4.3預(yù)制木結(jié)構(gòu)建造體系
德國小住宅領(lǐng)域（獨棟和雙拼）是采用預(yù)制裝配式建造形式最高的領(lǐng)域，而其中大量采用的是木結(jié)構(gòu)體系。木結(jié)構(gòu)體系之中又細分為木框板結(jié)構(gòu)、木框架結(jié)構(gòu)、層壓實木板材結(jié)構(gòu)三種形式。
承重木框架與抗剪板體是木框板結(jié)構(gòu)建筑的特點。框體采用實木，最好是構(gòu)造用全實木（KVH）形式。板材主要由木材或石膏板材料構(gòu)成。標準化的木截面和標準化的板材尺寸使加工生產(chǎn)和建造得到優(yōu)化。實木框架和板材有機組合，形成的墻壁、樓板和屋頂結(jié)構(gòu)體系，能夠有效地吸收和承載所有垂直和水平荷載。木框板結(jié)構(gòu)建筑自重輕，保溫層位于木框材料厚度之間，因而建筑顯得輕盈。
要達到被動房的節(jié)能水平，需要增加外側(cè)或內(nèi)側(cè)保溫材料，這一步可以在工廠預(yù)先完成。外墻部分可以選擇裝飾木材面板、面磚、或保溫層加涂料等形式。
圖60 現(xiàn)代高效保溫預(yù)制木框板墻體結(jié)構(gòu)
圖61預(yù)制木框板結(jié)構(gòu)裝配體系構(gòu)件生產(chǎn)過程
圖62-63用預(yù)制木框板結(jié)構(gòu)裝配體系建造的小住宅項目
圖64用預(yù)制木框板結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配體系建造的多層居住建筑
在工廠預(yù)制的墻體等板材中，已經(jīng)預(yù)先安裝好建筑的保溫隔熱、隔蒸汽層和氣密層，以及建筑上下水、電氣設(shè)備管線、或預(yù)留穿線和接口空間。工廠預(yù)組裝的組件還包括建筑的外門和窗戶。工地上的工作包括:建筑上下水管線和電氣線路的連接，瓷磚、地板、粉刷、室內(nèi)門等。預(yù)制裝配建筑，可以保證質(zhì)量、控制成本，大大縮短了施工周期: 通常在地下室或建筑地面板完成之后五個星期內(nèi)可入住。
計算機控制、自動化生產(chǎn)、現(xiàn)代化的生產(chǎn)組織優(yōu)化使工業(yè)化預(yù)制木構(gòu)住宅不斷完善進步。
預(yù)制木結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量有嚴格保證，每件預(yù)制產(chǎn)品在出廠時都有質(zhì)量檢測合格標識。
圖65典型木框架結(jié)構(gòu)體系建筑細部
木框架結(jié)構(gòu)體系是指垂直承載的木制柱和水平承載的木制梁組成的木結(jié)構(gòu)體系。木材大多采用工程用高質(zhì)量的復(fù)合膠合木（Brettschichtholz），跨度可達5米。這種工程用復(fù)合膠合木，也被用來建造大跨度體育館等建筑。輔助性木結(jié)構(gòu)，如樓板次梁、檁條等則采用構(gòu)造用實木。
用木框架結(jié)構(gòu)體系建造的房屋，其外墻板也具有保溫隔熱層，隔蒸汽層和氣密層，但木框架結(jié)構(gòu)體系中的內(nèi)外墻板不承擔任何結(jié)構(gòu)作用。建筑物的抗剪由木制、鋼制斜撐或剛性樓梯間承擔。由于墻體是填充性構(gòu)件，因而墻體可隨意布置并在未來輕松更改，樓板也可方便設(shè)置挑空構(gòu)造。建筑內(nèi)部空間靈活流動，開窗位置與面積靈活，采光和景觀好。
圖66預(yù)制木框架體系構(gòu)建加工
圖68-70用預(yù)制木框架結(jié)構(gòu)體系建造的獨立式小住宅項目
圖71用預(yù)制木框架結(jié)構(gòu)體系建造的多層居住建筑
圖72用預(yù)制木框架結(jié)構(gòu)體系建造的多層辦公建筑
圖73-74層壓實木板材結(jié)構(gòu)建筑
層壓實木板材結(jié)構(gòu)建筑近十年來得到快速發(fā)展。實木板材結(jié)構(gòu)采用交叉層壓木材（Brettsperrholz），有很好的結(jié)構(gòu)承載性能，可以加工制成樓板、墻體、屋面板?，F(xiàn)代化的計算機控制切割機床，能夠輕松切割出任何需要的洞口和形狀。層壓實木板材結(jié)構(gòu)不受建筑模數(shù)限制，可以創(chuàng)造出獨特的、純凈的空間，受到建筑師、結(jié)構(gòu)工程師和業(yè)主的青睞。層壓實木板材結(jié)構(gòu)，同以上兩種木結(jié)構(gòu)形式一樣，可以在工廠加工預(yù)制，到現(xiàn)場組裝。
5．德國裝配式建筑相關(guān)統(tǒng)計數(shù)字
德國聯(lián)邦統(tǒng)計局（StatistischesBundesamt）統(tǒng)計數(shù)據(jù)中有裝配式建筑（Fertigteilbau）一項，F(xiàn)ertigteilbau德文詞字面直譯為“預(yù)制構(gòu)件建筑”。德國統(tǒng)計局對裝配式建筑的定義為：一座建筑，當其外墻或內(nèi)墻、采用了樓層高度的或房間寬度的承重預(yù)制構(gòu)件，稱為裝配式建筑（EinBauwerk gilt alsFertigteilbau,wenngeschosshoheoderraumbreitetragendeFertigteilefürAu?en-oderInnenw?ndeverwendet）。但并沒有對采用裝配式預(yù)制構(gòu)件的比率做出限制。
根據(jù)德國國家統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)字，2015.01-11月期間，德國建筑企業(yè)（Bau von Gebaeude,）共2817家，從業(yè)人數(shù)145335，營業(yè)收入 25770百萬歐元。
其中裝配式建筑企業(yè) 74家，從業(yè)人數(shù)7078，營業(yè)收入1384百萬歐元.
根據(jù)德國聯(lián)邦統(tǒng)計局統(tǒng)計數(shù)字，德國居住建筑和非居住建筑裝配式占比分別見下表。
德國批準建造的裝配式居住建筑的歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)*
*統(tǒng)計數(shù)字為新建建筑，%值為占新建建筑總量資料來源：德國聯(lián)邦統(tǒng)計局
德國批準建造的裝配式非居住建筑的歷年統(tǒng)計數(shù)據(jù)*
*統(tǒng)計數(shù)字為新建建筑，%值為占新建建筑總量，資料來源：德國聯(lián)邦統(tǒng)計局
統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，德國從1999年到2014年之間，居住建筑中采用了裝配式建造技術(shù)的占比在9.5%--11%之間，平均值為10.29%；非居住建筑中采用了裝配式建造技術(shù)的占比在42.7—52.7%之間，平均值為 48.08%。2015年從事建筑預(yù)制裝配式構(gòu)件生產(chǎn)的就業(yè)人數(shù)及其營業(yè)額分別占建筑行業(yè)相應(yīng)指標的份額為5.12%和5.37%。
綜合分析數(shù)據(jù)和資料可以看出，德國建筑行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計中有裝配式建筑（Fertigteilbau）統(tǒng)計一項，裝配式建筑是指建造中采用了大型預(yù)制構(gòu)件的建筑，但對裝配率沒有硬性規(guī)定。雖然近年來非居住建筑中采用裝配式技術(shù)的建筑占比達到48.08%，但2015年從事建筑預(yù)制裝配式構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)的營業(yè)額僅占建筑行業(yè)營業(yè)額的5.37%
6．德國裝配式建筑的發(fā)展對中國的借鑒
預(yù)制混凝土大板建筑的經(jīng)驗教訓(xùn)
德國早期預(yù)制混凝土大板（PC）建造技術(shù)的出現(xiàn)和大規(guī)模應(yīng)用，主要是為解決戰(zhàn)后時期城市住宅大量缺乏的社會矛盾。用預(yù)制混凝土大板建造的衛(wèi)星城、城市新區(qū)深受20世紀初以《雅典憲章》為代表的理想主義現(xiàn)代主義城市規(guī)劃思潮的影響。
《雅典憲章》試圖克服工業(yè)城市帶來的弊病，摒棄建筑裝飾，用工業(yè)化的技術(shù)手段，快速解決社會問題，創(chuàng)造一個健康、平等的社會。但人類社會是非常復(fù)雜的，城市發(fā)展更是復(fù)雜的，由于當時的規(guī)劃指導(dǎo)思想的局限性，建筑過分強調(diào)整齊劃一，建筑單元、戶型、建筑構(gòu)件大量重復(fù)使用，造成這類建筑過分單調(diào)、僵化、死板，缺乏特色，缺少人性化。有些城區(qū)成為失業(yè)者、外來移民等低收入、社會下層人士集中的地區(qū)，帶來嚴重的社會問題，近年來部分項目被迫大規(guī)模拆除。
圖75 預(yù)制混凝土大板建筑單調(diào)、死板，缺乏人性化尺度，帶來嚴重的社會問題，近年來部分項目被迫大規(guī)模拆除
圖76-77預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)多層辦公建筑
德國的教訓(xùn)對中國的借鑒與思考
中國城市建設(shè)的高潮已過去，大量城市建筑需求量接近飽和，沒有依靠混凝土大板技術(shù)快速大規(guī)模建設(shè)住宅的需求；推動德國混凝土大板建筑大規(guī)模應(yīng)用的另一個因素是以雅典憲章為代表的早期現(xiàn)代城市規(guī)劃與現(xiàn)代建筑指導(dǎo)思想，發(fā)達國家對此經(jīng)過深度反省、已基本放棄。因此推動德國當年混凝土大板建設(shè)的兩大動因在當今的中國社會都不存在。
混凝土大板建造體系在人性化城市空間塑造、個性化建筑表現(xiàn)、建筑成本控制、建筑構(gòu)造技術(shù)問題解決等方面都存在嚴重不足，這是混凝土大板體系今天在德國被拋棄的根本原因，這點值得我們深思。中國不應(yīng)盲目推廣混凝土大板建設(shè)體系。特別不應(yīng)為了追求預(yù)制率水平而推廣混凝土大板建設(shè)體系。
德國建筑工業(yè)化發(fā)展趨勢
今天德國的建筑業(yè)突出追求綠色可持續(xù)發(fā)展，注重環(huán)保建筑材料和建造體系的應(yīng)用。追求建筑的個性化。設(shè)計精細化。由于人工成本較高，建筑業(yè)領(lǐng)域不斷優(yōu)化施工工藝，完善建筑施工機械、包括小型機械，減少手工操作。建筑上使用的建筑部品大量實行標準化、模數(shù)化。強調(diào)建筑的耐久性，但并不追求大規(guī)模工廠預(yù)制率。
其建筑產(chǎn)業(yè)化體現(xiàn)在
其建筑產(chǎn)業(yè)化體現(xiàn)在
工廠化：大量構(gòu)件、部品在工廠生產(chǎn)，減少現(xiàn)場人工作業(yè)、減少濕作業(yè)
工具化：施工現(xiàn)場減少手工操作，工具專業(yè)化、精細化
工業(yè)化：現(xiàn)代化制造、 運輸、安裝管理，大工業(yè)生產(chǎn)方式
產(chǎn)業(yè)化：BIM系統(tǒng)的全面應(yīng)用，全行業(yè)，全產(chǎn)業(yè)鏈的現(xiàn)代化，工業(yè)4.0模式
辦公和商業(yè)建筑的建造技術(shù)以鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)、配以各種工業(yè)化生產(chǎn)的幕墻（玻璃、石材、陶版、復(fù)合材料）為主。
多層住宅建筑以鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)和砌塊墻體結(jié)合，復(fù)合外保溫系統(tǒng)、外裝以涂料局部輔以石材、陶板等為主。
聯(lián)排及獨立住宅則有砌體、木結(jié)構(gòu)、少量鋼結(jié)構(gòu)常規(guī)建造體系，以及工業(yè)化生產(chǎn)預(yù)制砌體、預(yù)制木結(jié)構(gòu)全精裝修產(chǎn)品。
工業(yè)廠房、倉儲建筑成本控制嚴格，以預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)、混凝土框架結(jié)構(gòu)，配以預(yù)制金屬復(fù)合保溫板、預(yù)制混凝土復(fù)合板居多。
經(jīng)濟性、審美要求、施工周期、功能性（防火、隔聲、維護、使用改造的靈活性、熱工舒適性…）、環(huán)保與可持續(xù)性等方面的綜合考量是選擇何種建造體系的關(guān)鍵。
大部分裝配式建筑，由于重復(fù)大量使用相同構(gòu)件，容易出現(xiàn)單調(diào)、廉價的感覺。但通過精細化設(shè)計，利用預(yù)制裝配式構(gòu)件，也能夠建設(shè)個性鮮明、較高審美水平的建筑。
德國經(jīng)驗對中國的借鑒與思考：
中國推廣裝配式建筑最主要的目的應(yīng)是提高建筑產(chǎn)品質(zhì)量、提高建筑的環(huán)保和可持續(xù)性。建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展方向應(yīng)該是工廠化、工具化、工業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化的全面推進。特別應(yīng)該大幅提高建筑材料、部品、成品的質(zhì)量標準要求，和生產(chǎn)、建造、安裝過程中的環(huán)保要求。應(yīng)因地制宜選擇合適的建造體系，發(fā)揮建筑工業(yè)化的優(yōu)勢，達到提升建筑品質(zhì)和環(huán)保性能的目的，而不是盲目追求預(yù)制率水平。
作者為洲聯(lián)集團-五合國際 副總
德國可持續(xù)建筑委員會（DGNB）國際部董事
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