借鉴学习与融合：德国装配式建筑发展深度分析

1.德国装配式建筑发展概况

1.1德国装配式建筑的起源

德国以及其他欧洲发达国家建筑工业化起源于1920年代，推动因素主要有两方面：

(1)社会经济因素：城市化发展需要以较低的造价、迅速建设大量住宅、办公和厂房等建筑。

(2)建筑审美因素：建筑及设计界摒弃古典建筑形式及其复杂的装饰，崇尚极简的新型建筑美学，尝试新建筑材料(混凝土、钢材、玻璃)的表现力。在雅典宪章所推崇的城市功能分区思想指导下，建设大规模居住区，促进了建筑工业化的应用。

在1920年代以前，欧洲建筑通常呈现为传统建筑形式，套用不同历史时期形成的建筑样式，此类建筑的特点是大量应用装饰构件，需要大量人工劳动和手工艺匠人的高水平技术。随着欧洲国家迈入工业化和城市化进程，农村人口大量流向城市，需要在较短时间内建造大量住宅办公和厂房等建筑。标准化、预制混凝土大板建造技术能够缩短建造时间、降低造价因而首先应运而生。

德国最早的预制混凝土板式建筑是1926-1930年间在柏林利希藤伯格-弗里德希菲尔德(Berlin-Lichtenberg, Friedrichsfelde)建造的战争伤残军人住宅区。该项目共有138套住宅，为两到三层楼建筑。如今该项目的名称是施普朗曼(Splanemann)居住区。该项目采用现场预制混凝土多层复合板材构件，构件最大重量达到7吨。

1.2二次大战后德国大规模装配式住宅建设

二次大战结束以后，由于战争破坏和大量战争难民回归本土，德国住宅严重紧缺。德国用预制混凝土大板技术建造了大量住宅建筑。这些大板建筑为解决当年住宅紧缺问题做出了贡献，但今天这些大板建筑不受欢迎，不少缺少维护更新的大板居住区已成为社会底层人群聚集地，导致犯罪率高等社会问题，深受人们的诟病，成为城市更新首先要该在的对象，有些地区已经开始大面积拆除这些大板建筑。

1.3德国目前装配式建筑发展概况

预制混凝土大板技术相比常规现浇加砌体建造方式，造价高，建筑缺少个性，难于满足今天的社会审美要求，1990年以后基本不再使用。混凝土叠合墙板技术发展较快，应用较多。德国今天的公共建筑、商业建筑、集合住宅项目大都因地制宜、根据项目特点，选择现浇与预制构件混合建造体系、或钢混结构体系建设实施，并不追求高比例装配率。而是通过策划、设计、施工各个环节的精细化优化过程，寻求项目的个性化、经济性、功能性和生态环保性能的综合平衡。随着工业化进程的不断发展，BIM技术的应用，建筑业工业化水平不断提升，建筑上采用工厂预制、现场安装的建筑部品愈来愈多，占比愈来愈大。

各种建筑技术、建筑工具的精细化不断发展进步。小范围有钢结构、混凝土结构、木结构装配式技术体系的研发和实践应用。小住宅建设方面装配式建筑占比最高，2015年达到16%。2015年1月至7月德国共有59752套独栋或双拼式住宅通过审批开工建设，其中预制装配式建筑为8934套。这一期间独栋或双拼式住宅新开工建设总量较去年同期增长1.8%;而其中预制装配式住宅同比增长7.5%!显示出在这一领域装配式建筑受到市场的认可和欢迎。单层工业厂房采用预制钢结构或预制混凝土结构在造价和缩短施工周期方面有明显优势，因而一直得到较多应用。

2.德国装配式建筑的政策措施、发展建设研究

德国预制装配式建筑发展过程中，规模最大、最有影响力当属预制混凝土大板建筑。

2.1原东德地区的预制混凝土大板建造技术的应用

由于战后需要在短期内建设大量住宅，东德地区1953年在柏林约翰尼斯塔(Johannisthal)进行了预制混凝土大板建造技术第一次尝试。1957年在浩耶斯韦达市(Hoyerswerda)的建设中第一次大规模采用预制混凝土构件施工。此后，东德用预制混凝土大板技术，大量建造预制板式居住区(Plattenbausiedlungen)。预制混凝土大板住宅的建筑风格深受包豪斯理论影响。

1972-1990年东德地区开展大规模住宅建设，并将完成300万套住宅确定为重要政治目标，预制混凝土大板技术体系成为最重要的建造方式。这期间用混凝土大板建筑建造了大量大规模住区、城区，如10万人口规模的哈勒新城(Halle-Neustadt)。在1972-1990年大规模住宅建设期间，东德地区新建、改建共300万套住宅，其中180-190万套用混凝土大板建造，占比达到60%以上，如果每套建筑按平均60平米计算，预制大板住宅面积在1.1亿平米以上。东柏林地区1963-1990年间共新建住宅273000套住宅，其中大板式住宅占比达到93%(数据来源：Die »Lösungder Wohnungsfrage«作者Dieter Hanauske)。

住宅建设工程耗费了东德大量财政收入。为节约建造成本和快速建设，设计开发出不同系列产品，如Q3A, QX, QP,P2系列。预制混凝土大板住宅项目大量重复使用同样户型、类似的立面设计。大板建筑规划形态僵硬缺少变化，在老城区通常采用推倒重建模式，破坏了原有城市肌理。大板建筑当时受到普遍欢迎

虽然大板建筑今天饱受诟病，但在当时大板住宅符合东德的社会意识形态，人人平等，整齐划一。预制混凝土大板技术建造的工业化住宅，功能基本合理，拥有现代化的采暖和生活热水系统，独立卫生间，比没有更新改造的20世纪初期建造的老住宅舒适。由于得到东德政府的大量财政补贴，因而这种工业化住宅租金并不很高，受到当地居民的欢迎。大量新建居住区，导致原有历史街区中的住宅吸引力下降，出租率低，租金无法支持建筑的维护，历史街区中的建筑逐渐破败。这种现象也导致政策制定者重新思考补贴政策，甚至开始尝试用预制技术进行老城历史建筑的改造更新。

1980年代以后，东德政府开始在一些城市的重要地区，尝试从规划和城市空间塑造方面，借鉴传统城市空间布局与建筑设计，打破单调的大板建筑风格。

2.2原西德地区的预制混凝土大板建造应用

二次大战之后，原西德地区也用混凝土预制大板技术建造了大量住宅建筑，主要用于建设社会保障性住宅。1957年西德政府通过了《第二部住宅建设法》(II.WoBauG)，将短期内建设满足大部分社会阶层居民需求的、包括具有适当面积、设施、可承受租金的住宅，作为住宅建设的首要任务。混凝土预制大板技术以其建设速度快、造价相对低廉因而也在西德地区有大面积应用。西德地区有大量预制大板建筑，虽然在总建设量中占比不高，但总量估计也有数千万平米。西德地区居住使用面积1970年为人均22平米，1991年上升到人均36平米。2007年人均超过40平米。

3.德国装配式建筑的标准规范研究

德国建筑业标准规范体系完整全面。在标准编制方面，对于装配式建筑首先要求满足通用建筑综合性技术要求，即无论采用何种装配式技术，其产品必须满足其应具备的相关技术性能：如结构安全性、防火性能，以及防水、防潮、气密性、透气性、隔声、保温隔热、耐久性、耐候性、耐腐蚀性、材料强度、环保无毒等。同时要满足在生产、安装方面的要求。

企业的产品(装配式系统、部品等)需要出具满足相关规范要求的检测报告或产品质量声明。单纯结构体系，主要需满足结构安全、防火性能、允许误差等规范要求;而有关建筑外围护体系的装配式体系与构件最复杂，牵涉的标准最多。

4.德国不同类型装配式建筑技术体系研究

工业化预制建造技术的优点：

工业化预制建造技术的优点是大量建造步骤可以在厂房里进行，不受天气影响，现场安装施工周期大幅缩短，非常适用于每年可以进行室外施工时间较短的严寒地区。另一方面优点是建筑构件部品在工厂加工制造，利用机械设备加工制造，工作效率高，精度和质量有保障。

工业化预制建造技术的缺点：

成本高

在预制建筑出现的初期，工业化建筑产品成本低于传统古典建筑。而今天用预制混凝土大板形式建造的住宅和办公大楼的成本通常高于常规建造技术建造的建筑物。原因: 钢筋混凝土墙是比砌体墙更贵。预制梁、板结构上大都是简支梁而非连续梁，因而需要较多的用钢量。此外，预制件的连接点通常复杂，连接元素有些须采用昂贵不锈钢材料。如果使用了保温夹芯板构造，节点更加复杂，大板缝隙的密封处理也会导致额外的费用。大体量的预制板的运输导致更高的运输成本。

缺少个性化

工业化预制建造技术的缺点是任何一个建设项目，包括建筑设备、管道、电气安装、预埋件都必须事先设计完成，并在工厂里安装在混凝土大板里，只适合大量重复建造的标准单元。而标准化的组件导致个性化设计降低。

德国现代建筑工业化建造技术，主要可分为三大体系：(1)预制混凝土建造体系;(2)预制钢结构建造体系;(3)预制木结构建造体系

4.1预制混凝土建造体系

4.1.1预制混凝土大板体系

虽然上世纪中叶以后德国有大量混凝土预制大板建造的居住区项目，但这类项目今天看来大部分不太受欢迎，如今预制混凝土大板建造技术在德国已遭抛弃，从1990年代以后基本没有新建项目应用。取而代之的是追求个性化的设计，应用现代化的环保、美观、实用、耐久的综合技术解决方案，满足使用者的需求。通过精细化的设计，模数化设计，使大量建筑部品可以在工厂里加工制作，并且不断优化技术体系，如可循环使用的模板技术，叠合楼板(免拆模板)技术、预制楼梯、多种复合预制外墙板。因地制宜，不追求高装配率。

4.1.2预制混凝土叠合板体系

德国大量的建筑是多层建筑。现浇混凝土支模、拆模，表面处理等工作需要人工量大，费用高，而混凝土预制叠合楼板、叠合墙体作为楼板、墙体的模板使用，结构整体性好，混凝土表面平整度高，节省抹灰、打磨工序，相比预制混凝土实体楼板叠合楼板重量轻，节约运输和安装成本，因而有一定市场。有资料显示混凝土叠合预制板体系在德国建筑中占比达到50%以上。采用这种装配结构体系，外立面形式比较灵活。由于德国强制要求的新保温节能规范的实施，建筑保温层厚度在20cm以上。从节约成本角度考虑，采用复合外墙外保温系统配合涂料面层的建筑居多。

4.1.3预制混凝土外墙体系

2012年在柏林落成的Tour Total大厦，代表德国预制混凝土装配式建筑的一个发展方向。建筑面积约28000平米，高度68米。外墙面积约10000平米，由1395个、200多个不同种类、三维方向变化的混凝土预制构件装配而成。每个构件高度7.35米，构件误差小于3mm，安装缝误差小于1.5mm。构件由白色混凝土加入石材粉末颗粒浇铸而成，精确、细致地构件、三维方向微妙变化富有雕塑感的预制件，使建筑显得光影丰富、精致耐看。

4.2预制刚结构建造体系

4.2.1预制高层钢结构建造体系

高层、超高层钢结构建筑在德国建造量有限，大规模批量生产的技术体系几乎没有应用市场。同时高层建筑多为商业或企业总部类建筑，业主对个性化和审美要求高，不接受同质化、批量化、缺少个性的装配式建筑。另一方面，近年来高层、超高层钢结构建筑的承重钢结构、以及为每个项目专门设计的复杂精致的幕墙体系，都是采用工业化生产、到现场安装的建造形式。因此可以归纳到个性定制化装配式建筑。

法兰克福德国商业银行总部大楼是德国为数不多的高层钢结构建筑。钢制构件和金属玻璃幕墙采用工业化加工、现场安装方式建造。获得德国2012年钢结构建筑奖的帝森克虏伯总部大楼，代表德国近年来钢结构建筑的一个发展方向。由于混凝土结构优异的防火、隔声、耐久、经济实用等性能，以及现代建筑技术能够成熟地利用混凝土结构优异的蓄热性能，来满足愈来愈高的建筑节能和室内舒适度要求，使混凝土或钢混结构成为德国高层建筑最主要的结构形式。建筑核心筒和楼板通常采用现浇混凝土形式、梁和柱采用钢材、钢混或混凝土形式，以满足承载、防火、隔声、热惰性等综合技术要求;建筑外墙、隔墙地面、天花等部品则大量采用预制装配系统。

2014年落成的欧洲央行总部大楼，一定程度上代表了德国高层办公建筑发展的特点。项目位于法兰克福，建筑高度185米。采用双塔形式，两栋塔楼之间形成一个巨大的室内中庭，中间用钢结构设置多层连接平台，布置绿化和交往空间。建筑结构为现浇钢筋混凝土，以满足承载、防火、隔声、热惰性等综合技术要求;高性能的全玻璃幕墙、隔墙、楼面、天花等采用预制装配系统。

4.2.2预制多层钢结构建造体系

汉诺威VGH保险大楼采用一种模块化、多层钢结构装配式体系建造。由承重结构、外墙、内部结构和建筑设备组成。基本构件：楼板5.00x2.50m，厚度20cm(可加长到10.00)，墙板3.00x1.25m，厚度15cm。楼板和墙板由U型钢框架和梯形钢板构成，表面防火板。楼面地面可采用架空双层地面构造。楼板和承重墙板之间采用螺栓固定，并用柔性材料隔绝固体传声。墙板之间可作为窗、门、百叶等。非承重隔墙采用轻钢龙骨石膏板墙体。

有特殊要求的多层建筑项目亦有采用预制装配形式建造。法兰克福SQUAIRE商业综合体，内部功能包括商业零售、餐饮、酒店、办公等。建筑位于法兰克福机场高铁站上方，因为需要横跨铁路线，因而建筑整体坐落在钢绗架之上，为减轻重量，建筑结构进行了多方面优化设计。钢结构和幕墙体系采用工业化生产现场安装形式建造。

国外的装配式建筑在模数化设计、标准化生产、装配化施工，节能、防火和抗震等方面已非常成熟，尤其是相配套的墙体、楼板等围护部件的应用也非常完善，施工周期特别短，这值得我们借鉴和学习。以上内容就是“借鉴学习与融合：德国装配式建筑发展深度分析”，更多装配式新发展新资讯，欢迎继续关注环球网校装配式建筑行业频道!点击下方免费下载，获取装配式精华考点/课程讲义。