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來源：混凝土世界 編者按：亞洲混凝土學(xué)會(huì)建筑工業(yè)化委員會(huì)主席陳振基教授于2011年受深圳市住房和建設(shè)局、亞洲混凝土學(xué)會(huì)的委托，主編了《國外工業(yè)化建筑經(jīng)驗(yàn)文集》。這本文集作為內(nèi)部資料，印刷數(shù)量較少，讀者范圍有限。經(jīng)與陳振基教授商議，本刊將在“他山之石”欄目中連續(xù)刊登該文集中的有關(guān)文章，供大家學(xué)習(xí)借鑒國外工業(yè)化建筑的經(jīng)驗(yàn)。 香港理工大學(xué) 麥耀榮 摘 要：預(yù)制裝配化是更清潔、更具成效和更安全的施工方法，能夠?yàn)榭沙掷m(xù)的房屋發(fā)展計(jì)劃帶來很大好處，其效益主要體現(xiàn)在節(jié)約建筑物料、減少整體資源和能源的消耗、減少建筑廢料產(chǎn)生、營造清潔和健康的施工環(huán)境，以及縮短整體施工時(shí)間。與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和施工方法相比，以預(yù)制構(gòu)件建造的樓宇具有更長的生命周期。 香港房屋委員會(huì)（簡稱房委會(huì)）是香港首先倡導(dǎo)預(yù)制裝配建筑方法的先驅(qū)。早于上世紀(jì)80年代初期，房委會(huì)已通過國際知名的承建商鼓勵(lì)業(yè)界采用預(yù)制構(gòu)件和機(jī)械化施工技術(shù)。到80年代后期，房委會(huì)根據(jù)香港的環(huán)境，進(jìn)一步推動(dòng)本地主要承建商開發(fā)其本身的預(yù)制混凝土構(gòu)件系統(tǒng)。其后，房委會(huì)相應(yīng)制訂一系列的合約、采購和質(zhì)量保證措施，納入建筑合約條款，予以實(shí)施。同時(shí)，嶄新的技術(shù)措施亦相繼出臺(tái)，發(fā)展出一套完整的住宅大廈預(yù)制構(gòu)件施工系統(tǒng)。 本文就公共房屋（簡稱公屋）發(fā)展工程預(yù)制構(gòu)件建筑方法的演進(jìn)，與讀者分享所得的經(jīng)驗(yàn)，以期整個(gè)建造業(yè)界從中受益，推動(dòng)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。 上世紀(jì)60年代中期，大量人口從內(nèi)陸移居香港，其中不少人只能聚居于寮屋或非常殘破的舊樓，因此政府需要迅速興建大量單位，應(yīng)付龐大的房屋需求。同時(shí)，香港工業(yè)迅速興起，市民開始擁有穩(wěn)定的收入，對改善居住環(huán)境抱有較高的期望。另一方面，香港早年的建造業(yè)仍然相對落后，只能倚靠低技術(shù)和勞工密集的方式作業(yè)。當(dāng)時(shí)建造的公屋大廈，只能應(yīng)付一些功能性的需求，在耐用和可持續(xù)發(fā)展方面均乏善足陳（如圖1～圖2所示）。 自上世紀(jì)70年代初起，香港人口不斷增加，市民一般居住在以鋼筋混凝土建造的中等高度樓宇，公屋居民尤其如此。當(dāng)時(shí)業(yè)界采用混凝土，主要是因?yàn)橹懈蹆傻氐氖V場均可開采大量的花崗石材，無需從海外進(jìn)口較為昂貴的結(jié)構(gòu)鋼材。而且，在香港的亞熱帶潮濕天氣下，混凝土亦更為堅(jiān)固耐用（如圖3所示）。 然而，以上世紀(jì)70年代～80年代的技術(shù)水平來說，其建筑工程質(zhì)量有一些缺點(diǎn)： （1）仍采用傳統(tǒng)的方式，在現(xiàn)場拼裝木模板進(jìn)行建筑工程。樓宇落成后的外觀，特別是保護(hù)鋼筋免受銹蝕的混凝土外層表面，在很大程度上受施工木匠的技術(shù)水平影響。 （2）在其他造工方面，例如扎筋、澆灌混凝土、混凝土工程飾面等，均為高度勞工密集，須在狹窄的現(xiàn)場環(huán)境下進(jìn)行，而且對工人的技術(shù)要求不高，這對混凝土內(nèi)鋼筋的銹蝕防護(hù)功能構(gòu)成不利影響。 （3）至于部件連接位置（例如窗口）的滲水、樓面（例如天臺(tái)、懸臂式走廊）的積水，以及水管接駁位（例如廚房和浴室外墻）漏水等因素間接造成的損壞，也使樓宇結(jié)構(gòu)構(gòu)架的耐用程度降低。 在上世紀(jì)70年代～80年代期間，香港超過250幢的公屋是在上述情況下建造而成，這些樓宇的高度在7層～20層不等。多年來，政府需為這些樓宇進(jìn)行全面維修，以處理混凝土剝落的問題或重澆混凝土，以及進(jìn)行大型的加固工程。在過去不同時(shí)期所建造的公屋，其維修開支趨勢見表1。 早期住宅樓宇的生命周期一般在40年～50年之間，但維修開支卻不斷增加。香港土地有限，若要增加住房以提升公屋居民的生活水平，只能向高空發(fā)展，興建更高樓層的住宅大廈。因此，房委會(huì)把大部分舊式公屋納入整體重建計(jì)劃，分階段拆除，以便重新發(fā)展。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，其他建筑物如橋梁等，其生命周期超過100年，相比之下，上述舊式公屋對社會(huì)造成沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，這種情況必須加以改善。 據(jù)表1所示，舊式公屋的維修開支明顯較大。此外，1980年的維修開支已大幅下降，這是因?yàn)榉课瘯?huì)當(dāng)時(shí)已經(jīng)引入機(jī)械化的建筑方法。 房屋署是負(fù)責(zé)建造公屋的政府部門，一直致力于提升結(jié)構(gòu)工程的質(zhì)量和施工水平，于上世紀(jì)80年代中期強(qiáng)制在建筑結(jié)構(gòu)墻中采用大型鋼模板，并引入相關(guān)的機(jī)械化建筑系統(tǒng)（如圖4所示）。 這不但是減低耗用木材的環(huán)保創(chuàng)舉，同時(shí)可確保結(jié)構(gòu)部件的線位和規(guī)格準(zhǔn)確無誤。脫模后的混凝土結(jié)構(gòu)墻面層造工已大大有所改善，不再凹凸不平，而且改用鋼模板后，亦再?zèng)]有木材碎屑留在混凝土中。 上世紀(jì)90年代初期，房委會(huì)開創(chuàng)出另一項(xiàng)公屋建筑工程的新舉措，率先采用預(yù)制外墻（主要是在生產(chǎn)工廠預(yù)先制造形狀復(fù)雜的混凝土外墻），無須在現(xiàn)場拼裝模板和澆灌混凝土，并在制造外墻時(shí)一并鑲嵌窗框，以防止窗框／外墻的接駁位出現(xiàn)漏水現(xiàn)象（如圖5所示）。 從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，預(yù)制裝配式混凝土構(gòu)件建筑方法具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）大大減少耗用木材作為模板； （2）鋼筋的混凝土保護(hù)層是對抗銹蝕的第一道防線，而有關(guān)的建筑方法可確?；炷帘Ｗo(hù)層的造工質(zhì)量； （3）鋼模板／鋼模更為堅(jiān)固，可重復(fù)使用，使混凝土得以更好地?fù)v固。 （4）混凝土的面層造工更為光滑，可大大減少利用修補(bǔ)物料進(jìn)行修飾的情況（長期而言，修補(bǔ)物料或會(huì)剝落）。 我們從世界各地的承建商學(xué)習(xí)了各種建筑技術(shù)，如隧道模板、提升和爬升模板、泵送混凝土建筑方法、小型鋁模板、在預(yù)制構(gòu)件工廠配合鋼模使用翻轉(zhuǎn)臺(tái)、建造樓板時(shí)使用大型臺(tái)座等只是其中一部分。 雖然上述技術(shù)大部分均屬可行，但對承建商的管理和統(tǒng)籌能力有很高的要求，而且系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用也十分昂貴?？紤]到我們的建屋預(yù)算不多，而且不必追求私人商業(yè)發(fā)展項(xiàng)目的建筑速度，最終采用較中庸的方式，就是使用大型鋼模板配合預(yù)制構(gòu)件的建筑方法。 機(jī)械化和預(yù)制構(gòu)件建筑方法已屬房委會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行的政策，承建商不得自行使用傳統(tǒng)的建筑方法。工程須使用長達(dá)7.5米的大型鋼模板，且當(dāng)中不能有接縫。此舉令構(gòu)件表面大大改善，不再出現(xiàn)凸起的接駁痕跡。此外，我們強(qiáng)制要求承建商使用塔式起重機(jī)、混凝土斗，以及預(yù)拌混凝土，這在當(dāng)時(shí)亦屬創(chuàng)舉。在預(yù)制構(gòu)件方面，我們強(qiáng)制使用預(yù)制外墻板和樓梯，以大量減少窗邊滲水的情況發(fā)生，從而改善這類構(gòu)件出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題。 預(yù)制外墻的設(shè)計(jì)過程經(jīng)歷了若干階段的發(fā)展。最初階段，我們采用承建商的設(shè)計(jì)，在結(jié)構(gòu)框架建成后才將預(yù)制外墻板整塊裝上，再在托架上用無收縮薄漿予以固定（即事后固定法）。然而，現(xiàn)場攪拌的無收縮薄漿質(zhì)量成疑，高層大廈在受循環(huán)風(fēng)影響搖擺時(shí)，可能令薄漿開裂，從而導(dǎo)致滲水。因此，這個(gè)設(shè)計(jì)方案不久即被棄用，取而代之的是將預(yù)制外墻整塊裝入相連的剪力墻模板，然后澆灌混凝土（即預(yù)先固定法），該方法取得成效，獲得了肯定。上世紀(jì)90年代初期，這些設(shè)計(jì)方案由不同承建商聘請顧問公司提供設(shè)計(jì)；90年代中期，房委會(huì)決定將預(yù)制外墻板設(shè)計(jì)改為采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)方案，以節(jié)省承建商重復(fù)設(shè)計(jì)的時(shí)間和資源。這項(xiàng)安排亦在其他預(yù)制構(gòu)件的設(shè)計(jì)中采用。 在推行預(yù)制構(gòu)件建筑方法初期，由于香港低價(jià)高、人工貴，很少有預(yù)制混凝土構(gòu)件的工廠，許多預(yù)制程序須在現(xiàn)場進(jìn)行。承建商須在現(xiàn)場劃出特別的施工區(qū)，以便設(shè)置澆灌場地和操作用的龍門架。同時(shí)，香港一些原本生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力梁或混凝土管的預(yù)制工廠，均改用作建造公屋構(gòu)件的預(yù)制工廠。另外，有些承建商提出采用蒸氣養(yǎng)護(hù)方法加快預(yù)制過程，以盡量節(jié)省在現(xiàn)場占用的工作空間。 上述方法沿用數(shù)年后，由于上世紀(jì)90年代后期建造公屋需求不斷增加，我們作出政策性的決定，接受在境外（即內(nèi)陸珠江一帶）預(yù)制的構(gòu)件。初時(shí)，主要的承建商紛紛在該地區(qū)購置土地，開設(shè)預(yù)制工廠，并以陸路或水路進(jìn)行跨境運(yùn)輸。后來，因水路運(yùn)輸必須在碼頭重復(fù)裝卸，陸路運(yùn)輸遂成為主流。此外，雖然不少承建商致力開設(shè)預(yù)制工廠，但部分因管理不善而很快結(jié)業(yè)，最后僅有數(shù)家規(guī)模較大和高質(zhì)量的工廠得以成功經(jīng)營。 預(yù)制外墻板的設(shè)計(jì)面世后，有更多不同的建筑構(gòu)件隨之研發(fā)生產(chǎn)。這些預(yù)制構(gòu)件形形色色，均為配合不同位置和組合的功能而制造（如圖6～圖14所示），詳情如下： （1）半預(yù)制樓板 我們強(qiáng)制采用半預(yù)制樓板，原因如下： 1）半預(yù)制樓板的底面光滑，為木材模制所不能及。以往，我們曾規(guī)定承建商限制重復(fù)使用夾板的次數(shù)，但即使如此，樓板底面的質(zhì)量仍然欠佳。 2）采用半預(yù)制構(gòu)件可大幅度減少建造樓板所需的臨時(shí)支架，從而減少可能出現(xiàn)的造工和安全問題。 （2）預(yù)制樓梯和連系梁 在現(xiàn)場建造樓梯，工人須在半封閉的空間工作，并可能要上落樓梯，構(gòu)成造工質(zhì)量和工人上落安全的問題。采用預(yù)制樓梯便可避免上述顧慮。此外，在高空建造連系梁，須使用穩(wěn)固的大型工作臺(tái)，若采用預(yù)制梁，只須將其吊到所需位置安放，工程簡便得多。 （3）間隔墻 間隔墻分結(jié)構(gòu)墻和非結(jié)構(gòu)墻兩種。結(jié)構(gòu)性的間隔墻以厚度為150mm或100mm的鋼筋混凝土墻建造，用作分隔各個(gè)單位的防火墻。非結(jié)構(gòu)性的間隔墻則以空心或加氣混凝土墻板建造。 （4）立體預(yù)制浴室／廚房 這是一種箱形的構(gòu)筑物，預(yù)制后可安裝到各個(gè)單位。由于是立體設(shè)計(jì)，構(gòu)件預(yù)裝多條入墻暗管和有關(guān)配件、磁磚和防水膜等。此外，構(gòu)件內(nèi)加設(shè)預(yù)埋管套，以取代容易引致滲漏的預(yù)留箱形凹位。大量的濕作業(yè)均可移往管理較佳的工廠進(jìn)行。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在樓宇的生命周期內(nèi)，浴室和廚房范圍所需的維修保養(yǎng)較多。如以上造工能妥善提升質(zhì)量，日后的維修會(huì)大大減少。 預(yù)制及單元組合式建筑方法已為法國、英國、瑞典，以及其他多個(gè)歐洲國家普遍采用，但通常只用于建造平房或樓高約20層的中等高度建筑物，因?yàn)檫@些國家不像香港須興建高層住宅大廈。雖然香港也曾參考新加坡的作法，但香港仍須自行開發(fā)本身獨(dú)特的預(yù)制構(gòu)件式建筑技術(shù)。新加坡樓宇的高度在過去都不超過30層，以梁柱體系作為主流結(jié)構(gòu)形式。反觀香港，其住宅大廈往往高于40層或以上，結(jié)構(gòu)形式則以剪力墻為主。 因此，就香港情況而言，采用預(yù)制裝配構(gòu)件建筑方法建造高層大廈，需要特別考慮建造效益等多項(xiàng)因素： （1）對稱式的大廈布局 大廈采用對稱式布局，使不同類型的建筑構(gòu)件可重復(fù)使用，方便塔式起重機(jī)回旋吊運(yùn)建材。 （2）單元組合單位 大廈不同單位（包括一睡房、二睡房和三睡房單位）均采用單元組合式設(shè)計(jì)，可統(tǒng)一各單位的建筑和結(jié)構(gòu)構(gòu)件，有利于相關(guān)構(gòu)件重復(fù)使用，提升建筑效益。 （3）預(yù)制構(gòu)件的重量 預(yù)制構(gòu)件的重量至關(guān)重要，因?yàn)檩^重的構(gòu)件須以較大型的塔式起重機(jī)吊運(yùn)，令建筑成本大幅提升。而且，立體預(yù)制構(gòu)件的擺放布局，亦須小心規(guī)劃，以確保在建筑過程中塔式起重機(jī)的起吊能力足以應(yīng)付構(gòu)件的重量。 （4）尺寸偏差 在建筑高層大廈時(shí)，各類預(yù)制構(gòu)件須與剪力墻和立柱等結(jié)構(gòu)互相連接，因此各部分尺寸必須十分精確，裝配時(shí)只容許出現(xiàn)非常輕微的尺寸偏差，否則整個(gè)建造工程便會(huì)延誤。 我們采用預(yù)制裝配構(gòu)件建筑方法，主要考慮在遠(yuǎn)離現(xiàn)場生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量得到保證。為此，房委會(huì)訂立了一系列質(zhì)量保證措施，詳情如下： （1）聘請獨(dú)立結(jié)構(gòu)工程顧問，負(fù)責(zé)監(jiān)督預(yù)制場的生產(chǎn)過程，并調(diào)派全職人員常駐。有關(guān)人員通常是內(nèi)陸的大學(xué)畢業(yè)生，受聘后擔(dān)任常駐工廠的督導(dǎo)人員。 （2）每個(gè)工廠均須定期進(jìn)行內(nèi)部稽核，而獨(dú)立顧問須按月進(jìn)行外部稽核。此外，房委會(huì)會(huì)定期審核獨(dú)立顧問的工作表現(xiàn)。 （3）我們就有關(guān)工廠實(shí)施“承建商表現(xiàn)評分制”，評核重點(diǎn)以產(chǎn)品的造工水平為主。有關(guān)工廠透過“承建商表現(xiàn)評分制”所得的評分，關(guān)系到聘用預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)商的總承包商表現(xiàn)，因此會(huì)影響總承包商的投標(biāo)資格。 （4）預(yù)制工廠在開設(shè)初期，須取得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO 9001認(rèn)證資格。而且，供應(yīng)商在獲得批準(zhǔn)生產(chǎn)預(yù)制構(gòu)件之前，亦須進(jìn)行投產(chǎn)試驗(yàn)，以展示其生產(chǎn)技術(shù)水平。房委會(huì)近期更規(guī)定有關(guān)工廠須取得國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的ISO14001認(rèn)證資格。 預(yù)制裝配化是更清潔、更具成效和更安全的施工方法，能為可持續(xù)的房屋發(fā)展計(jì)劃帶來莫大好處，其效益主要體現(xiàn)在節(jié)約使用建筑物料、減少整體資源和能源的消耗、減少建筑廢料產(chǎn)生、營造清潔和健康的施工環(huán)境，以及縮短整體建筑時(shí)間。此外，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建筑方法比較，預(yù)制構(gòu)件建筑方法能提高有關(guān)項(xiàng)目的生命周期成本效益。 房委會(huì)在預(yù)制構(gòu)件建筑方法上所取得的經(jīng)驗(yàn)，可以說碩果累累。香港的私營機(jī)構(gòu)相繼仿效，由于私營發(fā)展商可以負(fù)擔(dān)較為昂貴的構(gòu)件，他們更能將這種建筑方法發(fā)揚(yáng)光大，無論在縱度和深度均有所提高。與香港早年的住宅樓宇相比，以預(yù)制裝配建筑方法建造的房屋更加持久耐用，可讓我們的下一代繼續(xù)作為安居之所。
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