装配式建筑发展现状及趋势

我国预制装配式混凝土建筑与住宅产业化发展前景张慧华河南建科软件技术有限公司一、概述在过去的几十年时间里，我国建筑行业蓬勃发展，极大地促进了国民经济的增长。面对我国现今土地出让费用的增加、劳动人工价格的不断上升、人们对节能环保要求意识的逐步提高，建筑行业所面临的国际竞争压力越来越大。为提高核心竞争力，新的行业产业模式——预制装配式建筑应运而生。首先了解三个定义：(一)装配式混凝土结构，是指由预制混凝土构件通过可靠的连接方式装配而成的混凝土结构，包括装配整体式混凝土结构、全装配混凝土结构等。在建筑工程中，简称装配式建筑;在结构工程中，简称装配式结构。(二)预制装配率，是指装配式建筑中，符合《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)适宜采用预制构件的部分，使用的预制构件混凝土体积所占适宜部分内全部构件混凝土体积的比例。预制装配率=预制构件混凝土体积÷全部构件混凝土体积。(三)预制构件，是指在工厂或现场预先制作的混凝土构件，如梁、板、墙、柱、阳台、楼梯、雨棚等。传统的住房建造技术生产效率低、施工速度慢、建设周期长、材料消耗多且工人劳动强度大，这一系列状况已不能适应现代社会对住宅的刚性需求。而装配式建筑具有以下特点：①设计多样化，可以根据住房要求进行设计；②功能现代化，可以采用多种节能环保等新型材料；③制造工厂化，可以使得建筑构配件统一工厂化生产，一气呵成；④施工装配化，可以大大减少劳动力，减少材料浪费；⑤时间最优化，使施工周期明显加快。因此，面对我国越来越大的住房需求，尽快优化建筑产业模式已势在必行。装配式建筑注重对环境、资源的保护，其施工过程中有效减少了建筑污水、有害气体、粉尘的排放和建筑噪音的污染，降低了建筑施工对周边环境的各种影响，有利于提高建筑的劳动生产率，促进设计、建筑的精细化，提升建筑的整体质量和节能减排水率，促进了我国建筑业健康可持续发展，符合国家经济发展的需求。上海市政府相关文件要求，采用装配式整体式混凝土结构体系的住宅和商业、办公建筑总体预制装配率不低于15%，外环线以内地区不低于25%；在每年建筑用地供地面积率中，各地块均需要落实一定比例面积的装配式建筑。可见，建筑产业模式的转变已引起政府的重视，未来发展趋向于朝阳产业。表1装配式建筑与常规建筑施工管理方面差异装配式建筑常规建筑施工构配件工厂定型流水线加工产品现场工人、人工钢筋工、木工、混凝土工等施工设备大型机械设备吊装小型手工设备，组织大量人工完成混凝土精度要求现场安装到位，尺寸要求较高每层结构现场完成，尺寸精度较低安全管理现场安全管理重点在机械设备、工人专业化水平培训，安全人员管理要求较高现场安全管理注重工人施工过程施工进度施工进度加快现场施工工艺较多，施工进度缓慢场地环境现场场地管理较好，环境管理好现场物件较多，环境管理难度加大现场装饰现场适合定型住宅办公类装饰（因加工定型施工组装）现场二次装修较适合（因人工施工工艺可变化）二、我国预制装配式混凝土建筑与住宅产业化发展状况我国住宅产业化发展历程可分为三个阶段。第一阶段：20世纪50至80年代的创建和起步期20世纪50年代我国提出向苏联学习工业化建设经验，学习设计标准化、工业化、模数化的方针，在建筑业发展预制构件和预制装配件方面进行了很多关于工业化和标准化的讨论与实践。20世纪五六十年代开始研究装配式混凝土建筑的设计施工技术，形成了一系列装配式混凝土建筑体系，较为典型的建筑体系有装配式单层工业厂房建筑体系、装配式多层框架建筑体系、装配式大板建筑体系等。六七十年代借鉴国外经验和结合国情，引进了南斯拉夫的预应力板柱体系，即后张预应力装配式结构体系，进一步改进了标准化方法，在施工工艺、施工速度等方面都有一定的提高。20世纪80年代提出了“三化一改”方针，即：设计标准化、构配件生产与工厂化、施工机械化和墙体改造，出现了用大型砌块装配式大板、大模板现浇等住宅建造形式，但由于当时产品单调、造价偏高和一些关键技术问题未解决，建筑工业化综合效益不高。这一时期可以说是在计划经济形式下政府所推动，以住宅结构建造为中心的时期。第二阶段：20世纪80年代至2000年的探索期20世纪80年代开始住房开始实行市场化的供给形式，住房建设规模空前迅猛，这个阶段我国工业化方向做了许多积极意义的探索，例如模数标准与工业化紧密相关，1987年我国制定了GBJ2—1986《建筑模数协调统一标准》，主要用于模数的统一和协调。部品与集成化也开始在20世纪90年代的住宅领域中出现，这个时期相对主体的工业化，主体结构外的局部工业化较突出，同时伴随住房体制的改革，对住宅产业理论进行了相关研究，主要以小康住宅体系研究为代表，但是这个时期住宅产业化与房地产建设的发展脱节。第三阶段：2000年至今的快速发展期这个时期关于住宅产业化和工业化的政策和措施相继出台。在政策方面，2006年原建设部颁布了《国家住宅产业化基地实施大纲》，2008年开始探索SI住宅技术研发和“中日技术集成示范工程”；在装修方面，进一步倡导了全装修的推进。近年来，地方政府关于住宅工业化的政策也相继出台，其中北京、上海、深圳、沈阳等城市也专门制定了规范。2013年1月国家发改委和住建部联合发布了《绿色建筑行动方案》（国办发〔2013〕1号），明确将推动建筑工业化作为十大重点任务之一。在大力推动转变经济发展方式，调整产业结构和大力推动节能减排工作的背景下，北京、上海、沈阳、深圳、济南、合肥等城市地方政府以保障性住房建设为抓手，陆续出台支持建筑工业化发展的地方政策。国内的大型房地产开发企业、总承包企业和预制构件生产企业也纷纷行动起来，加大建筑工业化投入。从全国来看，以新型预制混凝土装配式结构快速发展为代表的建筑工业化进入了新一轮的高速发展期。这个时期是我国住宅产业真正进入全面推进的时期，工业化进程也在逐渐加快推进，但是总体来看与发达国家相比差距还很大。随着我国的建筑设计和建造技术的逐渐进步，设计的内容也从最初单一的形式考虑转变成在形式、功能与环保等各方之间寻求平衡，而预制装配系统几乎可以满足多种类型的建筑。实际上，装配式建筑早在几十年前便已初现。近年来，随着国内外双重需求压力的不断增加，装配式建筑形式再次被提出并应用。目前，上海已有一些企业在住宅类工程中采用了装配式建筑。三、我国预制装配式混凝土建筑与住宅产业化发展前景借鉴国外发达国家预制装配式混凝土建筑与住宅产业化发展的成功经验，结合我国行业基础和现状，对我国未来预制装配式混凝土建筑与住宅产业化发展前景进行了预测并总结如:1形成领军的龙头企业根据日本的产业化发展经验，在发展初期，在社会化程度不高、专业化分工尚未形成的条件下，只有通过培育龙头企业才能使技术体系和管理模式逐步成熟，发挥各种大型专业企业的领军作用，才能带动全行业的发展。2确立工程总承包的发展模式预制装配式混凝土建筑从设计、建造到施工的各个环节，都对从业人员提出了更高的专业技术要求，因此，成立一支专业化的、协作化的建筑工业化工程总承包队伍尤为重要。采用工程总承包的发展模式，在研发设计、构件生产、施工装配、运营管理等环节实行一体化的现代化的企业运营管理模式，可以最大限度地发挥企业在设计、生产、施工和管理等一体化方面的资源优化配置作用，实现整体效益的最大化。3形成成熟的、多样化的技术体系未来发展的趋势是逐步完善预制装配剪力墙结构体系关键技术，发展高强混凝土技术和预应力技术，进一步研发预制/预应力框架结构体系和预制/预应力框架剪力墙结构体系，形成系列化、多样化的技术体系支撑，保障整个行业的健康发展。4形成通用体系通用体系是采用定型构件的方法，以部品构件及连接技术的标准化、通用性为基础，一个构件厂生产的构件能在各种类型的房屋之间互换通用。通用体系适合组织构配件生产的专业化和社会化，是更有利于高度机械化、自动化的工艺，是一种完美的工业化形式，必然是未来发展趋势。5形成成熟的SI体系SI体系是将主体结构体系（skeleton）与户内装修及设备填充体系(infill)体系完全分离，在主体结构体系强调耐久与安全性能的同时，装修与设备则注重灵活性与更新改造的方便。这种理念是指通过将住宅骨架和基本设备与住户内的装修和设备等明确分离，从而延长住宅的可使用寿命。因为骨架寿命一般较长，而装修和住宅用设备老化较快，如不能改装设备与更新装修，建筑将不能再继续使用。我国及一些发达国家近年来一直致力于SI体系的研发和推广，相信在不久的将来，一定会形成适合预制混凝土结构的成熟的SI体系住宅。6向公共建筑、工业建筑领域拓展随着高强混凝土技术和预应力技术的发展，预制装配式混凝土建筑向大跨、重载的公共建筑和工业建筑领域拓展，更能充分发挥结构的经济效益，是未来必然的发展趋势。7全面应用BIM信息化技术在预制装配式混凝土建筑“规划-设计-施工-运维”全生命期中的应用BIM技术，以敏捷供应链理论、精益建造思想为指导，建立以BIM模型为基础，集成虚拟建造技术、RFID质量追踪技术、物联网技术、云服务技术、远程监控技术、高端辅助工程设备（RTK/智能机器人放样/3D打印机/3D扫描等）等的数字化精益建造管理系统，实现对整个建筑供应链（勘察设计/生产/物流/施工/运行维护）的管理，是未来发展的必然方向。四、结语鼓励各方积极参与装配式建筑，是建筑产业升级换代的发展方向。相关设计、施工、监理在积极响应的同时，也应看到其目前的现状：装配式建筑投入门槛较高，要有较强技术、人才、资金投入，因此许多中小企业举步维艰，如继续强行发展可能会产生市场竞争垄断操作，对市场发展十分不利。为此，在装配式起步阶段，应采取“政府引导，政策鼓励”，使先发展起来的施工单位有领先产业发展利益分享，同时鞭策后续企业提升能力，在适应市场发展生存条件下紧紧跟上，适者生存，从而形成建筑业各企业能有良性发展空间。