉體系(CS)向開放體系(OS)轉(zhuǎn)變發(fā)展。”德國(guó)建筑師夏埃爾• 密斯認(rèn) 為,“OS 發(fā)展趨勢(shì)可致力于發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化的功能塊、設(shè)計(jì)上統(tǒng)一模數(shù); 這樣易于統(tǒng)一又富于變化,方便了生產(chǎn)和施工,也給設(shè)計(jì)者與建造 者帶來更多更大的裝配性自由。”
2、目前裝配建筑的模塊式結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)在各國(guó)的發(fā)展相對(duì)比較快。未來的世界裝配建筑將向結(jié)構(gòu)預(yù)制 式(PS)和內(nèi)裝修系統(tǒng)化(SID)的“PS/SID”集成方向發(fā)展。日 本建筑師文彥牧指出,“因?yàn)檠b配式建筑既是主體結(jié)構(gòu)的工業(yè)化也 是內(nèi)裝修部品的產(chǎn)業(yè)化,兩者相輔相成,互為依托,片面強(qiáng)調(diào)其中 任何一個(gè)方面均是錯(cuò)誤的。”
3、德國(guó)建筑師華根•菲爾德表示:“運(yùn) 用最先進(jìn)的技術(shù)方法開發(fā)一種連結(jié) 點(diǎn),已成為未來裝配建筑業(yè)一項(xiàng)最基 本的創(chuàng)新任務(wù),這將在很大程度上決 定一個(gè)結(jié)構(gòu)的最終特征。”現(xiàn)在德國(guó) 裝配建筑界,有關(guān)連結(jié)裝配的施工作 業(yè)方式主要是濕體系與干體系。但是 濕體系作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)較低,所需勞力較 多;而干體系就是螺絲螺帽的結(jié)合, 其缺點(diǎn)是抗震性能較差,沒有濕體系 防滲性能好。德國(guó)裝配建筑界正在 創(chuàng)新發(fā)展采用現(xiàn)澆和預(yù)制裝配相結(jié)合 的萬能柔性連結(jié)體系(UFCS)。采用 UFCS 可利用虛擬激勵(lì)等方法分析并確 定連結(jié)構(gòu)件的頻率比、阻尼比和質(zhì)量 比等參數(shù),其顯著效果是:能按裝配 作業(yè)配套需要,及時(shí)安排所需零件的 預(yù)制生產(chǎn),從而縮短生產(chǎn)周期,減少 毛坯和制品的庫(kù)存量,也提高裝配構(gòu) 件的利用率,減少直接勞動(dòng)力,提高 裝配構(gòu)件與建筑質(zhì)量的一致性,因而 顯著提高經(jīng)濟(jì)效果。
4、“今后世界裝配建筑業(yè)界必將實(shí)現(xiàn)全 產(chǎn)業(yè)鏈信息化的管理與應(yīng)用,通過 LAE、CAE、BIM 等信息化技術(shù)搭建裝 配式建筑工業(yè)化的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、 建造和管理各個(gè)環(huán)節(jié)中的信息交換平 臺(tái),實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈信息平(WICIP) 的支持。”意大利建筑師勒•柯布西 耶指出,“以‘現(xiàn)代信息化’促進(jìn)‘可 持續(xù)裝配建筑工業(yè)化’,是實(shí)現(xiàn)裝配 建筑產(chǎn)業(yè)全生命周期和質(zhì)量責(zé)任可追 溯管理的重要手段。”
5、綠色化結(jié)構(gòu)裝配體系(GSAS)是標(biāo)志 裝配建筑產(chǎn)業(yè)工業(yè)化、現(xiàn)代化的發(fā)展 水平,新型的綠色化結(jié)構(gòu)裝配體系必然在未來裝配式住宅與建筑中廣泛應(yīng) 用。當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家正在重視發(fā)展以復(fù) 合輕鋼結(jié)構(gòu)、鋼 / 塑結(jié)構(gòu)、生物質(zhì) / 木結(jié)構(gòu)等為主的新型綠色化裝配構(gòu)件 體系,其目標(biāo)是使裝配式住宅與建筑 從設(shè)計(jì)、預(yù)制、運(yùn)輸、裝配到報(bào)廢處 理的整個(gè)住宅生命周期中,對(duì)環(huán)境的 影響最小,資源效率最高,使得住宅 與建筑的構(gòu)件體系朝著安全、環(huán)保、 節(jié)能和可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展。
6、前世界建筑業(yè)對(duì)勞動(dòng)力資源的需求越 來越緊缺,特別是裝配建筑的施工現(xiàn) 場(chǎng),需要吊裝、搬運(yùn)、裝配和連接等 大量工人。日本、德國(guó)和美國(guó)建筑界 正在致力發(fā)展智能化裝配模式(IAM), 以大量減少施工現(xiàn)場(chǎng)的勞動(dòng)力資源; 其出路是不斷發(fā)明推廣機(jī)器人、自動(dòng) 裝置和智能裝配線等,同時(shí)創(chuàng)新采用 附加值高的裝配式構(gòu)件與部品,使施 工現(xiàn)場(chǎng)不再需要更多大量臟而笨重的 體力勞動(dòng),這種智能化裝配模式比以 往建造模式大大節(jié)約了人力資源,同 時(shí)可以縮短工期提高施工效率。
7、隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,將給世界建 筑界帶來裝配建筑定制網(wǎng)絡(luò)化的新變 革。“未來基于網(wǎng)絡(luò)定制裝配建筑 (NCAB)的主要模式包括:定制環(huán)境 內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)定制過程的住宅 裝配;定制環(huán)境與整個(gè)裝配企業(yè)的網(wǎng) 絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)定制環(huán)境與企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈信 息系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的裝配交易;企業(yè) 與企業(yè)間的產(chǎn)業(yè)鏈網(wǎng)絡(luò)化,實(shí)現(xiàn)企業(yè) 間的裝配式住宅與建筑資源的共享、 組合與優(yōu)化利用;通過網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)異 地定制裝配式住宅。”德國(guó)達(dá)姆斯達(dá) 特裝配建筑研究所建筑師弗蘭茨•蘭 帕德指出,“未來德國(guó)裝配建筑的定制網(wǎng)絡(luò)化,其影響的深度、廣度和發(fā) 展速度往往遠(yuǎn)超過其他歐盟國(guó)家人們的預(yù)測(cè)。”