工業化預製建造技術的優點：

工業化預製建造技術的優點是大量建造步驟可以在工廠進行，不受天氣影響，現場安裝施工週期大幅縮短，非常適用於每年可以進行室外施工時間較短的嚴寒地區。另一方面優點是建築構件部品在工廠加工製造，利用機械設備加工製造，工作效率高，精度和質量有保障。

工業化預製建造的缺點：成本高

在預製建築出現的初期，工業化建築產品成本低於傳統古典建築。而今天 用預製混凝土大板形式建造的住宅和辦公大樓的成本通常高於常規建造技術建造的建築物。究其原因，鋼筋混凝土牆是比砌體牆成本更高。預製樑、板結構上大都是簡支樑而非連續樑，因而需要較大的用鋼量。此外，預製件的連接點通常複雜，有些須採用昂貴的不鏽鋼材料連接。如果使用保溫夾芯板構造，節點更加複雜，大板縫隙的密封處理也會導致額外的費用。大體量的預製板的運輸導致更高的運輸成本。

缺少個性化

工業化預製建造技術的缺點是任何一個建設項目，包括建築設備、管道、電氣安裝、預埋件都必須事先設計完成，並在工廠內預安裝到混凝土大板內，只適合大量重複建造的標準單元。而標準化的組件導致個性化設計降低。

德國現代建築工業化建造技術主要可分為三大體系 ：

預製混凝土建造體系

預製鋼結構建造體系

預製木結構建造體系

1.1 預製混凝土建造體系

1.1.1 預製混凝土大板體系

雖然20世紀中葉以後德國有大量混凝土預製大板建造的居住區項目，但這類項目今天看來大部分不太受歡迎，如今預製混凝土大板建造技術在德國已遭拋棄，從1990年代以後基本沒有新建項目應用。

取而代之的是追求個性化的設計，應用現代化的環保、美觀、實用、耐久的綜合技術解決方案，滿足使用者的需求。通過精細化的設計，模數化設計，使大量建築部品可以在工廠內加工製作，並且不斷優化技術體系，如可循環使用的模板技術，疊和樓板（免拆模板）技術、預製樓梯、多種複合預製外牆板。因地制宜，不追求高裝配率。

1.1.2 預製混凝土疊合板體系

德國大量的建築是多層建築。現澆混凝土支模、拆模，表面處理等工作需要人工量大，費用高，而混凝土預製疊合樓板、疊合牆體作為樓板、牆體的模板使用，結構整體性好，混凝土表面平整度高，節省抹灰、打磨工序，相比預製混凝土實體樓板疊合樓板質量輕，節約運輸和安裝成本，因而有一定市場。有資料顯示混凝土疊合預製板體系在德國建築中佔比達到50%以上。 採用這種裝配結構體系，外立面形式比較靈活。由於德國強制要求的新保溫節能規範的實施，建築保溫層厚度在20cm以上。從節約成本角度考慮，採用複合外牆外保溫系統配合塗料面層的建築居多。

圖19 採用預製混凝土疊合樓板、牆體體系建造的住宅1

圖20 採用預製混凝土疊合樓板、牆體體系建造的住宅2

圖21 採用預製混凝土疊合樓板、牆體體系建造的住宅3

圖22 由德國國家建築技術研究院審核批准的一種混凝土疊合板建造體系的節點構造1

圖23 由德國國家建築技術研究院審核批准的一種混凝土疊合板建造體系的節點構造2

圖24 由德國國家建築技術研究院審核批准的一種混凝土疊合板建造體系的節點構造3

圖25 由德國國家建築技術研究院審核批准的一種混凝土疊合板建造體系的節點構造4

1.1.3 預製混凝土外牆體系

2012年在柏林落成的Tour Total大廈，代表了德國預製混凝土裝配式建築的一個發展方向。

該項目建築面積約2.8萬平米，高度68米。外牆面積約1萬平米，由1395個、200多個不同種類、三維方向變化的混凝土預製構件裝配而成。每個構件高度7.35米，構件誤差小於3mm，安裝縫誤差小於1.5mm。構件由白色混凝土加入石材粉末顆粒澆鑄而成， 精確、細緻地構件、三維方向微妙變化富有雕塑感的預製件，使建築顯得光影豐富、精緻耐看。

圖26 德國Tour Total大廈建築效果圖

圖27 德國Tour Total大廈細節1

圖28 德國Tour Total大廈細節2

圖29 德國Tour Total大廈預製構件示意

圖30 德國Tour Total大廈預製構件1

圖31 德國Tour Total大廈預製構件2

圖32 德國Tour Total大廈細節3

圖33 德國Tour Total大廈構件安裝節點

1.2 預製鋼結構建造體系

1.2.1預製高層鋼結構建造體系

高層、超高層鋼結構建築在德國建造量有限，大規模批量生產的技術體系幾乎沒有應用市場。同時高層建築多為商業或企業總部類建築，業主對個性化和審美要求高，不接受同質化、批量化、缺少個性的裝配式建築。另一方面，近年來高層、超高層鋼結構建築的承重鋼結構、以及為每個項目專門設計的複雜精緻的幕牆體系，都是採用工業化生產、到現場安裝的建造形式。因此可以歸納到個性定製化裝配式建築。

法蘭克福德國商業銀行總部大樓是德國為數不多的高層鋼結構建築。鋼製構件和金屬玻璃幕牆採用工業化加工、現場安裝方式建造。

圖34 法蘭克福商業銀行塔樓實景

圖35 法蘭克福商業銀行塔樓構件示意

圖36 法蘭克福商業銀行塔樓局部效果1

圖37 法蘭克福商業銀行塔樓局部效果2

獲得德國2012年鋼結構建築獎的帝森克虜伯總部大樓，代表德國近年來鋼結構建築的一個發展方向。由於混凝土結構優異的防火、隔聲、耐久、經濟實用等性能，以及現代建築技術能夠成熟地利用混凝土結構優異的蓄熱性能，來滿足愈來愈高的建築節能和室內舒適度要求，使混凝土或鋼混結構成為德國高層建築最主要的結構形式。建築核心筒和樓板通常採用現澆混凝土形式、樑和柱採用鋼材、鋼混或混凝土形式，以滿足承載、防火、隔聲、熱惰性等綜合技術要求；建築外牆、隔牆地面、天花等部品則大量採用預製裝配系統。

圖38 帝森克虜伯總部大樓建築效果1

圖39 帝森克虜伯總部大樓局部1

圖40 帝森克虜伯總部大樓局部2

圖41 帝森克虜伯總部大樓局部3

圖42 帝森克虜伯總部大樓局部4

2014年落成的歐洲央行總部大樓，一定程度上代表了德國高層辦公建築發展的特點。項目位於法蘭克福，建築高度185米。採用雙塔形式，兩棟塔樓之間形成一個巨大的室內中庭，中間用鋼結構設置多層連接平臺，佈置綠化和交往空間。建築結構為現澆鋼筋混凝土，以滿足承載、防火、隔聲、熱惰性等綜合技術要求；高性能的全玻璃幕牆、隔牆、樓面、天花等採用預製裝配系統。

圖43 法蘭克福歐洲央行總部大樓建築效果

圖44 法蘭克福歐洲央行總部大樓施工

圖45 法蘭克福歐洲央行總部大樓連廊構件吊裝

圖46 法蘭克福歐洲央行總部大樓示意

1.2.2 預製多層鋼結構建造體系

漢諾威VGH保險大樓採用一種模塊化、多層鋼結構裝配式體系建造。由承重結構、外牆、內部結構和建築設備組成。基本構件：樓板5.00mx2.50m，厚度20cm（可加長到10.00m），牆板3.00mx1.25m，厚度15cm。樓板和牆板由U型鋼框架和梯形鋼板構成，表面防火板。樓面地面可採用架空雙層地面構造。 樓板和承重牆板之間採用螺栓固定，並用柔性材料隔絕固體傳聲。

牆板之間可作為窗、門、百葉等。非承重隔牆採用輕鋼龍骨石膏板牆體。

圖47 漢諾威VGH保險大樓效果

圖48 漢諾威VGH保險大樓模型

圖49 漢諾威VGH保險大樓剖面

圖50 漢諾威VGH保險大樓節點構造1

圖51 漢諾威VGH保險大樓節點構造2

圖52 漢諾威VGH保險大樓節點構造3

圖53 漢諾威VGH保險大樓節點構造4

圖54 漢諾威VGH保險大樓局部1

圖55 漢諾威VGH保險大樓局部2

有特殊要求的多層建築項目亦有采用預製裝配形式建造。法蘭克福SQUAIRE商業綜合體內部功能包括商業零售、餐飲、酒店、辦公等。建築位於法蘭克福機場高鐵站上方，因為需要橫跨鐵路線，因而建築整體坐落在鋼絎架之上，為減輕重量，建築結構進行了多方面優化設計。鋼結構和幕牆體系採用工業化生產現場安裝形式建造。

圖56 德國法蘭克福機場高鐵站SQUAIRE商業綜合體效果1

圖57 德國法蘭克福機場高鐵站SQUAIRE商業綜合體效果2

圖58 德國法蘭克福機場高鐵站SQUAIRE商業綜合體局部效果

圖59 德國法蘭克福機場高鐵站與SQUAIRE商業綜合體示意

1.3 預製木結構建造體系

德國小住宅領域（獨棟和雙拼）是採用預製裝配式建造形式最高的領域，而其中大量採用的是木結構體系。木結構體系之中又細分為木框板結構、木框架結構、層壓實木板材結構三種形式。

1.3.1木框板結構

承重木框架與抗剪板體是木框板結構建築的特點。

框體採用實木，最好是構造用全實木（KVH）形式。板材主要由木材或石膏板材料構成。標準化的木截面和標準化的板材尺寸使加工生產和建造得到優化。實木框架和板材有機組合，形成的牆壁、樓板和屋頂結構體系，能夠有效地吸收和承載所有垂直和水平荷載。木框板結構建築自重輕，保溫層位於木框材料厚度之間，因而建築顯得輕盈。

要達到被動房的節能水平，需要增加外側或內側保溫材料，這一步可以在工廠預先完成。外牆部分可以選擇裝飾木材面板、面磚、或保溫層加塗料等形式。

圖60 現代高效保溫預製木框板牆體結構

圖61 預製木框板結構裝配體系構件生產過程

圖62 用預製木框板結構裝配體系建造的小住宅項目1

圖63 用預製木框板結構裝配體系建造的小住宅項目2

圖64 用預製木框板結構預製裝配體系建造的多層居住建築

在工廠預製的牆體等板材中，已經預先安裝好建築的保溫隔熱、隔蒸汽層和氣密層，以及建築上下水、電氣設備管線、或預留穿線和接口空間。工廠預組裝的組件還包括建築的外門和窗戶。工地上的工作包括: 建築上下水管線和電氣線路的連接，瓷磚、地板、粉刷、室內門等。預製裝配建築，可以保證質量、控制成本，大大縮短了施工週期: 通常在地下室或建築地面板完成之後五個星期內可入住。

計算機控制、自動化生產、現代化的生產組織優化使工業化預製木構住宅不斷完善進步。

預製木結構建築質量有嚴格保證，每件預製產品在出廠時都有質量檢測合格標識。

除了小住宅建築之外，木框板結構在辦公建築、幼兒園、多層住宅、商業建築等領域也有應用。

4.3.2木框架結構

木框架結構體系是指垂直承載的木製柱和水平承載的木製樑組成的木結構體系。木材大多采用工程用高質量的複合膠合木（Brettschichtholz），跨度可達5米。這種工程用複合膠合木，也被用來建造大跨度體育館等建築。輔助性木結構，如樓板次樑、檁條等則採用構造用實木。

用木框架結構體系建造的房屋，其外牆板也具有保溫隔熱層，隔蒸汽層和氣密層，但木框架結構體系中的內外牆板不承擔任何結構作用。建築物的抗剪由木製、鋼製斜撐或剛性樓梯間承擔。由於牆體是填充性構件，因而牆體可隨意佈置並在未來輕鬆更改，樓板也可方便設置挑空構造。建築內部空間靈活流動，開窗位置與面積靈活，採光和景觀好。

圖65 典型木框架結構體系建築細部

圖66 預製木框架體系構建加工

圖67 預製木框架體系建築部品在工地進行安裝

圖68 用預製木框架結構體系建造的獨立式小住宅項目1

圖69 用預製木框架結構體系建造的獨立式小住宅項目2

圖70 用預製木框架結構體系建造的獨立式小住宅局部

圖71 用預製木框架結構體系建造的多層居住建築

圖72 用預製木框架結構體系建造的多層辦公建築

1.3.3 層壓實木板材結構

層壓實木板材結構建築近十年來得到快速發展。實木板材結構採用交叉層壓木材（Brettsperrholz），有很好的結構承載性能，可以加工製成樓板、牆體、屋面板。現代化的計算機控制切割機床，能夠輕鬆切割出任何需要的洞口和形狀。層壓實木板材結構不受建築模數限制，可以創造出獨特的、純淨的空間，受到建築師、結構工程師和業主的青睞。

層壓實木板材結構，同以上兩種木結構形式一樣，可以在工廠加工預製，到現場組裝。

圖73 層壓實木板材結構建築

圖74 層壓實木板材結構構件存放

作者簡介：盧求，洲聯集團-五合國際 副總裁，德國可持續建築委員會（DGNB）國際部董事。

“建築智慧讓建築人工作更簡單，生活更快樂！”——yjzw0574