在“德國工業制造 4.0”與“中國制造 2025”新一輪科技革命和產業變革背景下,正在給世界建筑業帶來新的變革和重大影響, 各種新概念和新模式不斷涌現,諸如產業鏈有機集成、并行裝配工程、 低能耗預制、綠色化裝配、機器人敏捷建造、網絡化建造和虛擬選 購裝配等;世界未來裝配式建筑的建造系統與產業體系必將超越現 有企業模式與工業形式的范疇。其革新方向與發展趨勢有:
1、目前各國的裝配式建筑技術仍是 閉鎖體系(CS)的,現有的生產重點為標準化構件,并配合標準設計、 快速施工。但 CS 缺點是結構形式有限、設計缺乏靈活性,也沒有 推廣模數化。“世界未來裝配式建筑的技術發展趨勢是從封閉體系(CS)向開放體系(OS)轉變發展。”德國建筑師夏埃爾• 密斯認 為,“OS 發展趨勢可致力于發展標準化的功能塊、設計上統一模數; 這樣易于統一又富于變化,方便了生產和施工,也給設計者與建造 者帶來更多更大的裝配性自由。”
2、目前裝配建筑的模塊式結構 設計在各國的發展相對比較快。未來的世界裝配建筑將向結構預制 式(PS)和內裝修系統化(SID)的“PS/SID”集成方向發展。日 本建筑師文彥牧指出,“因為裝配式建筑既是主體結構的工業化也 是內裝修部品的產業化,兩者相輔相成,互為依托,片面強調其中 任何一個方面均是錯誤的。”
3、德國建筑師華根•菲爾德表示:“運 用最先進的技術方法開發一種連結 點,已成為未來裝配建筑業一項最基 本的創新任務,這將在很大程度上決 定一個結構的最終特征。”現在德國 裝配建筑界,有關連結裝配的施工作 業方式主要是濕體系與干體系。但是 濕體系作業的標準較低,所需勞力較 多;而干體系就是螺絲螺帽的結合, 其缺點是抗震性能較差,沒有濕體系 防滲性能好。德國裝配建筑界正在 創新發展采用現澆和預制裝配相結合 的萬能柔性連結體系(UFCS)。采用 UFCS 可利用虛擬激勵等方法分析并確 定連結構件的頻率比、阻尼比和質量 比等參數,其顯著效果是:能按裝配 作業配套需要,及時安排所需零件的 預制生產,從而縮短生產周期,減少 毛坯和制品的庫存量,也提高裝配構 件的利用率,減少直接勞動力,提高 裝配構件與建筑質量的一致性,因而 顯著提高經濟效果。
4、“今后世界裝配建筑業界必將實現全 產業鏈信息化的管理與應用,通過 LAE、CAE、BIM 等信息化技術搭建裝 配式建筑工業化的咨詢、規劃、設計、 建造和管理各個環節中的信息交換平 臺,實現全產業鏈信息平(WICIP) 的支持。”意大利建筑師勒•柯布西 耶指出,“以‘現代信息化’促進‘可 持續裝配建筑工業化’,是實現裝配 建筑產業全生命周期和質量責任可追 溯管理的重要手段。”
5、綠色化結構裝配體系(GSAS)是標志 裝配建筑產業工業化、現代化的發展 水平,新型的綠色化結構裝配體系必然在未來裝配式住宅與建筑中廣泛應 用。當前發達國家正在重視發展以復 合輕鋼結構、鋼 / 塑結構、生物質 / 木結構等為主的新型綠色化裝配構件 體系,其目標是使裝配式住宅與建筑 從設計、預制、運輸、裝配到報廢處 理的整個住宅生命周期中,對環境的 影響最小,資源效率最高,使得住宅 與建筑的構件體系朝著安全、環保、 節能和可持續發展方向發展。
6、前世界建筑業對勞動力資源的需求越 來越緊缺,特別是裝配建筑的施工現 場,需要吊裝、搬運、裝配和連接等 大量工人。日本、德國和美國建筑界 正在致力發展智能化裝配模式(IAM), 以大量減少施工現場的勞動力資源; 其出路是不斷發明推廣機器人、自動 裝置和智能裝配線等,同時創新采用 附加值高的裝配式構件與部品,使施 工現場不再需要更多大量臟而笨重的 體力勞動,這種智能化裝配模式比以 往建造模式大大節約了人力資源,同 時可以縮短工期提高施工效率。
7、隨著互聯網的迅速發展,將給世界建 筑界帶來裝配建筑定制網絡化的新變 革。“未來基于網絡定制裝配建筑 (NCAB)的主要模式包括:定制環境 內部的網絡化,實現定制過程的住宅 裝配;定制環境與整個裝配企業的網 絡化,實現定制環境與企業產業鏈信 息系統等各子系統的裝配交易;企業 與企業間的產業鏈網絡化,實現企業 間的裝配式住宅與建筑資源的共享、 組合與優化利用;通過網絡,實現異 地定制裝配式住宅。”德國達姆斯達 特裝配建筑研究所建筑師弗蘭茨•蘭 帕德指出,“未來德國裝配建筑的定制網絡化,其影響的深度、廣度和發 展速度往往遠超過其他歐盟國家人們的預測。”