1. 德國裝配式建築發展概況
1.1 德國裝配式建築的起源
德國以及其他歐洲發達國家建築工業化起源於1920年代，推動因素主要有兩方面：
社會經濟因素：
城市化發展需要以較低的造價、迅速建設大量住宅、辦公和廠房等建築。
建築審美因素：
建築及設計界摒棄古典建築形式及其複雜的裝飾，崇尚極簡的新型建築美學，嘗試新建築材料（混凝土、鋼材、玻璃）的表現力。在雅典憲章所推崇的城市功能分區思想指導下，建設大規模居住區，促進了建築工業化的應用。
在1920年代以前，歐洲建築通常呈現為傳統建築形式，套用不同歷史時期形成的建築樣式，此類建築的特點是大量應用裝飾構件，需要大量人工勞動和手工藝匠人的高水平技術。隨著歐洲國家邁入工業化和城市化進程，農村人口大量流向城市，需要在較短時間內建造大量住宅辦公和廠房等建築。標準化、預製混凝土大板建造技術能夠縮短建造時間、降低造價因而首先應運而生。
德國最早的預製混凝土板式建築是1926-1930年間在柏林利希藤伯格-弗裡德希菲爾德（Berlin-Lichtenberg, Friedrichsfelde）建造的戰爭傷殘軍人住宅區。該項目共有138套住宅，為兩到三層樓建築。如今該項目的名稱是施普朗曼（Splanemann）居住區。該項目採用現場預製混凝土多層複合板材構件，構件最大重量達到7噸。
▲ 圖01德國最早的預製混凝土建築-—柏林施普朗曼居住小區
1.2 二次大戰後德國大規模裝配式住宅建設
二次大戰結束以後，由於戰爭破壞和大量戰爭難民迴歸本土，德國住宅嚴重緊缺。德國用預製混凝土大板技術建造了大量住宅建築。這些大板建築為解決當年住宅緊缺問題做出了貢獻，但今天這些大板建築不受歡迎，不少缺少維護更新的大板居住區已成為社會底層人群聚集地，導致犯罪率高等社會問題，深受人們的詬病，成為城市更新首先要該在的對象，有些地區已經開始大面積拆除這些大板建築。
1.3 德國目前裝配式建築發展概況
預製混凝土大板技術相比常規現澆加砌體建造方式，造價高，建築缺少個性，難於滿足今天的社會審美要求，1990年以後基本不再使用。混凝土疊合牆板技術發展較快，應用較多。
德國今天的公共建築、商業建築、集合住宅項目大都因地制宜、根據項目特點，選擇現澆與預製構件混合建造體系、或鋼混結構體系建設實施，並不追求高比例裝配率。而是通過策劃、設計、施工各個環節的精細化優化過程，尋求項目的個性化、經濟性、功能性和生態環保性能的綜合平衡。隨著工業化進程的不斷髮展，BIM技術的應用，建築業工業化水平不斷提升，建築上採用工廠預製、現場安裝的建築部品愈來愈多，佔比愈來愈大。
各種建築技術、建築工具的精細化不斷髮展進步。小範圍有鋼結構、混凝土結構、木結構裝配式技術體系的研發和實踐應用。
小住宅建設方面裝配式建築佔比最高，2015年達到16%。2015年1月至7月德國共有59752套獨棟或雙拼式住宅通過審批開工建設，其中預製裝配式建築為8934套。這一期間獨棟或雙拼式住宅新開工建設總量較去年同期增長1.8%；而其中預製裝配式住宅同比增長7.5%！顯示出在這一領域裝配式建築受到市場的認可和歡迎。
單層工業廠房 採用預製鋼結構或預製混凝土結構在造價和縮短施工週期方面有明顯優勢，因而一直得到較多應用。
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圖02德國各州2015年預製裝配式小住宅（獨棟和雙拼）在新建建築中所佔比例，
總體平均達到16%左右。
1. 德國裝配式建築的政策措施、發展建設研究
德國預製裝配式建築發展過程中，規模最大、最有影響力當屬預製混凝土大板建築。
2.1 原東德地區的預製混凝土大板建造技術的應用
由於戰後需要在短期內建設大量住宅，東德地區1953年在柏林約翰尼斯塔（Johannisthal）進行了預製混凝土大板建造技術第一次嘗試。1957年在浩耶斯韋達市（Hoyerswerda）的建設中第一次大規模採用預製混凝土構件施工。此後，東德用預製混凝土大板技術，大量建造預製板式居住區（Plattenbausiedlungen）。預製混凝土大板住宅的建築風格深受包豪斯理論影響。
▲ 圖03 哈勒新城大板住宅
▲ 圖04哈勒新城大板住宅，左側是改造更新後的建築
▲ 圖05哈勒新城大板住宅
▲ 圖06柏林亞歷山大廣場大板住宅
▲ 圖07柏林住宅整體單元吊裝施工
▲ 圖08德累斯頓大板住宅
1972-1990年東德地區開展大規模住宅建設，並將完成300萬套住宅確定為重要政治目標，預製混凝土大板技術體系成為最重要的建造方式。這期間用混凝土大板建築建造了大量大規模住區、城區，如10萬人口規模的哈勒新城（Halle-Neustadt）。在1972-1990年大規模住宅建設期間，東德地區新建、改建共300萬套住宅，其中180-190萬套用混凝土大板建造，佔比達到60%以上，如果每套建築按平均60平米計算，預製大板住宅面積在1.1億平米以上。東柏林地區1963-1990年間共新建住宅273000套住宅，其中大板式住宅佔比達到93%（數據來源：Die »Lösungder Wohnungsfrage«作者Dieter Hanauske）。
住宅建設工程耗費了東德大量財政收入。為節約建造成本和快速建設，設計開發出不同系列廠品，如Q3A, QX, QP,P2系列。預製混凝土大板住宅項目大量重複使用同樣戶型、類似的立面設計。大板建築規劃形態僵硬缺少變化，在老城區通常採用推倒重建模式，破壞了原有城市肌理。
▲ 圖09東德預製裝配式建築構件
▲圖101973年在新布蘭登堡伊斯特城，
原東德地區首個應用WBS 70預製大板體系建造的項目。
大板建築當時受到普遍歡迎
雖然大板建築今天飽受詬病，但在當時大板住宅符合東德的社會意識形態，人人平等，整齊劃一。預製混凝土大板技術建造的工業化住宅，功能基本合理，擁有現代化的採暖和生活熱水系統，獨立衛生間，比沒有更新改造的20世紀初期建造的老住宅舒適。由於得到東德政府的大量財政補貼，因而這種工業化住宅租金並不很高，受到當地居民的歡迎。大量新建居住區，導致原有歷史街區中的住宅吸引力下降，出租率低，租金無法支持建築的維護，歷史街區中的建築逐漸破敗。這種現象也導致政策制定者重新思考補貼政策，甚至開始嘗試用預製技術進行老城歷史建築的改造更新。
1980年代以後，東德政府開始在一些城市的重要地區，嘗試從規劃和城市空間塑造方面，借鑑傳統城市空間佈局與建築設計，打破單調的大板建築風格。
▲圖11柏林市中心根達曼市場（Gendarmenmarkt），
用複雜的預製大板技術建造具有傳統風格的建築。
▲ 圖12羅斯托克市中心，
有傳統紅磚哥特風格預製大板式建築。
2.2 原西德地區的預製混凝土大板建造應用
二次大戰之後，原西德地區也用混凝土預製大板技術建造了大量住宅建築，主要用於建設社會保障性住宅。1957年西德政府通過了《第二部住宅建設法》(II.WoBauG)，將短期內建設滿足大部分社會階層居民需求的、包括具有適當面積、設施、可承受租金的住宅，作為住宅建設的首要任務。混凝土預製大板技術以其建設速度快、造價相對低廉因而也在西德地區有大面積應用。
較著名的項目包括：
格羅皮烏斯和科布希埃參與的著名的柏林漢莎街區的住宅項目6000居民
慕尼黑紐帕拉赫居住區（Neuperlach）55.000居民
紐倫堡朗瓦薩居住區（Langwasser）36000 居民
柏林曼基仕居住區（Märkisches Viertel）36000 居民
法蘭克福西北新城（Nordweststadt）23 000 居民
漢堡施戴斯胡珀（Steilshoop）20.000 居民
曼海姆佛格斯唐居住區（Vogelstang）13000 居民
科隆克崴勒新城（Chorweiler）100，000 居民
▲ 圖13柏林marzahn居住區
▲ 圖14柏林marzahn居住區
▲ 圖15科隆克崴勒新城
▲ 圖16曼海姆佛格斯唐居住區
▲ 圖17慕尼黑奧林匹克村
▲ 圖18慕尼黑奧林匹克村
西德地區有大量預製大板建築，雖然在總建設量中佔比不高，但總量估計也有數千萬平米。西德地區居住使用面積1970年為人均22平米，1991年上升到人均36平米。2007年人均超過40平米。
3. 德國裝配式建築的標準規範研究
德國建築業標準規範體系完整全面。在標準編制方面，對於裝配式建築首先要求滿足通用建築綜合性技術要求，即無論採用何種裝配式技術，其產品必須滿足其應具備的相關技術性能：如結構安全性、防火性能，以及防水、防潮、氣密性、透氣性、隔聲、保溫隔熱、耐久性、耐候性、耐腐蝕性、材料強度、環保無毒等。同時要滿足在生產、安裝方面的要求。
企業的產品（裝配式系統、部品等）需要出具滿足相關規範要求的檢測報告或產品質量聲明。單純結構體系，主要需滿足結構安全、防火性能、允許誤差等規範要求；而有關建築外圍護體系的裝配式體系與構件最複雜，牽涉的標準最多。裝配式建築相關標準非常多，部分標準分列如下:
3.1 有關混凝土及砌體預製構件、裝配式體系的標準規範包括
DIN 1045-3混凝土，鋼筋預應力混凝土機構。第3部分：建築施工DIN13670的應用規則
DIN 18203-1建築誤差第1部分:混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土預製件
DIN EN 13369預製混凝土產品的一般性規定
DIN 1045-4混凝土，鋼筋預應力混凝土機構。第4部分：預製構件的生產及合規性的補充規定
DIN EN 13670混凝土結構的允許誤差根據DIN 18202及DIN18203
DINEN 14992預製混凝土產品-牆體
DINEN 1520帶開放結構的輕集料混凝土預製件
DIN EN 13747預製混凝土產品樓板系統用板
DIN1053-4砌體-第四部分：預製構件
3.2 有關鋼結構、裝配式體系的標準規範包括
DIN EN 1993-1-1/NA鋼結構設計第 1-1部分:建築物一般性規定和設計規則，歐盟標準3國家參數
DIN EN 1993-1-2/NA鋼結構設計第 1-2 部分:結構防火設計一般規則，歐盟標準3國家參數
DIN 18800-1鋼結構建築第一部分設計和構造
DIN 18800-7鋼結構建築-第 7 部分: 施工和生產資格
DIN EN ISO 16276-1鋼結構腐蝕防護塗層系統，塗層附著性(粘結強度)的評估及其驗收標準，第 1 部分: 撕裂測試
DIN EN 10219-2由非合金和細晶粒結構鋼製造的建築用冷加工的焊接空心型鋼，第2 部分: 限制大小、尺寸和靜態值
DIN 18203-2: 建築公差-第2部分，預製鋼構件
BFS-RL 07-101 生產和加工建築鋼結構
3.3 有關預製木結構、裝配式體系的標準規範包括
DIN EN1995-1-1/NA: 木結構的設計和構造，1-1部分: 一般性規定-一般性規則和有關建築物規定，歐洲規範5-國家參數
DIN EN 1995-1-2/NA,木結構的設計和構造，1-2部分:一般性規定-承重構件的防火設計，歐洲法規 5-國家參數:
DIN EN 14250木構建築-對採用釘片連接的預製承重構件產品的要求
DIN EN 14509兩側帶有金屬覆層的承重複合板-工廠加工產品-技術要求
DIN EN 408,木結構-承重木材和膠合木材-物理和力學性能的規定;
DIN EN 594,木結構-試驗方法-板式構造牆體的承載能力和剛度;
DINEN 595,木結構-試驗方法-檢測框架式梁確定其承載能力和變形情況
DIN EN 596,木結構-試驗方法-板式構造牆體柔性連接的檢測
DIN EN 1075, 木結構-試驗方法-釘板連接
DIN 18203-3,建築公差-第 3 部分: 木材和木基材料的建築部品
3.4 有關預製金屬幕牆、裝配式體系的標準規範包括
DIN EN 1999-1-1承重鋁結構的設計和構造，第1-1部分:一般設計規定
DIN EN 1999-1-4/A1承重鋁結構的設計和構造，第1-4部分:冷彎壓型板
DIN EN 14509, 自承重式雙面金屬覆蓋夾芯板-工廠製造產品-規格
DIN EN 14782 (Norm), 適合室內和室外工程使用的、自承重式金屬屋面板和牆面板-產品規格和要求
DIN EN 14783適合室內和室外工程使用的、整面支撐的金屬屋面板和牆面板，-產品規格和要求
DIN 18516-1帶後側通風構造的外牆覆板，第一部分：要求，檢驗原理
DIN 24041 穿孔版
4. 德國不同類型裝配式建築技術體系研究
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廠房裡進行，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。
工業化預製建造技術的缺點：
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。原因: 鋼筋混凝土牆是比砌體牆更貴。預製梁、板結構上大都是簡支梁而非連續梁，因而需要較多的用鋼量。此外，預製件的連接點通常複雜，連接元素有些須採用昂貴不鏽鋼材料。如果使用了保溫夾芯板構造，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，並在工廠裡安裝在混凝土大板裡，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
4.1預製混凝土建造體系
4.1.1 預製混凝土大板體系
雖然上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里加工製作，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。
4.1.2 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重量輕，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--21採用預製混凝土疊合樓板、牆體體系建造住宅項目
▲ 圖22-25：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圖。
4.1.3 預製混凝土外牆體系
2012年在柏林落成的Tour Total大廈，代表德國預製混凝土裝配式建築的一個發展方向。
建築面積約28000平米，高度68米。外牆面積約10000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26-33柏林Tour Total大廈，預製混凝土裝配式建築
4.2 預製剛結構建造體系
4.2.1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34-37法蘭克福商業銀行塔樓
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、梁和柱採用鋼材、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。
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圖38-42帝森克虜伯總部大樓，鋼混和鋼結構建築，
樓板為現澆鋼筋混凝土，
以滿足防火、隔聲、熱惰性等綜合技術要求，
外牆、隔牆、樓面、天花等採用預製裝配系統。
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43-46 法蘭克福歐洲央行總部大樓，
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。
4.2.2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5.00x2.50m，厚度20cm（可加長到10.00），牆板3.00x1.25m，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47-55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
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56-59德國法蘭克福機場高鐵站SQUAIRE商業綜合體
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