铝合金装配式建筑的发展前景与应用

张 爽 杨 明 孙礼庄 王洪卓 曹志贤 李学臣

（辽宁忠旺集团有限公司，辽宁 辽阳111003）

铝合金作为一种常见的有色金属材料，具有强度高、易加工，耐腐蚀等特点，被广泛应用于工业电子，交通运输、建筑结构等重要领域。在传统建筑领域，混凝土、钢材等建筑材料存在耐久性不佳、力学性能差，自身重量大等缺陷[1]。近年来，铝合金作为建筑领域的绿色材料得到了广泛应用[2]。

1 装配式建筑的定义及发展现状

1.1 装配式建筑的定义。装配式建筑是将预制的建筑构件，运输到施工现场，在现场完成房屋构件的装配建造工作。装配式建筑与以往浇筑式建筑相比具有以下优势：首先，住宅的建造与装修实现一体化，房屋的设计、施工与建造可同步进行。其次，由于房屋构件在工厂中已经制作完成，现场进行吊装拼接作业即可，受外界环境影响较小，施工效率更高，缩短了建造工期。最后，装配式建筑适应绿色建筑的发展要求，减少了施工过程中渣土、淤泥及其他废弃物的排放，降低了建造过程中有害气体和粉尘的排放，促进建筑行业走绿色、可持续发展之路。

1.2 装配式建筑的分类

（1）装配式轻钢结构。装配式轻钢房屋自重轻，构件截面面积小，相较于传统混凝土建筑增加了房屋的使用面积，采用整体式框架设计的轻钢结构，在遭遇地震强烈晃动时，房屋结构不会完全垮塌，抗震性能优异[3]。轻钢结构应用范围广泛，适用于民用住宅、别墅酒店、度假山庄等，以及建筑的屋顶加层、平顶改坡顶等，但轻钢结构的耐腐蚀性能较差，轻钢构件表面易生锈，需要不定期的维护检查，且钢材的耐久性也不如混凝土结构。

（2）预制装配式混凝土结构。混凝土预制件在建筑领域也称为了PC 构件，是建筑的主要承重、受力部分。PC 构件经过现场装配，组合成预制装配式混凝土结构[3]。与传统浇筑式混凝土结构的施工方式不同，PC 构件在工厂生产线就已制作完成，这种结构有利于建筑企业提高生产效率，减少施工过程中对周边环境的负面影响。

（3）可移动式房屋。可移动式房屋是以单个箱体为基本单元，将房屋各组成部分划分为不同的功能模块，用标准化、通用化、模块化的生产模式，实现房屋单元的结构建造，再按不同的功能与用途，搭建成不同风格的建筑产品。市场上的可移动式房屋多采用闲置的集装箱进行改装，集装箱自身重量大，且需要整体运输。利用集装箱改装的可移动式房屋，其居住热舒适性也较差。

1.3 国外装配式建筑的发展

（1）美国。进入21 世纪，装配式建筑的发展进入了崭新的阶段，世界主要发达国家十分重视建筑产品的预制化、通用化以及建造过程的产业化。美国在装配式建筑领域起步早，发展快，在相关领域积累了丰富的经验，形成了特色鲜明的装配式建筑产业链。目前，美国国内的装配式建筑占比达90%，是建筑装配化应用最广泛的国家之一，大型建筑企业及行业协会通过建立伙伴关系、兼并收购等多种方式，扩大企业规模，从而降低生产成本。美国在中、小城镇中多采用钢、木结构的装配式建筑，企业十分重视住宅产品的舒适性，强调个性化设计，通常不以毛坯房的形式交付客户[4、5]，大城市的装配式建筑多采用装配式钢结构或预制式混凝土结构，在提高建筑构件通用性的同时，也减少了项目建造时间。

（2）德国。住宅产业化是战后德国为应对国内住宅紧缺所采取的重要举措，为德国国内住宅的大规模兴建铺平了道路。进入21 世纪，随着产业化技术的进一步提高，德国房屋的产业化建造水平已经相当成熟[6]。建筑企业会根据项目的特点及客户的不同需求，采用相应的施工方式，将预制构件搭建体系与现场浇筑体系、钢混结构体系相结合，不盲目要求住宅装配率。寻求项目的经济性、实用性和环保性的综合平衡。

（3）日本。世纪60 年代，日本国内提出装配式住宅的设计理念，其建筑企业多采用标准化、工厂化的建造方式来提高生产效率；且住宅内部结构可变，用以满足不同消费者的多样化需求[7]。日本的土地资源稀缺，人口密集，其建筑企业也十分重视住宅构件的配套化生产。与此同时，日本政府通过制定相关的法律法规，来保证建筑构件及材料的产品质量，具体措施包括：推动装配式建筑发展主要技术的标准化建设，建立优良住宅部品（BL）认定制度以及住宅性能认证制度，为促进其国内建筑领域的技术发展，实行住宅技术方案竞赛制度，这些政策的实施有力的推动了日本装配式建筑的健康发展。

2 铝合金装配式建筑的发展优势

2.1 国家政策

按照建设资源节约型、环境友好型社会的发展要求，中央及各地方政府十分重视建筑行业的技术进步和健康发展，出台一系列关于推进装配式建筑的实施意见及办法，2016 年9 月国务院常委会审议通过了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，为我国装配式建筑的发展提出了指导目标和方案。

2017 年9 月辽宁省政府出台《关于大力发展装配式建筑的实施意见》,提出要大力推广适合企业工厂化生产的新型装配式建筑，装配式建筑占比要逐年提高，每年提高比例不低于3%。力争到2025 年装配式建筑占当年全省新建建筑面积比例要达到35%以上，并对省内各主要城市新开工项目中装配式建筑所占比例做出了明确部署。

2018 年住房城乡建设部发布关于征求行业标准《装配式住宅建筑检测技术标准（征求意见稿）》意见的函，对国内装配式建筑施工质量的检测进行了详细规定。

2.2 铝合金装配式建筑优势

（1）符合绿色环保的发展理念。铝合金型材具有优良的耐腐蚀性，不需除锈，适用多种表面处理方式，节约后期人工维护成本，也避免了喷漆防腐作业对周围环境可能造成的危害，铝也是一种可循环利用的矿产资源，可重复率远高于钢铁产品，回收冶炼废铝在加工成本比冶炼铝更便宜，并且污染较小，符合绿色建材的发展要求。

（2）应用范围广，样式美观。铝的密度大约是钢材密度的三分之一，添加合金元素的铝合金型材强度高、可塑性好。在建筑设计上，通过对型材断面的周密设计，铝合金型材可直接加工成建筑结构所需要的断面形状，简化了建筑用铝型材的生产工艺、缩短了生产周期。随着模具研发水平以及挤压工艺的快速发展，建筑用铝型材的生产，日趋自动化、精密化、专业化，可以满足不同品种、规格、用途的建筑用构件的生产要求，铝合金型材将会更广泛应用到装配式建筑领域。

（3）经济效益优势突出。铝合金装配式建筑在满足产品造型美观，符合绿色发展理念之外，被广泛应用的另一重要原因，是其经济效益优势明显。铝合金装配式建筑虽然在前期的投资较高，但相对于钢铁以及混凝土材料，铝合金产品的周转次数多，后期维护和保养的费用少。

（4）便于工业化生产。铝合金型材的生产工艺主要采用挤压法，加工效率高、生产周期较短，同时铝合金装配式建筑采用模块化的设计思想，在工厂内制造可通用化的结构构件，运输到现场后，完成建筑单元的组合装配，根据设计方案不同，采用不同的节点连接方式缩短了项目完成时间。

3 结论

随着建筑技术的日益发展，国内已陆续建成多个大、中型铝合金结构建筑，为新型铝合金装配式建筑的开发应用提供了宝贵经验。在绿色发展理念备受关注的今天，铝合金装配式建筑作为一种节约资源，可重复利用的绿色建筑，迎来了前所未有的发展机遇，必将拥有广阔的发展前景。