建筑業(yè)工業(yè)化一直是建筑業(yè)發(fā)展的基本目標(biāo)之一。從施工技術(shù)的變革開(kāi)始，其核心在于實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)向制造業(yè)的轉(zhuǎn)變——在工廠中生產(chǎn)建筑物的零部件，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)拼裝實(shí)現(xiàn)快速的建設(shè)流程。從二十世紀(jì)初，以美國(guó)的大型鋼筋混凝土空心預(yù)制樓板的使用為起點(diǎn)，建筑工業(yè)化成為二十世紀(jì)建筑業(yè)發(fā)展的重要標(biāo)志。隨后前蘇聯(lián)、英國(guó)、丹麥、法國(guó)等國(guó)家先后出現(xiàn)了多種工業(yè)化建筑體系。

  我國(guó)建筑工業(yè)化的進(jìn)步，基本改變了手工操作的歷史，建筑體系成套技術(shù)日益成熟和完善。建筑施工生產(chǎn)專業(yè)化、社會(huì)化進(jìn)一步發(fā)展，一些原屬于施工企業(yè)內(nèi)部的工藝過(guò)程已經(jīng)逐步成為獨(dú)立的行業(yè)，如商品混凝土、機(jī)械化施工、專業(yè)模板腳手架等方面，大大地推進(jìn)了建筑專業(yè)化的發(fā)展，使得建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的分化、整合明顯加快。

  但在建筑工業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程中，相關(guān)障礙并未完全消除，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)組織方式與技術(shù)發(fā)展理念等方面。

  1 建筑業(yè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)組織模式與建筑工業(yè)化發(fā)展的矛盾

  產(chǎn)業(yè)組織模式與體系是一個(gè)行業(yè)發(fā)展的基本保證，建筑業(yè)也不例外。我國(guó)建筑業(yè)當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)組織模式與工業(yè)化的發(fā)展方向存在以下幾方面的矛盾。

  1.1 建設(shè)項(xiàng)目的獨(dú)特性與工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)化之間的矛盾愈加突出

  建筑物、建設(shè)項(xiàng)目的獨(dú)特性是建筑業(yè)生產(chǎn)管理的最基本特征，也成為建筑施工組織管理經(jīng)典教材的編制原則。而工業(yè)化的基本特征則是標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化是大批量生產(chǎn)的前提，而大批量是低成本的保證。因此，差異化的建設(shè)項(xiàng)目與大批量生產(chǎn)之間必然存在著相應(yīng)的矛盾，這些矛盾也使得建筑工業(yè)化的發(fā)展受到制約。

  目前，我國(guó)建筑工業(yè)化的發(fā)展主要表現(xiàn)在商品混凝土、土石方施工、機(jī)械化施工等相對(duì)較低的層面，而在日本與歐洲廣泛使用的整體式、拼裝式的建筑、工業(yè)化住宅等均未成為我國(guó)建筑市場(chǎng)的主流。

  這種狀況導(dǎo)致了以項(xiàng)目為核心的建設(shè)管理思想在建筑業(yè)依舊是主導(dǎo)，項(xiàng)目管理而不是生產(chǎn)流程的系統(tǒng)化管理依舊是建筑管理的主要思想方法。

  1.2 建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)流程的不連續(xù)使工業(yè)化成為無(wú)本之木

  產(chǎn)業(yè)流程是指產(chǎn)品的生產(chǎn)全過(guò)程。建筑業(yè)的產(chǎn)業(yè)流程被人為地分隔開(kāi)——作為建筑產(chǎn)品最為關(guān)鍵的初始環(huán)節(jié)，“建筑設(shè)計(jì)”被列為獨(dú)立行業(yè)，與建筑施工處于不同的過(guò)程之中。在具體工程實(shí)踐中，施工方必須嚴(yán)格地執(zhí)行設(shè)計(jì)文件，按圖施工。如果設(shè)計(jì)本身并無(wú)明顯錯(cuò)誤，施工方一般不可以按照自己的意圖提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)變更。

  每一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)方都可能是不同的，對(duì)于具體建筑物的理解也千差萬(wàn)別，所確定的工藝做法也就會(huì)不一樣，因此施工方以固定的、程式化、工業(yè)化的施工工藝或零部件來(lái)應(yīng)對(duì)不同的建設(shè)項(xiàng)目是難以實(shí)現(xiàn)的。

  可見(jiàn)，設(shè)計(jì)與施工過(guò)程的割裂，使得施工方不得不面對(duì)千差萬(wàn)別的建筑物，也使得設(shè)計(jì)方在設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)需考慮也無(wú)法考慮具體的工藝過(guò)程。這種工作的獨(dú)立性，更使得每一次建筑物的建設(shè)過(guò)程均成為個(gè)案，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。

  1.3 傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論對(duì)預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的存在認(rèn)識(shí)偏差

  作為我國(guó)主流結(jié)構(gòu)體系，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建設(shè)模式被傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理論所固化——必須是現(xiàn)澆的。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論認(rèn)為，預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為預(yù)制結(jié)構(gòu))列為“不安全的”——整體性差、抗震性差。作為一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，以現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)(簡(jiǎn)稱為現(xiàn)澆結(jié)構(gòu))為主的發(fā)展理念已經(jīng)在業(yè)內(nèi)深入人心，幾乎沒(méi)有一個(gè)設(shè)計(jì)者會(huì)對(duì)于預(yù)制結(jié)構(gòu)提出與主流認(rèn)識(shí)所不同的見(jiàn)解。正因?yàn)槿绱?，設(shè)計(jì)者不會(huì)主動(dòng)采用預(yù)制結(jié)構(gòu)，研究人員也不會(huì)有意識(shí)地研究這種被認(rèn)為是不可行的結(jié)構(gòu)模式。

  由于設(shè)計(jì)與施工是相分離的，設(shè)計(jì)者僅僅會(huì)出于自身對(duì)于建筑的理解而構(gòu)思建筑物，必然是采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。這種情況下，即使存在優(yōu)秀的預(yù)制結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)建設(shè)企業(yè)，也不會(huì)承接到相應(yīng)的建設(shè)項(xiàng)目，進(jìn)而導(dǎo)致其逐步萎縮并退出市場(chǎng)。

  1.4 傳統(tǒng)建設(shè)施工企業(yè)的生產(chǎn)組織方式難以適應(yīng)市場(chǎng)的發(fā)展與變化

  根據(jù)我國(guó)相關(guān)法規(guī)，建設(shè)分包行為較為嚴(yán)格地受到限制，為了承擔(dān)大型的、工藝構(gòu)成復(fù)雜的項(xiàng)目，施工企業(yè)需要不斷地?cái)U(kuò)大規(guī)模，擴(kuò)充專業(yè)，在企業(yè)內(nèi)部組建專業(yè)化的部門，形成類似于縱向一體化的企業(yè)集團(tuán)。

  但基于企業(yè)內(nèi)部的需求，專業(yè)化的部門難以形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)并有效降低成本，或當(dāng)企業(yè)面臨市場(chǎng)周期性波動(dòng)時(shí)，或建設(shè)項(xiàng)目有獨(dú)特性要求時(shí)，龐大的組織體系，將成為企業(yè)難以擺脫的運(yùn)行負(fù)擔(dān)。

  2 預(yù)制結(jié)構(gòu)的發(fā)展是建筑工業(yè)化的基本前提

  2.1 建筑物微觀構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化是預(yù)制結(jié)構(gòu)的基本前提

  建筑物是千差萬(wàn)別的，但建筑物宏觀狀態(tài)的獨(dú)特性，并不意味著建筑物的微觀構(gòu)成的獨(dú)特性。由于建筑材料的特定性、同類建筑荷載的相似性、同類建筑微觀功能的相似性，建筑物的微觀狀態(tài)必然是相類似的。尤其是在同一地區(qū)的同類建筑物中，這種相似性表現(xiàn)則更加明顯。

  經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)形成完整的規(guī)范化體系，除非如水立方、鳥(niǎo)巢等特定的項(xiàng)目，大量的普通建筑，如辦公樓、教學(xué)樓等的跨度、層高、荷載模式、使用材料、結(jié)構(gòu)體系等關(guān)鍵參數(shù)已經(jīng)趨于標(biāo)準(zhǔn)化或至少是準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，某一個(gè)地區(qū)的同類建筑在微觀的構(gòu)造與處理上幾乎是相同的，或至少同一設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)者的相關(guān)做法是相同的。國(guó)內(nèi)很多地方都存在著地方性的標(biāo)準(zhǔn)圖集或施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，如果在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)有意識(shí)的處理，完全可以針對(duì)某一特定的建筑類別，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)配件，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)預(yù)制化。

  2.2 傳統(tǒng)理論中，預(yù)制結(jié)構(gòu)的技術(shù)缺陷仍有待商榷

  “預(yù)制結(jié)構(gòu)整體性差、抗震性差”的結(jié)論，以及相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范強(qiáng)調(diào)“宜采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓、屋蓋”等觀點(diǎn)并不完全正確。正是由于這種誤解與影響，我國(guó)預(yù)制建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展極為緩慢，不論設(shè)計(jì)還是施工，均滯后于土木工程的其他領(lǐng)域，也遠(yuǎn)落后于其他國(guó)家。

  作為震害較為嚴(yán)重的國(guó)家，日本有關(guān)研究與實(shí)踐卻表明，預(yù)制結(jié)構(gòu)在力學(xué)與抗破壞上并不存在特別的缺陷，預(yù)制結(jié)構(gòu)在連接上的整體性與抗震性可以滿足要求。我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)的工程實(shí)踐也充分說(shuō)明，預(yù)制結(jié)構(gòu)在抗震性能、整體性、能量耗散模式等關(guān)鍵問(wèn)題上，與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)具有的表現(xiàn)差異并不明顯。

  從我國(guó)的近期震害調(diào)查中，尤其是汶川地震中建筑物的坍塌狀況來(lái)看，盡管大量的老舊預(yù)制板建筑倒塌嚴(yán)重，但究其根本原因不在于板的破壞，而在于墻的坍塌，在于板與墻體之間的連接構(gòu)造不合理。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格設(shè)計(jì)的大型預(yù)制橋梁的震害相對(duì)較輕的事實(shí)，也從另一側(cè)面說(shuō)明，預(yù)制結(jié)構(gòu)并非是不安全的。從近年來(lái)國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究進(jìn)展來(lái)看，預(yù)制結(jié)構(gòu)的微觀力學(xué)性能，尤其是人們所關(guān)注的抗震性能、延性以及承載力等方面，也并不比現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)差。遺憾的是，由于條件與觀念的限制，相關(guān)整體性的宏觀研究尚比較少。

  目前對(duì)于預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的質(zhì)疑，一般均出現(xiàn)在連接構(gòu)造方面。但作為典型的預(yù)制模式的鋼結(jié)構(gòu)，很少有研究曾質(zhì)疑過(guò)其結(jié)構(gòu)的相關(guān)問(wèn)題。因此鋼筋混凝土預(yù)制結(jié)構(gòu)完全可以借鑒鋼結(jié)構(gòu)的連接模式，避免連接問(wèn)題的出現(xiàn)。

  2.3 預(yù)制結(jié)構(gòu)理論上存在著特殊優(yōu)勢(shì)

  與現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，預(yù)制結(jié)構(gòu)存在著特殊的潛在優(yōu)勢(shì)，但由于相關(guān)研究極少，使得理論上存在的優(yōu)勢(shì)，在具體實(shí)踐中難以發(fā)揮。

  2.3.1 工業(yè)化生產(chǎn)模式所決定的質(zhì)量穩(wěn)定、可靠與低成本

  預(yù)制結(jié)構(gòu)是工業(yè)化生產(chǎn)的，標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝，完全可以保證構(gòu)配件質(zhì)量的穩(wěn)定性與可靠性。這種質(zhì)量上的優(yōu)勢(shì)是現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)難以達(dá)到的。大量工程實(shí)踐表明，由于施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境(溫度、濕度、天氣等)、人員操作水準(zhǔn)等環(huán)節(jié)的影響，現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)配件的質(zhì)量等級(jí)與預(yù)制構(gòu)件相去甚遠(yuǎn)。同時(shí)，預(yù)制構(gòu)件的大批量生產(chǎn)模式，無(wú)疑會(huì)形成低成本的優(yōu)勢(shì)。這種價(jià)格優(yōu)勢(shì)目前之所以表現(xiàn)并不明顯，主要原因在于市場(chǎng)的占有度較小，規(guī)模不經(jīng)濟(jì)。工業(yè)化所帶來(lái)的低成本在其他行業(yè)中已經(jīng)得到了證明，建筑業(yè)不會(huì)出現(xiàn)特例。

  2.3.2 經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)的特定連接模式可以在地震中實(shí)現(xiàn)特殊功能

  預(yù)制結(jié)構(gòu)是通過(guò)構(gòu)件之間的后期連接而形成的，可以通過(guò)特定的連接設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)所不能實(shí)現(xiàn)的特殊功能需求。

  ①柔性連接可以構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)的能量耗散模式，形成特定的結(jié)構(gòu)延性。

  傳統(tǒng)的建筑抗震理論多以提高結(jié)構(gòu)體系的整體性與剛度來(lái)對(duì)抗結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。預(yù)制結(jié)構(gòu)的整體性與剛度低于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，因此被認(rèn)為是抗震性能較差的不安全結(jié)構(gòu)。但最新的抗震理論已經(jīng)逐漸從抗震向避震方向發(fā)展，將建筑物的能量耗散作為結(jié)構(gòu)抗避震的主要形式，以“避震”模式逐步替代“抗震”模式。

  從避震觀點(diǎn)來(lái)看，裝配式結(jié)構(gòu)所具有的“松散”模式，為建筑結(jié)構(gòu)避震所需的阻尼提供了有效的變形。通過(guò)連接設(shè)計(jì)與處理，在保證構(gòu)件之間的可靠連接的同時(shí)，也可以保證構(gòu)件之間的彈性、延性變形性能，從而在地震發(fā)生時(shí)，以變形吸收能量，避免現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的整體性破壞。

  ②后期連接點(diǎn)的預(yù)設(shè)破壞模式，可以有效避免大的損失并有利于災(zāi)后救援。

  地震作用是隨機(jī)的，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)在地震中的破壞是不可預(yù)設(shè)的。而預(yù)制結(jié)構(gòu)存在的先天“縫隙”，確定了其地震中的必然性的破壞模式——以拼裝縫隙為基礎(chǔ)的開(kāi)裂、坍塌模式。因此作為設(shè)計(jì)者來(lái)講，完全可以預(yù)設(shè)建筑物的破壞模式與坍塌過(guò)程，使其按照預(yù)設(shè)模式進(jìn)行坍塌，形成有效的逃生通道、避免隨機(jī)性破壞的不可預(yù)設(shè)性，避免生命損失。

  同時(shí)，預(yù)制結(jié)構(gòu)的先天縫隙更有利于在救援中的切割作業(yè)，可以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)建筑解體，形成相對(duì)較小的體積與重量，更可以使用小型的起重設(shè)備，這使得震后救援的難度大大降低，時(shí)間大為縮短。

  綜上所述可以看出，基于預(yù)制結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)真正的建筑工業(yè)化是完全可能的，有必要的，并且存在這巨大的優(yōu)勢(shì)。

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  3 集成建設(shè)系統(tǒng)——建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)組織模式的一種選擇

  作為工業(yè)化的典型，制造業(yè)基于新的產(chǎn)業(yè)組織模式——集成制造系統(tǒng)(CIMS，Contemporary Integrated Manu-Facturing Systems)，取得了驚人的成就，集成化已經(jīng)成為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的基本路徑選擇。借鑒制造業(yè)的集成化、產(chǎn)業(yè)鏈模式，構(gòu)建建筑業(yè)的“集成建設(shè)系統(tǒng)”(CI-CS，Contemporary Integrated Construction Systems)，也將成為建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)組織體系變革的一種路徑選擇，其中包括系統(tǒng)集成化、組織集成化與信息集成化。

  3.1 系統(tǒng)集成，建設(shè)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)與集成化

  所謂系統(tǒng)集成，即以建筑物的生產(chǎn)組織流程系統(tǒng)為基礎(chǔ)，全面協(xié)調(diào)建設(shè)項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)組織過(guò)程，使之?dāng)[脫目前的散亂模式，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、設(shè)計(jì)、施工有機(jī)結(jié)合的模式。

  從目前的建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)組織流程來(lái)看，建筑設(shè)計(jì)、施工組織與產(chǎn)品研發(fā)的過(guò)程是相互分離的。如前文所述，正是由于這種無(wú)組織的、不連續(xù)的過(guò)程，使得建筑產(chǎn)業(yè)上下游之間的信息傳遞被人為的阻隔，形成建筑產(chǎn)業(yè)組織流程的不連續(xù)性，阻礙了建筑工業(yè)化的順利發(fā)展。

  改變現(xiàn)有的設(shè)計(jì)、施工與產(chǎn)品研發(fā)相分離的模式，通過(guò)產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)的集成過(guò)程，實(shí)現(xiàn)以施工方(承包商)為核心的、向前延伸——施工工藝設(shè)計(jì)(而不是建筑設(shè)計(jì))、向后延伸——預(yù)制構(gòu)件研發(fā)(而不是生產(chǎn))的產(chǎn)業(yè)集成體系。

  工藝設(shè)計(jì)、施工組織的一體化，并不是完全的設(shè)計(jì)施工一體化，不是剝奪設(shè)計(jì)者應(yīng)有的職能與權(quán)力。作為施工承建方，不承擔(dān)建筑物的方案設(shè)計(jì)與宏觀設(shè)計(jì)工作，而是根據(jù)設(shè)計(jì)者所完成的建筑設(shè)計(jì)方案，根據(jù)施工方的技術(shù)專項(xiàng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品系統(tǒng)而進(jìn)行的具體的施工工藝協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)。這意味著基于該設(shè)計(jì)過(guò)程，可以在不改變建筑物基本功能與造型的前提下，改變其施工 工藝構(gòu)成方式——在微觀上最大限度地以標(biāo)準(zhǔn)化的構(gòu)配件、模塊重新構(gòu)建宏觀的建筑物。系統(tǒng)集成可以最大程度的提高施工方對(duì)于建筑設(shè)計(jì)過(guò)程