汪 盛（上海市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站，上海 200030）

2020 年 9 月，我國提出了“雙碳”減排目標(biāo)，即二氧化碳排放力爭于 2030 年達(dá)到峰值，努力爭取 2060 年實現(xiàn)碳中和。碳減排、碳達(dá)峰和碳中和是我國的國家戰(zhàn)略，各行各業(yè)都要積極響應(yīng)。建筑行業(yè)作為碳排放大戶更是要主動尋求改變。裝配式建筑作為建筑工業(yè)化的發(fā)展路徑之一，是建筑業(yè)“雙碳目標(biāo)”的主要手段，本文僅就裝配式建筑碳達(dá)峰和碳中的技術(shù)路徑進(jìn)行初步探討。

1 裝配式建筑的技術(shù)特點

1.1 裝配式建筑概述

在工廠生產(chǎn)混凝土構(gòu)件（預(yù)制梁、疊合板、預(yù)制柱等），通過交通工具運送至項目現(xiàn)場存放，將構(gòu)件采用可靠的連接方式進(jìn)行安裝，此類把現(xiàn)澆建造方式的部分工作放在工廠生產(chǎn)的建筑稱作裝配式建筑[1]?，F(xiàn)澆混凝土建筑與裝配式混凝土建筑是同時代發(fā)展的，但到上世紀(jì)中葉，由于起重設(shè)備和鋼制模具的大規(guī)模應(yīng)用，裝配式建筑進(jìn)入了專業(yè)化建造階段。疊合板是最容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的構(gòu)件，預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)線的普及進(jìn)一步加速了裝配式建筑的發(fā)展速度。

自第一條混凝土預(yù)制梁起，裝配式混凝土建筑發(fā)展已經(jīng)超過 100 a。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)目前在西歐、北美、東亞工業(yè)及民用建筑得到廣泛應(yīng)用，發(fā)達(dá)國家的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)占全部建筑工程的比例約在 35% 左右[2]。我國的預(yù)制混凝土技術(shù)雖經(jīng)過了近 10 a 的快速發(fā)展，裝配式建筑占新開工項目的比也提高到 了 20% 左右。

1950 年我國開始裝配式混凝土建筑的應(yīng)用，到 1980年，廣泛應(yīng)用于建筑工程中。新建建筑中應(yīng)用裝配式空心樓板的比例超過 70%。但那時我國預(yù)制混凝土技術(shù)是非常不成熟的，設(shè)計與施工水平均不能滿足安全、穩(wěn)定要求。因為沒有進(jìn)行抗震性能設(shè)計，許多裝配式建筑在唐山大地震中損壞嚴(yán)重，裝配式建筑在我國的發(fā)展進(jìn)入低谷。20 世紀(jì) 90 年代，現(xiàn)澆混凝土建筑已經(jīng)代替了預(yù)制裝配式建筑，只有部分單層廠房依然是預(yù)制結(jié)構(gòu)。

隨著我國工業(yè)化的趨勢，節(jié)能減排的要求，裝配式混凝土趁著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的東風(fēng)又飛速發(fā)展?，F(xiàn)階段裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都已推出，各地的標(biāo)準(zhǔn)也有條不紊的出版，基本覆蓋了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計、生產(chǎn)、施工、驗收全產(chǎn)業(yè)鏈條。

1.2 裝配式建筑技術(shù)體系

通用結(jié)構(gòu)體系和專用結(jié)構(gòu)體系是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的兩大體系，專用結(jié)構(gòu)體系一般在通用結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)上，根據(jù)具體的建筑功能需要與性能要求演化而來。

1.2.1 通用結(jié)構(gòu)體系

目前的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)完全滿足現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)（包括抗震規(guī)范）的要求，具有較好的安全性、適用性和耐久性。框架結(jié)構(gòu)體系、剪力墻結(jié)構(gòu)體系和框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)體系是裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的三大類[3]。根據(jù)具體工程的高度、體量、抗震等級、烈度和功能要求來選擇結(jié)構(gòu)體系。

裝配式框架結(jié)構(gòu)仍然是按照等同現(xiàn)澆進(jìn)行設(shè)計的，全部或部分梁、柱采用 PC 構(gòu)件。目前在上海城建集團開發(fā)的保障性住房中已廣泛應(yīng)用，預(yù)制率達(dá) 70%，成為國內(nèi)預(yù)制化率最高的高層住宅。若選用預(yù)制外掛墻板作為維護(hù)結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)幾乎可以實現(xiàn) 100% 的預(yù)制率。

全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)、部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)是裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的兩種方式。全部剪力墻采用預(yù)制構(gòu)件裝配是全預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)。全預(yù)制裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)在一般叫做 FPC體系，豎向構(gòu)件（如電梯井、剪力墻等）采用預(yù)制構(gòu)件，水平構(gòu)件（如梁、板等）采用預(yù)制疊合構(gòu)件。部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)是部分采用預(yù)制構(gòu)件的裝配式結(jié)構(gòu)，在承重墻部分選擇適用于拆解的構(gòu)件進(jìn)行預(yù)制。上述全預(yù)制和部分預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)體系中，預(yù)制剪力墻可采用整體預(yù)制墻板和預(yù)制疊合墻板。其中，預(yù)制疊合板應(yīng)在地震區(qū)優(yōu)先使用。

1.2.2 專用結(jié)構(gòu)體系

根據(jù)不同地域地震等級、建筑造型、經(jīng)濟發(fā)展、施工水平和預(yù)制率要求，研究開發(fā)的結(jié)構(gòu)體系成為專用結(jié)構(gòu)體系。專用結(jié)構(gòu)體系，能夠針對性的提高預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度，和整體預(yù)制率，可以幫助施工企業(yè)提高施工效率，幫助建設(shè)單位縮短工期、降低建造成本。

許多經(jīng)濟發(fā)展水平高的國家針對自身需求與發(fā)展程度開發(fā)了不同的裝配式建筑的專用結(jié)構(gòu)體系，如表 1 所示。我國裝配式混凝土單層工業(yè)廠房和住宅用多層裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)體系即裝配式大板建筑體系等也屬于特種結(jié)構(gòu)體系的范疇。在過去的 10 a 中，我們的專家開發(fā)了一系列新的預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)體系，如預(yù)制混凝土框架預(yù)埋垂直縫預(yù)制混凝土墻板結(jié)構(gòu)體系、鋼支撐—預(yù)制混凝土框架結(jié)構(gòu)體系等。一般來說，裝配式混凝土建筑的專用體系的適用性、經(jīng)濟性相對較高。

表1 專用結(jié)構(gòu)體系

2 “雙碳”目標(biāo)下裝配式建筑的技術(shù)發(fā)展

目前，建筑工程施工的大部分的項目仍然沿用傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工技術(shù)，現(xiàn)澆施工技術(shù)工序多，施工現(xiàn)場復(fù)雜，對周邊的環(huán)境影響大，施工工期長，滿足不了開發(fā)商快速周轉(zhuǎn)的需求。故在房屋建筑的策劃階段，就要合理選擇設(shè)計方案?；凇半p碳”目標(biāo)，選擇合理的裝配式建筑結(jié)構(gòu)形式，合理應(yīng)用裝配式建筑技術(shù)，是減少建筑工程項目的全壽命周期能耗的關(guān)鍵。具體來說，裝配式建筑的技術(shù)發(fā)展有以下幾個方向。

2.1 提高裝配式建筑的圍護(hù)墻結(jié)構(gòu)熱工性能

裝配式建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵，需要滿足我國相關(guān)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，并按照熱工性能指標(biāo)進(jìn)行節(jié)能評價。設(shè)計裝配式外圍護(hù)結(jié)構(gòu)時，需全面考慮建筑結(jié)構(gòu)采暖和制冷總負(fù)荷的影響。為提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工性能可以在外墻內(nèi)側(cè)，需額外的設(shè)置 XPS 板，XPS 板常規(guī)厚度為 21 mm。XPS 板通過射釘固定在建筑外墻板的內(nèi)側(cè)。此外，外墻的外側(cè)和這塊墻的隔層之間填充一塊棉保溫板，棉保溫板可以進(jìn)一步增加建筑的保溫效果。

2.2 發(fā)展裝配式建筑在屋面與外窗節(jié)能的應(yīng)用

一般來說，裝配式建筑屋面結(jié)構(gòu)采用的形式有保溫層面板、屋面瓦面板、EPS-復(fù)合保溫面板以及防水面板。此類屋面是直接固定在建筑墻面上的，為了保護(hù)屋面保溫層，通常會將在屋面上涂一層大約 25 mm 厚的水泥砂漿。為達(dá)到節(jié)能效果，一般采用塑鋼作為外窗的框架，采用雙層中空玻璃作為面板，這種雙層玻璃能夠有效地起到保溫的作用[8]。裝配式建筑的地面在進(jìn)行處理的時候通常按照自上至下的順序來進(jìn)行的。建筑的地面面層的厚度為 20 mm，可以利用水泥砂漿來找平層，建筑的地面面層的厚度 ＞60 mm，應(yīng)該使用復(fù)合式的保溫面層。

2.3 構(gòu)建有效的綠色裝配式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系

構(gòu)建綠色裝配式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，可以強化綠色裝配式建筑技術(shù)的發(fā)展?jié)摿Γ瑢τ诎l(fā)展起步較為緩慢的產(chǎn)業(yè)而言，內(nèi)部完善的標(biāo)準(zhǔn)體系可優(yōu)化各項工作流程，為綠色裝配式建筑發(fā)展提供相應(yīng)的技術(shù)支持。因此，構(gòu)建完善的綠色裝配式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系，非常重要。首先，相關(guān)企業(yè)可針對市場經(jīng)濟發(fā)展動態(tài)，和行業(yè)內(nèi)部的經(jīng)濟行情，結(jié)合技術(shù)特征優(yōu)勢，努力開發(fā)涵蓋裝配設(shè)施、維護(hù)手段、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的建筑體系標(biāo)準(zhǔn)，逐步提高綠色裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化水平，重點打造出一系列配套化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系；其次，應(yīng)進(jìn)一步完善綠色裝配式建筑和部件之間的模數(shù)體系，重點研究和開發(fā)符合建筑工業(yè)化生產(chǎn)要求的綠色裝配式結(jié)構(gòu)體系，實現(xiàn)裝配式構(gòu)建產(chǎn)品成套集成，有利于推進(jìn)我國綠色裝配式建筑結(jié)構(gòu)體系協(xié)調(diào)統(tǒng)一發(fā)展。此外，還應(yīng)在完善自身技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系的同時，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)平臺，時刻關(guān)注上下游各個類型企業(yè)的發(fā)展情況。并針對市場形勢變動，及時對內(nèi)部管理模式進(jìn)行更新與完善，進(jìn)一步提高自身管理力度。再通過建立產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的激勵制度，以共同發(fā)展共贏互利為目標(biāo)，建立創(chuàng)新技術(shù)和工作理念的研發(fā)團隊，最大化實現(xiàn)綠色裝配式建筑資源優(yōu)化配置。

3 結(jié) 語

在當(dāng)前的“雙碳”目標(biāo)背景下，建筑業(yè)作為碳排放的主要來源之一，必須要使用新的的施工技術(shù)和施工材料來減少建筑的碳排放量。裝配式建筑施工技術(shù)是建筑業(yè)中推廣十項新技術(shù)，要充分利用裝配式建筑技術(shù)的優(yōu)勢，減少工期，降低資源消耗和環(huán)境污染。此外，還要根據(jù)目前與裝配式建筑的發(fā)展水平，提高裝配式建筑的圍護(hù)墻熱工性能、發(fā)展裝配式建筑在屋面與外窗的應(yīng)用，構(gòu)建有效的綠色裝配式建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步發(fā)揮裝配式建筑技術(shù)的優(yōu)勢，促進(jìn)建筑業(yè)完成碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。