建筑工业化[摘要] 针对混凝土预制件在德国的应用，本文阐述了PC 构件在德国的发展历史以及主要应用方向，着重介绍了德国PC 装配式建筑产业领域的产业链概况，通过进一步的分析，最后也明确了德国PC 装配式建筑产业领域的产业链的特征，给现阶段国内混凝土装配式建筑领域的从业人员一些思考和启示。
[关键词] PC；混凝土预制件；装配式建筑；德国；产业链；工业化；信息化；社会化；自动化流水线；住宅产业化；建筑工业化
0 引言
近几年，混凝土预制件和预制装配式建筑随着建筑工业化及建筑产业化的发展进程热度越来越高，越来越多的企业开始关注这个看似很新的产业，也有很多企业大量投入资金和资源，以求在未来的发展中占得先机。但所有的先行企业都被还不完整完善的产业链所束缚，其发展速度和发展规模极大的受到影响。
对于这次在北京举行的交流会，本文将简单介绍德国PC的历史和分类，装配式建筑上下游产业链现状及其特征，希望通过这些介绍让更多的人了解这个行业在德国的现状、明白产业链完善的重要性。也希望通过这次交流启发到我们一些新的理念和创造。
1 混凝土预制件在德国的历史
混凝土预制件在德国的发展历史和三块领域的发展密切相关：混凝土材料本身的发展、预制建筑的需求发展以及人们对混凝土材质审美观念的发展。而且这三个方面都是相辅相成，谁都离不开谁。混凝土预制件的种类和形式也随着这三个领域的需求在过去的一个世纪内得到飞速的发展。
1.1 混凝土预制件的发展伴随着混凝土材料的发展
约瑟夫·阿斯谱丁，英国人，泥水匠。1824年10月21日，他在利兹获得英国第5022号的“波特兰水泥”专利证书，从而一举成为流芳百世的水泥发明人，但其发明的水泥的稳定性无法保证，直到1844年，同为英国人艾萨克·查尔斯·约翰森进行了本质性的改良奠定了今天硅酸盐水泥的发明。1年后，既1845年，德国生产出了人造石楼梯，即德国的第一个混凝土预制件，开启了德国混凝土预制件的历史，以下以大事记的方式来说明德国混凝土预制件的历史：
²1845年，德国生产出了人造石楼梯，即德国的第一个混凝土预制件
²1849年，法国园丁约瑟夫·莫尼尔（en:Joseph Monier（英文）于1849年发明钢筋混凝土并于1867年取得包括钢筋混凝土花盆以及紧随其后应用于公路护栏的钢筋混凝土梁柱的专利
²1850年到1870年，随着1850年德国制造出第一批硅酸盐水泥，之后的20年，被大量应用到水泥管的制造中。
²1870年，随着流动砂浆的配方确定，房屋立面的装饰线条，立柱，栏杆等装饰构件得到大量的生产；屋面的混凝土预制瓦也得到大量的生产
²1878年，普鲁士州颁布硅酸盐水泥的规范
²1890年，德国工程师C.F.W Doehring 对自己发明预应力混凝土申请专利
²1903年，德国汉堡建筑公司Juergen Hinrich Magens 建立世界上第一个商品混凝土搅拌站，第一次对可运输的“商品混凝土”申请专利。
²1907年，用混凝土预制件建造柏林国家图书馆的穹顶
²1912年，John E. Cozelmann 用钢筋混凝土预制了多层建筑的所有构件，并为此申请了专利。
²1929年，第一条钢筋混凝土马路被修建。
²1930年，研发出用于地下工程的有缓凝要求的混凝土
²1940年前后，混凝土预制件也被大量用到军工需要的场所。
²1948年，第一座预应力混凝土桥梁在西德被修建。
²1954年，新的商混搅拌运输车的发明代替了老的运输工具，全国50%的水泥产量由商混站来消耗。
²50年代和60年代，东德地区和西德工业区造了战后大量的多层预制板式住宅楼。
²60年代末，德国Filigran公司发明了钢筋桁架，同时也发明了钢筋桁架叠合楼板
²1978年，钢纤维混凝土得到大量的应用。
²80年代中期，德国Filigran公司发明了预制钢筋桁架叠合墙板
²90年代，板式预制构件的流水线设备得到了大量的发展
1.2 预制建筑的需求促进了混凝土预制件在该领域的发展
预制建筑的需求对混凝土预制件的发展的促进主要表现在三个方面：
第一，预制房屋(House)方面，对于预制房屋，最早出现在中世纪,那时人们主要使用木材来进行房屋结构和围护的预制，至今大家在德国仍能看到木结构的外露的Fachwerk的特色民居，随着20世纪20年代德国包豪斯关于房屋功能块的强化，使得用混凝土预制件来代替有些部件来实现房屋的建造变得可能，也是基本那个年代建立的联邦预制房屋协会在今后的80年中不断的壮大成员企业，这些企业都有共同的特征:家族私营企业，他们能够敏锐的适应市场需求，通过协会形成合力，不断开发新的房屋体系来适应人们日益增长的需求。混凝土预制件的应用自然也是顺应了预制房屋对品质，效率以及功能提升的需求，例如；随着80年代双面叠合墙板的发明，很多房屋的地下室纷纷采用叠合板体系来建造，其建造速度大大加快。随着复合功能的预制墙体纷纷开发出来，以及对节能的要求，如今活跃在预制房屋市场上除了木结构的高品质House之外，还有大量全预制的混凝土预制排屋和别墅。
第二，预制多层住宅方面，预制多层住宅主要是二战之后，随着经济的复苏，战后的重建，以及外国劳工的引入，需要大量的住房，而传统的别墅式多样化的住宅无法满足发展的速度，因此单一标准化的预制板式多层住宅楼被大量设计和建造，极大的促进和扩展了混凝土预制件的设计生产和施工的产业链。这也使得之后的产品升级换代以及生产设备升级换代成为可能和必然。
第三，预制公共建筑及工业建筑方面，公共建筑随着人们的生活及工作需求本身也是在不断的发展过程中，随着钢筋桁架叠合楼板的发明和完善，大多办公楼式的公共建筑采用无梁楼盖式的板柱结构体系，建筑师对这类建筑的立面特殊设计也彰显出这类办公楼的美观大气，大量的使用也促进了桁架叠合楼板体系的设计，生产和施工的研究提升。而公共停车楼也是促进了预制梁柱，以及大跨度预应力双T板的大量应用。而工业建筑方面，预制混凝土结构的厂房也是一直延续下来，期间也出现了材料组合多样化，比如预制柱与木结构的预制梁结合，加上钢结构与混凝土的结合。这类多样性的组合也使得很多预制构件的连接方式方面出现很多创新。
1.3 混凝土预制件的表现力与建筑美学的发展
随着新材料和新工艺的不断出现，建筑师们对于建筑的表现力方面有了更多的选择，很多以前无法实现或者实现代价奇高的想法，现在可以通过新工艺完成的混凝土预制件来实现。而人们对清水混凝土的喜爱，也逐渐使得除了现浇工艺清水混凝土外预制清水混凝土构件越来越多的进入到人们的生活中。而纤维混凝土的发展也使得薄壳式的灵活多样的GRC产品也受到建筑师的青睐。甚至透光式的混凝土构件也出现在时尚的建筑场所。而高强混凝土的应用，也使得混凝土预制这个工艺不仅仅在结构体里应用，多样的立面，摩登的家具，甚至日常生活之中用来攀岩的墙体，美观现代的滑轮运动场地，生活中的装饰，文具等等。建筑师们和工业设计师们，在德国这个对基础材料研究扎实，工艺设计经验丰富，功能与美学并重的国家中，不断的用混凝土预制这个方式给人们创造生活中的美感！
2 当今德国PC构件主要的应用方向
当今德国PC构件主要应用方向可以概括如下：
1.工业建筑及设施；
这里大量的预制梁柱，围护墙板，排水沟构件，内隔墙，预应力楼板等PC构件被使用。
2.住宅、酒店及办公楼；
这里，叠合墙板，叠合楼板，三明治夹芯墙体，叠合保温夹芯墙体，实心墙体，楼梯，平台，阳台等构件被使用。
3.风力发电塔；
这里预制的发电塔机身是预制构件组合的。
4.地下工程及隧道工程；
叠合板式地下车库，地下管道，检查井，隧道管片等
5.挡墙；
类似像柏林墙一样的墙体，多用于监狱，仓库。
6.铁路建设；
轨道板，枕木，电路架等
7.道路及桥梁建设
排水设施，路牙，防撞护栏，消音墙，预制大型箱梁等
3 德国PC装配式建筑领域的产业链概况
2010年的时候,在黑龙江哈尔滨举行的预制装配式混凝土结构技术现场交流会上，我代表西伟德混凝土预制件(合肥)有限公司进行了关于《叠合板装配整体式混凝土结构体系技术》的发言，当时也曾对德国的PC装配式结构实现的产业链进行了初步的介绍，从设计，生产到施工的层面。如今，仔细思考下，如果要把德国PC装配式建筑领域的产业链介绍完整，还是要以建筑实现的流程为主线来进行介绍，由此发散个人觉得按研发设计 
生产
施工
运营及维修维护这条主线来介绍产业链比较合适。在这个主线的流程环节上，会有与之相关的更多分支细分。以下是个比较详尽的关系表，详细的表达了德国PC装配式建筑所处的领域与产业化概况。
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3.1 关于研发 德国在产学研的结合方面一直是走在前沿的先进国家之一，人们熟知的领域如机械制造、汽车以及化工等，已经有很多著名的产学研结合的经典案例。然而，传统的建筑行业，其实在德国也不利外，德国在PC装配式建筑领域的技术和产品研发方面，很多大学和应用技术大学都与相关产品和技术研发需求的企业或者企业的研发部门保持着紧密合作的关系，企业根据自身产品和技术革新所需的要求，向大学提出联合或者委托研究，大学在理论和验证性实验方面具备完整的科研体系，能科学的完成相关科研设定目标，理性的给企业相关的结果。而其他专业的独立于大学以及企业之外的研究机构，则在材料，力学等方面有着深厚的实用性研究的积累，大大促进了新技术新产品的发展。
关于这方面的一个经典例子就是Filigran公司，Filigran是个小型家族企业，主要从事钢结构方面的产品的研发和生产，但也是这家小公司，发明了钢筋桁架，联合了汉堡，德雷斯顿大学等科研单位，对钢筋桁架叠合楼板进行了大量研究，形成成果，比如如何实现双向叠合楼盖等，叠合板裂缝分析及对策等，最终形成行业标准，对钢筋桁架叠合板的全球应用产生了深远的影响。
3.2 关于设计 预制装配式建筑的设计在德国也是分工有序，是各事务所之间的紧密合作，首先是建筑事务所牵头与客户对接，然后相关的机电专业如水、电和暖专业的专业事务所也会受委托进行专项设计，而预制构件深化则是和结构设计基本结合在一起，也有分开的情况，例如大型构件集团的设计部门则会单独完成构件的深化，如FDU公司。而各事务所所用的软件，经常会是象Nemetschek，Tekla等公司开发的基于类似于Allplan平台的设计软件，而相关的产品企业，涉及各个专业的，则会积极开发数字系统，融入到软件数据库中，方便设计师们进行设计。同时BIM的原理得到广泛的应用，设计成果不仅仅是图纸还有大量的数据和清单，为了后面与生产系统以及各企业ERP管理系统方便对接。
3.3 关于生产 德国强大的机械设备设计加工基础也使得预制构件的生产形式得到了变革式的飞跃发展，板式构件的加工，由于有了象Vollert, Avermann 这类专职于做设备加工的企业和Unitechnik, SAA 这样的生产控制系统的软件供应商的支持，流水作业变为可能，而且摆脱了传统板式构件预制必须具备固定模数尺寸的限制，在不减效的情况下自由度提高，更加能满足个性化的需求。非板式构件的加工，同样受益于机械设备和模具制造厂家的发明创造；长线台的灵活性，预制楼梯和梁柱的多尺寸的适应性，固定方式的科学性等，后面站了一大堆的家族企业，孜孜不倦的开发新产品，完善技术。因此，随着预制建筑的发展，大批预制构件生产企业也纷纷成立，经历了繁荣，也面临着市场需求减少所带来的困境。对于生产所需的预埋件与耗品，接触了才会感叹这个产业链的完善和细分性。从门窗，保温隔热构件，起吊件，套管，电气开关线盒线管，钢筋制品，化学剂等等都是各自专业的厂家进行供货。而对于构件的运输，特殊的运输车辆也是在这个发展的过程中被车辆供应商结合需求不断的开发出来。最后值得一体的还有在这个生产系统下面的各个厂家的协会，协会起着重要的作用，在产品标准，研发，协调等方面。
3.4 关于施工 德国大多数建筑施工企业都有着预制建筑的施工经验，从Hochtief, Zueblin这些大集团公司到地方上的小家族企业。旭普林的某总部办公楼就是预制建筑在德国公共建筑中的经典案例，完成了很多预制建筑领域的创新和施工技术的创新。而象Peri, Doka这类公司则是对这些施工企业在工具和支撑，模板等方面给予了莫大的支持。Liebherr 这类公司则是在吊装机械方面做着贡献。同样在施工领域，预制建筑方面也有专门的协会，促进着交流与创新。
3.5 关于运营及维护 战后所建的多层板式住宅楼，由于当时的技术条件和建造条件的限制，经历了半个世纪，面临着大量的维修维护和改造。象西伟德建材集团，他们在德国提供大量改造类项目以及维修维护类项目所需的特殊建材。而新建的复合很多功能的预制建筑则也面临着有效的能源管理，物业管理等，所以专业的物业公司在德国也是常常见到。
4 当今德国PC装配式建筑上下游产业链的特征 当今德国PC装配式建筑上下游产业链通过分析，我们可以看到清楚的看到以下的五大特征：
²工业化：工业化是德国任何行业都可以看到的影子，从PC构件的生产方式，从物流工具的形式以及施工方式，我们看到德国人在追求流程标准化，作业机械化，提高效率，这都是工业化的特质。 ²社会化：整个产业链的细分，其分支如此之多，参与的企业数量之多，而且社会化的最大的一个表现就是，几乎大多产品供应类企业，包括设备供应商，配件供应商，化学剂供应商，甚至构件供应商，都不是单一做这类产品的企业，在PC领域的产品只是他们众多产品中的一个分支。这种社会资源的高度整合，正是社会化的特质。 ²节能减排：德国是个特别注重节能和环保的国家，对行业的发展甚至都有相关的法律来约束，这个大环境背景下，企业的技术发展，产品开发都是朝着提高效率，提高质量，减少人工，减少排放的方向发展，PC领域也是一样。 ²信息化：自从德国去年提出工业化4.0的概念后，意味着第三次工业革命的到来，从现有的预制装配式建筑的设计（信息化设计）到构件的生产（数控式的生产）到施工企业的管理（信息化的管理）可以看出，相比其他国家在这个领域，信息化无疑是德国的重量特征。而且以后还会面临更进一步的提升。 ²传承与发扬：在这个领域里，有很多家族企业都是百年企业，他们自从成立以来，一直精于某个领域的技术积累和研发，一代代的产品创新出来，但他们没有今天做这个成功了，明天改行。所以很多产品你可以看到传承，也可以看到发扬。
5 结语 我国的混凝土预制装配式结构体系的建筑随着建筑工业化的发展和建筑产业化的推进也会进入一个高速发展的阶段，但我们必须看清我们面前的困难和不足，不盲目发展，也不固步自封，在产业链还未成熟的现状下，理性的分析，寻找发展方向，寻找商机，重视技术的积累，产品的开发，科学的管理下，必然会持久的走向成功。希望德国的这个产业的现状，能给予从业人员一些启发，在建筑工业化的道路上，走出我们自己的风格！
参考文献： [1] Dr.-Ing. Herbert Kahmer: Die Technik zu Decke und Wand. Syspro 德国 [2] DIN 1045-1 2001-7 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton 德国 [3] Dip.-Ing. Ulrich Bauermeister: Werkbesuch Filigran Traegersystem GmbH & Co.KG 德国 [4] Bundesverband Deutscher Fertigbau e.V. : 80 Jahre moderner Fertigbau 德国 [5] Huberti G. Vom Caementum zum Spannbeton: Beitrage zur Geschichte des Betons, Bauverlag GmbH德国 [6] 樊骅.装配整体式混凝土结构体系技术研究[J]. 住宅科技，2010，30（12）：27-33 |
