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中图分类号:TG454 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)28-0095-01
一、历史渊源
建筑工业化概念的最早出现,是在上世纪40年代末。“二战”结束后,以美国、英国、法国为代表的西方国家,为尽快解决国民住房问题,开始在住房建设体制和住房设计方面进行了工业化的改革和创新,使建筑工业化从理想变成了现实。1974年,联合国定义了“建筑工业化”它的基本途径是建筑标准化,构配件生产工厂化,施工机械化和组织管理科学化,并逐步采用现代科学技术的新成果,以提高劳动生产率,加快建设速度,降低工程成本,提高工程质量。
战后的日本为了医治战争创伤,为流离失所的人们提供住房保障,开始探索以工厂化生产方式低成本、高效率地制造房屋(构件),建筑工业化进程由此起步。半个多世纪以来,日本已形成了完整的建筑工业化体系,进入新世纪以来,日本在绿色环保、节能减排、自然生态、人居和谐等现代建筑领域研究成果斐然。
二、现状
2.1 工业化建筑在日本的发展
住宅建设关乎国计民生,国内如此,日本更是如此。自二战以来,日本政府为使住宅建设及其产业化适应发展的需要,在法律框架、政策制度、金融保障、住宅工业化与产业化、住宅研究与技术支撑等方面采取了相应的对策。日本以住宅建设的工业化和产业化为突破口,发展建筑工业化,取得了举世瞩目的成绩。住宅建设的工业化已成为日本建筑工业化的核心和主体。
日本的工业化建筑包括木质系,钢铁系,混凝土系等,这样的工业化建筑是一个十分宽泛的概念。日本人认为所谓建筑并不是单纯的箱子更重要的是“居住”的功能,便捷性,以及具有文化气息等特质。日本现在已每年建設接近20万户,成长到40亿日元的产业并领导着整个住宅产业,目前日本约有89万户住宅,其中每六户就有一户工业化住宅。截止2014年在日本各县(相当于国内的省)中东京的工业化住宅数量最多(19863户),其次是神奈川县(11521户),埼玉县(10797户),爱知县(10597户),千叶县(10225户)。
2.2 工业化建筑在国内的发展
我国建筑工业化的发展尚处在起步阶段,相对于日本和欧美发达国家而言,我国建筑工业化发展水平还很低,无论是在设计理念、科技研发、工厂化制造等方面,都与日本相比还有较大差距。
建筑工业化将是我国建筑业的发展方向。随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,所以整体技术进步缓慢。
三、目前的关键技术
3.1 建筑工业化的实现工法——PCa工法
PC(Precast Concrete)工法,或PCa工法,称作预制组装工法,又叫预制组装混凝土结构工法。PC工法将建筑商品化、部品化、构件化分解,将以现场建造为主的方式转变为以现场装配组装为主,通过部品和构件的工业厂化生产和现场装配,从而实现建造房屋就像汽车零部件组装成汽车一样完成,彻底改变以现场湿作业(相对于干作业,譬如石材,用水泥砂浆粘贴就是湿作业)为主的现场建造方式。
3.2 免制震技术
指耐震,制震,免震三方面考虑的地震对策。
3.2.1 耐震技术
耐震技术指在面对地震的影响时使建筑不被破坏的技术,在阪神淡路大地震中,基于新耐震基准的工业化住宅发挥了非常优秀的性能,完全破坏的住宅建筑数量是零。但是,在地震中建筑摇晃的十分剧烈,家具被晃倒,无法抑制居民面对这种情况的恐惧感。而且不能保证不会发生比这种摇晃更严重的现象。
3.2.2 制震技术
制震技术指以弹性设计来对抗地震的构造,为了抑制建筑摇晃以减震器加入房间的组成来吸收地震的能量,从而减轻构造体的负担。如果建筑为二层以上的话,这种技术只能抑制二层以上的摇晃,而对与地基直接接触的一层来说并没有抑制震动的作用,所以对低层住宅应对地震的效果有所限定。
3.2.3 免震技术
免震技术是指在地基和建筑中间安装可以滑动的滑轮和减震器来支撑,使房间感受不到地震影响的技术。大型建筑利用基层橡胶来实现免震系统早已经被开发了,但并不是很适用于一般以滚动或滑动为支撑的低层的轻型建筑。
3.3 IT技术的应用
随着IT技术日新月异的进化,日益的渗透到人们的居住生活中。住宅中包含地震速报系统,以及将各种情报技术实用化。例如:
(1)类似于手机的住宅内监视系统:通过手机网络连接住宅内控制系统,可以用于确认防盗门是否上锁、空调电热毯的电源是否关闭、照明的开关、监控系统的开关。具备这样功能的留守系统已经于2001年9月在住宅业内的IT住宅系统中实用了,在这之后,工业化住宅与集合住宅商品也在逐渐采用。
(2)住户健康诊断系统:该系统是住宅设备企业TOTO①和大和ハウス②与2005年共同研究开发的各种商业化家庭健康管理器械。包括可以测体温和尿糖的坐便器,可以测体重的地砖等。该系统是为了健康主要检查“尿糖值”“血压”“体重”“脂肪”这4个数字,家庭成员们每天在厕所一边测量,一边由电脑进行数据管理和监视。
(3)机器人技术的应用。
3.4 环境应对技术
通过消减二氧化碳的排放来应对全球变暖也是住宅产业的一大重要课题,也是各大工业化住宅企业各自最重要的题目之一。例如:高隔热化建筑,根据气候调节的建筑,与环境共生的住宅区等。
(1) 高隔热化建筑:为了提高外墙的隔热性,采用了给保温外墙增加了隔热层这种方法。不仅仅是建筑物的高隔热化隔热材料厚度,隔热材料和门窗、玻璃等的建筑材料的高性能、高机能化的部分也十分受重视。
(2)太阳能发电:太阳能是一种不会产生二氧化碳的清洁能源。引进太阳能发电除了有国家的补助金制度外,各自治体也普及扩大了补助金等各种各样的投入,通过卖电来给家庭带来好处。基于针对平房的大容量太阳能发电系统的开发,可搭载太阳能发电住宅的研究正在积极的开展。
(3)利用地热的热水、空调系统:不受季节影响的地热,通过地热利用热泵系统活用于热水、空调的能源供给。通过这种措施可能实现供应原本占生活能源2/3的热水、空调系统,甚至空调热量都从地下排出对抑制热岛现象也有很大帮助。
四、发展趋势
4.1 日本工业化建筑在TRIZ中的进化趋势
(1)上世纪50年代至60年代,住宅产业建设矛盾焦点是恢复战争创伤,适应城市化的发展,解决房荒,其重点是住宅建造方式的工业化,提高建设效率,可以说这种只能满足人们临时居住的需求是其婴儿期。
(2)20世纪70年代至90年代,随着住房数量基本 满足需求以及石油危机的出现,住宅建设的焦点从关注“量”转向“质”和节能。并且在整个建筑行业中形成一定规模占据一定比例广泛被人们所接受可以称作它的成长期。
(3)20世纪90年代以后,日本提出了全球关注人类赖以生存的地球的可持续发展,关注生物多样性、温室气体减排等问题,住宅产业转向环境友好、资源能源节约和可持续发展,具有多种技术集成,以及强大功能性和便捷性的工业化建筑就是其成熟期。
4.2 日本的“200年住宅构想”
随着日本经济的衰退,全球资源、环境意识的不断高涨,人们逐渐认识到了消费主导型经济的缺陷,以及发展储备持久型经济的重要性。在这样的背景下,于2007年5月发表了“200年住宅构想”,目的是形成超长期可持续循环利用的高品质住宅的社会资产。
要实现200年住宅的设想,其中这几个体系的建设是非常重要的。第一,建设的体系。第二,维持管理体系。第三,城市街道建设的完善体系。第四,金融流通体系。基本上围绕这几个体系一起发展建设的。
一、历史渊源
建筑工业化概念的最早出现,是在上世纪40年代末。“二战”结束后,以美国、英国、法国为代表的西方国家,为尽快解决国民住房问题,开始在住房建设体制和住房设计方面进行了工业化的改革和创新,使建筑工业化从理想变成了现实。1974年,联合国定义了“建筑工业化”它的基本途径是建筑标准化,构配件生产工厂化,施工机械化和组织管理科学化,并逐步采用现代科学技术的新成果,以提高劳动生产率,加快建设速度,降低工程成本,提高工程质量。
战后的日本为了医治战争创伤,为流离失所的人们提供住房保障,开始探索以工厂化生产方式低成本、高效率地制造房屋(构件),建筑工业化进程由此起步。半个多世纪以来,日本已形成了完整的建筑工业化体系,进入新世纪以来,日本在绿色环保、节能减排、自然生态、人居和谐等现代建筑领域研究成果斐然。
二、现状
2.1 工业化建筑在日本的发展
住宅建设关乎国计民生,国内如此,日本更是如此。自二战以来,日本政府为使住宅建设及其产业化适应发展的需要,在法律框架、政策制度、金融保障、住宅工业化与产业化、住宅研究与技术支撑等方面采取了相应的对策。日本以住宅建设的工业化和产业化为突破口,发展建筑工业化,取得了举世瞩目的成绩。住宅建设的工业化已成为日本建筑工业化的核心和主体。
日本的工业化建筑包括木质系,钢铁系,混凝土系等,这样的工业化建筑是一个十分宽泛的概念。日本人认为所谓建筑并不是单纯的箱子更重要的是“居住”的功能,便捷性,以及具有文化气息等特质。日本现在已每年建設接近20万户,成长到40亿日元的产业并领导着整个住宅产业,目前日本约有89万户住宅,其中每六户就有一户工业化住宅。截止2014年在日本各县(相当于国内的省)中东京的工业化住宅数量最多(19863户),其次是神奈川县(11521户),埼玉县(10797户),爱知县(10597户),千叶县(10225户)。
2.2 工业化建筑在国内的发展
我国建筑工业化的发展尚处在起步阶段,相对于日本和欧美发达国家而言,我国建筑工业化发展水平还很低,无论是在设计理念、科技研发、工厂化制造等方面,都与日本相比还有较大差距。
建筑工业化将是我国建筑业的发展方向。随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,所以整体技术进步缓慢。
三、目前的关键技术
3.1 建筑工业化的实现工法——PCa工法
PC(Precast Concrete)工法,或PCa工法,称作预制组装工法,又叫预制组装混凝土结构工法。PC工法将建筑商品化、部品化、构件化分解,将以现场建造为主的方式转变为以现场装配组装为主,通过部品和构件的工业厂化生产和现场装配,从而实现建造房屋就像汽车零部件组装成汽车一样完成,彻底改变以现场湿作业(相对于干作业,譬如石材,用水泥砂浆粘贴就是湿作业)为主的现场建造方式。
3.2 免制震技术
指耐震,制震,免震三方面考虑的地震对策。
3.2.1 耐震技术
耐震技术指在面对地震的影响时使建筑不被破坏的技术,在阪神淡路大地震中,基于新耐震基准的工业化住宅发挥了非常优秀的性能,完全破坏的住宅建筑数量是零。但是,在地震中建筑摇晃的十分剧烈,家具被晃倒,无法抑制居民面对这种情况的恐惧感。而且不能保证不会发生比这种摇晃更严重的现象。
3.2.2 制震技术
制震技术指以弹性设计来对抗地震的构造,为了抑制建筑摇晃以减震器加入房间的组成来吸收地震的能量,从而减轻构造体的负担。如果建筑为二层以上的话,这种技术只能抑制二层以上的摇晃,而对与地基直接接触的一层来说并没有抑制震动的作用,所以对低层住宅应对地震的效果有所限定。
3.2.3 免震技术
免震技术是指在地基和建筑中间安装可以滑动的滑轮和减震器来支撑,使房间感受不到地震影响的技术。大型建筑利用基层橡胶来实现免震系统早已经被开发了,但并不是很适用于一般以滚动或滑动为支撑的低层的轻型建筑。
3.3 IT技术的应用
随着IT技术日新月异的进化,日益的渗透到人们的居住生活中。住宅中包含地震速报系统,以及将各种情报技术实用化。例如:
(1)类似于手机的住宅内监视系统:通过手机网络连接住宅内控制系统,可以用于确认防盗门是否上锁、空调电热毯的电源是否关闭、照明的开关、监控系统的开关。具备这样功能的留守系统已经于2001年9月在住宅业内的IT住宅系统中实用了,在这之后,工业化住宅与集合住宅商品也在逐渐采用。
(2)住户健康诊断系统:该系统是住宅设备企业TOTO①和大和ハウス②与2005年共同研究开发的各种商业化家庭健康管理器械。包括可以测体温和尿糖的坐便器,可以测体重的地砖等。该系统是为了健康主要检查“尿糖值”“血压”“体重”“脂肪”这4个数字,家庭成员们每天在厕所一边测量,一边由电脑进行数据管理和监视。
(3)机器人技术的应用。
3.4 环境应对技术
通过消减二氧化碳的排放来应对全球变暖也是住宅产业的一大重要课题,也是各大工业化住宅企业各自最重要的题目之一。例如:高隔热化建筑,根据气候调节的建筑,与环境共生的住宅区等。
(1) 高隔热化建筑:为了提高外墙的隔热性,采用了给保温外墙增加了隔热层这种方法。不仅仅是建筑物的高隔热化隔热材料厚度,隔热材料和门窗、玻璃等的建筑材料的高性能、高机能化的部分也十分受重视。
(2)太阳能发电:太阳能是一种不会产生二氧化碳的清洁能源。引进太阳能发电除了有国家的补助金制度外,各自治体也普及扩大了补助金等各种各样的投入,通过卖电来给家庭带来好处。基于针对平房的大容量太阳能发电系统的开发,可搭载太阳能发电住宅的研究正在积极的开展。
(3)利用地热的热水、空调系统:不受季节影响的地热,通过地热利用热泵系统活用于热水、空调的能源供给。通过这种措施可能实现供应原本占生活能源2/3的热水、空调系统,甚至空调热量都从地下排出对抑制热岛现象也有很大帮助。
四、发展趋势
4.1 日本工业化建筑在TRIZ中的进化趋势
(1)上世纪50年代至60年代,住宅产业建设矛盾焦点是恢复战争创伤,适应城市化的发展,解决房荒,其重点是住宅建造方式的工业化,提高建设效率,可以说这种只能满足人们临时居住的需求是其婴儿期。
(2)20世纪70年代至90年代,随着住房数量基本 满足需求以及石油危机的出现,住宅建设的焦点从关注“量”转向“质”和节能。并且在整个建筑行业中形成一定规模占据一定比例广泛被人们所接受可以称作它的成长期。
(3)20世纪90年代以后,日本提出了全球关注人类赖以生存的地球的可持续发展,关注生物多样性、温室气体减排等问题,住宅产业转向环境友好、资源能源节约和可持续发展,具有多种技术集成,以及强大功能性和便捷性的工业化建筑就是其成熟期。
4.2 日本的“200年住宅构想”
随着日本经济的衰退,全球资源、环境意识的不断高涨,人们逐渐认识到了消费主导型经济的缺陷,以及发展储备持久型经济的重要性。在这样的背景下,于2007年5月发表了“200年住宅构想”,目的是形成超长期可持续循环利用的高品质住宅的社会资产。
要实现200年住宅的设想,其中这几个体系的建设是非常重要的。第一,建设的体系。第二,维持管理体系。第三,城市街道建设的完善体系。第四,金融流通体系。基本上围绕这几个体系一起发展建设的。