位于北京通州的中國建筑技術集團(下稱中技集團)低碳建筑北京生產基地,最近格外忙碌。中技集團低碳建筑工程中心主任張鳴幾乎天天都要開會,召集各路人馬參與到對于他們來說至關重要的一次亮相活動中。年初,他收到一份來自聯合國人居署的傳真,邀請他們研發的高品質輕鋼輕混凝土建造體系(HQL建造體系)展示房屋參加4月15日在肯尼亞首都內羅畢舉辦的城市可持續發展展會。屆時,這棟國際首創的建造體系示范房屋將供來自138個國家和地區的代表參觀。從模擬施工、荷載測試到部件定制,留給他們準備的時間只有1個月。而實際上,這1個月的工作所呈現出來的示范成果的技術支撐,來自于一套已經走過了3年多研發和產業化歷程的核心技術體系——HQL體系。
產業化:從結構體系到建造體系
HQL體系是一種由薄壁冷軋的輕鋼構架和輕質混凝土現澆墻體所構成的結構體系,這套體系是由中國建筑科學研究院(下稱中國建研院)副院長黃強教授和他領導的低碳建筑研發團隊研發的一項國際首創、具有自主知識產權的專利技術。這套體系的獨創性在于,它采用實心墻,不同于輕鋼體系運用的是輕質保溫材料,墻體是空的;它用的是現澆輕質混凝土,不同于傳統鋼筋混凝土體系運用的是強度較高的混凝土。在張鳴看來,這套結構體系低碳環保、施工快捷、標準化程度高,在幾乎具備兩種傳統結構體系全部優點的同時,還克服了它們的重大不足。
HQL結構體系一經提出,就受到住建部相關領導的重視。一位官員表示,HQL建造體系理念很好,既順應了建筑業的未來發展,又能達到混凝土結構的使用效果,應該想辦法使之產業化,形成生產力。機緣巧合,2010年初,中技集團受邀到北京門窗發展有限公司(下稱北京門窗公司)考察,對這家中國門窗業龍頭企業的生產和設計能力印象深刻,萌生了與之合作推動HQL體系產業化的念頭。2010年7月,經過雙方數月的磨合磋商,由張鳴牽頭達成了中國建研院和北京門窗公司的合作意向。同年12月28日,中國建研院直屬企業中技集團與北京門窗公司合作成立的低碳建筑生產基地正式落成。中技集團負責該體系軟件設計、產品實驗、規范編制等,北京門窗公司負責體系核心產品的研發和生產。至此,一套以HQL體系為核心技術體系的完備科研產業化架構搭建完成。
從傳統的建筑結構體系中突圍出來的HQL體系的明顯比較優勢讓張鳴和他的團隊興奮不已。在他們看來,這個體系的產業化幾乎將成為住宅產業化鏈條中最閃亮的一環。但是,科研成果的產業化之路往往是充滿艱辛的。輕鋼構件、連接件、圍護結構、外墻外保溫體系、支撐結構體系、建造方法……從核心件的生產到建造體系規范,幾乎都需要一個從無到有的構筑過程。北京門窗公司總經理尚宏啟說:“我有一段時間幾乎每天腦子里想的都是這些產品的樣子,做夢都是在解決問題。”因為采用連接件的方式耗材費力,效果還不理想,所以輕鋼構件的連接問題曾經一度困擾著他們。有一天,張鳴在飛機上突發奇想,將兩根管進行組合成型,管子立起來是柱,放倒了是梁。后來,根據這一創意,他們研發出B形管,并獲得國家專利。經過近3年的產業化開發和大量實驗,去年底,第一代HQL建造體系產品基本成熟。今年將開展該體系產品的外墻外保溫體系、圍護結構、支撐結構體系鑒定工作,并逐步推向市場。從作為科研院所的科研課題到成為走向市場的建造體系,HQL建造體系正逐步邁入它的產業化坦途。
城鎮化:政策市場雙驅動
我國新型城鎮化建設浪潮洶涌,城鎮化已上升為國家經濟發展的首選戰略之一。在張鳴看來,HQL建造體系是應運而生的。他說:“我們這套體系完全契合國家發展戰略和產業政策要求,它低碳環保、高效節材。中國新農村建設和城市保障房建設的標準化程度相對較高,而我們的產業化住宅體系正好是與此相適應的。另外,新農村建設和城市保障房項目對成本很敏感,1平方米的造價相差100元就能決定生死。而HQL建造體系具有明顯的節材和成本優勢,社會貢獻率將很高,這些都決定了我們應該向這兩個領域進軍。”
據介紹,目前有兩類HQL建造體系產品可在中國城鎮化建設中大有作為。一類是低層輕鋼輕混凝土建筑,適用于新農村建設;一類是中高層輕鋼加重鋼加輕混凝土建筑,可用于保障房建設。張鳴表示,每個地方的房屋造價都是不同的,但根據測算,目前HQL建造體系的成本和品質優勢明顯。以北京為例,農民自己建房,每平方米造價約為1800元;采用輕鋼結構集成房屋,每平方米造價約為2500元,并且墻是空心的,老百姓不接受;而采用HQL建造體系建造,每平方米造價為2000元左右,比傳統建造方法速度快,具有很好的節能效果,還節省主要原材料,體現了低碳概念。
HQL建造體系采用了先進的墻體技術,主張大量采用當地材料,其墻體既不是由黏土磚或者水泥砌塊構成,也不是由加氣混凝土或者鋼筋混凝土構成,而大部分是由當地的廢棄物構成,比如工業廢棄物,少量是由水泥和石膏構成。在沒有廢棄物的情況下,以當地土壤為主,不需要燒結。因此,它不僅可以有效降低成本,也體現出循環經濟的發展模式。“在保障房建設項目中,我們提出的方案是采用輕鋼加重鋼加輕混凝土建造體系。該體系大量使用廢石粉、廢石英砂等工業廢棄物生產墻板,施工速度快、品質高,并且大大減少了水泥等能耗較大的原材料的用量,具備品質與成本優勢。”張鳴介紹。
除了國家城鎮化戰略推動,張鳴認為市場那只無形的手也在助推HQL建造體系的產業化進程。他說:“產業化率是與市場的實際需求息息相關的,注重的是人材比(即人工費用與材料費用的比例),因此我們不能一味地追求高產業化率,而應該探求一種產業化程度適合當地市場的建造體系。”