裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

我國預(yù)制裝配式混凝土建筑與住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景張慧華 河南建科軟件技術(shù)有限公司一、概述在過去的幾十年時間里，我國建筑行業(yè)蓬勃發(fā)展，極大地促進了國民經(jīng)濟的增長。面對我國現(xiàn)今土地出讓費用的增加、勞動人工價格的不斷上升、人們對節(jié)能環(huán)保要求意識的逐步提高，建筑行業(yè)所面臨的國際競爭壓力越來越大。為提高核心競爭力，新的行業(yè)產(chǎn)業(yè)模式預(yù)制裝配式建筑應(yīng)運而生。首先了解三個定義：(一)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)，是指由預(yù)制混凝土構(gòu)件通過可靠的連接方式裝配而成的混凝土結(jié)構(gòu)，包括裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)、全裝配混凝土結(jié)構(gòu)等。在建筑工程中，簡稱裝配式建筑;在結(jié)構(gòu)工程中，簡稱裝配式結(jié)構(gòu)。(二)預(yù)制裝配率，是指裝配式建筑中，符合裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(JGJ1-2014)適宜采用預(yù)制構(gòu)件的部分，使用的預(yù)制構(gòu)件混凝土體積所占適宜部分內(nèi)全部構(gòu)件混凝土體積的比例。預(yù)制裝配率=預(yù)制構(gòu)件混凝土體積全部構(gòu)件混凝土體積。(三)預(yù)制構(gòu)件，是指在工廠或現(xiàn)場預(yù)先制作的混凝土構(gòu)件，如梁、板、墻、柱、陽臺、樓梯、雨棚等。傳統(tǒng)的住房建造技術(shù)生產(chǎn)效率低、施工速度慢、建設(shè)周期長、材料消耗多且工人勞動強度大，這一系列狀況已不能適應(yīng)現(xiàn)代社會對住宅的剛性需求。而裝配式建筑具有以下特點：設(shè)計多樣化，可以根據(jù)住房要求進行設(shè)計；功能現(xiàn)代化，可以采用多種節(jié)能環(huán)保等新型材料；制造工廠化，可以使得建筑構(gòu)配件統(tǒng)一工廠化生產(chǎn)，一氣呵成；施工裝配化，可以大大減少勞動力，減少材料浪費；時間最優(yōu)化，使施工周期明顯加快。因此，面對我國越來越大的住房需求，盡快優(yōu)化建筑產(chǎn)業(yè)模式已勢在必行。裝配式建筑注重對環(huán)境、資源的保護，其施工過程中有效減少了建筑污水、有害氣體、粉塵的排放和建筑噪音的污染，降低了建筑施工對周邊環(huán)境的各種影響，有利于提高建筑的勞動生產(chǎn)率，促進設(shè)計、建筑的精細化，提升建筑的整體質(zhì)量和節(jié)能減排水率，促進了我國建筑業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，符合國家經(jīng)濟發(fā)展的需求。上海市政府相關(guān)文件要求，采用裝配式整體式混凝土結(jié)構(gòu)體系的住宅和商業(yè)、辦公建筑總體預(yù)制裝配率不低于15%，外環(huán)線以內(nèi)地區(qū)不低于25%；在每年建筑用地供地面積率中，各地塊均需要落實一定比例面積的裝配式建筑。可見，建筑產(chǎn)業(yè)模式的轉(zhuǎn)變已引起政府的重視，未來發(fā)展趨向于朝陽產(chǎn)業(yè)。表1 裝配式建筑與常規(guī)建筑施工管理方面差異裝配式建筑常規(guī)建筑施工構(gòu)配件工廠定型流水線加工產(chǎn)品現(xiàn)場工人、人工鋼筋工、木工、混凝土工等施工設(shè)備大型機械設(shè)備吊裝小型手工設(shè)備，組織大量人工完成混凝土精度要求現(xiàn)場安裝到位，尺寸要求較高每層結(jié)構(gòu)現(xiàn)場完成，尺寸精度較低安全管理現(xiàn)場安全管理重點在機械設(shè)備、工人專業(yè)化水平培訓(xùn)，安全人員管理要求較高現(xiàn)場安全管理注重工人施工過程施工進度施工進度加快現(xiàn)場施工工藝較多，施工進度緩慢場地環(huán)境現(xiàn)場場地管理較好，環(huán)境管理好現(xiàn)場物件較多，環(huán)境管理難度加大現(xiàn)場裝飾現(xiàn)場適合定型住宅辦公類裝飾（因加工定型施工組裝）現(xiàn)場二次裝修較適合（因人工施工工藝可變化）二、我國預(yù)制裝配式混凝土建筑與住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展狀況我國住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展歷程可分為三個階段。第一階段：20 世紀50 至80 年代的創(chuàng)建和起步期20 世紀50 年代我國提出向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)工業(yè)化建設(shè)經(jīng)驗，學(xué)習(xí)設(shè)計標準化、工業(yè)化、模數(shù)化的方針，在建筑業(yè)發(fā)展預(yù)制構(gòu)件和預(yù)制裝配件方面進行了很多關(guān)于工業(yè)化和標準化的討論與實踐。20 世紀五六十年代開始研究裝配式混凝土建筑的設(shè)計施工技術(shù)，形成了一系列裝配式混凝土建筑體系，較為典型的建筑體系有裝配式單層工業(yè)廠房建筑體系、裝配式多層框架建筑體系、裝配式大板建筑體系等。六七十年代借鑒國外經(jīng)驗和結(jié)合國情，引進了南斯拉夫的預(yù)應(yīng)力板柱體系，即后張預(yù)應(yīng)力裝配式結(jié)構(gòu)體系，進一步改進了標準化方法，在施工工藝、施工速度等方面都有一定的提高。20 世紀80 年代提出了“三化一改”方針，即：設(shè)計標準化、構(gòu)配件生產(chǎn)與工廠化、施工機械化和墻體改造，出現(xiàn)了用大型砌塊裝配式大板、大模板現(xiàn)澆等住宅建造形式，但由于當時產(chǎn)品單調(diào)、造價偏高和一些關(guān)鍵技術(shù)問題未解決，建筑工業(yè)化綜合效益不高。這一時期可以說是在計劃經(jīng)濟形式下政府所推動，以住宅結(jié)構(gòu)建造為中心的時期。第二階段：20 世紀80 年代至2000 年的探索期20 世紀80 年代開始住房開始實行市場化的供給形式，住房建設(shè)規(guī)?？涨把该?，這個階段我國工業(yè)化方向做了許多積極意義的探索，例如模數(shù)標準與工業(yè)化緊密相關(guān)，1987 年我國制定了GBJ21986建筑模數(shù)協(xié)調(diào)統(tǒng)一標準，主要用于模數(shù)的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。部品與集成化也開始在20 世紀90 年代的住宅領(lǐng)域中出現(xiàn)，這個時期相對主體的工業(yè)化，主體結(jié)構(gòu)外的局部工業(yè)化較突出，同時伴隨住房體制的改革，對住宅產(chǎn)業(yè)理論進行了相關(guān)研究，主要以小康住宅體系研究為代表，但是這個時期住宅產(chǎn)業(yè)化與房地產(chǎn)建設(shè)的發(fā)展脫節(jié)。第三階段：2000 年至今的快速發(fā)展期這個時期關(guān)于住宅產(chǎn)業(yè)化和工業(yè)化的政策和措施相繼出臺。在政策方面，2006 年原建設(shè)部頒布了國家住宅產(chǎn)業(yè)化基地實施大綱，2008 年開始探索SI 住宅技術(shù)研發(fā)和“中日技術(shù)集成示范工程”；在裝修方面，進一步倡導(dǎo)了全裝修的推進。近年來，地方政府關(guān)于住宅工業(yè)化的政策也相繼出臺，其中北京、上海、深圳、沈陽等城市也專門制定了規(guī)范。2013 年1 月國家發(fā)改委和住建部聯(lián)合發(fā)布了綠色建筑行動方案（國辦發(fā)20131 號），明確將推動建筑工業(yè)化作為十大重點任務(wù)之一。在大力推動轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和大力推動節(jié)能減排工作的背景下，北京、上海、沈陽、深圳、濟南、合肥等城市地方政府以保障性住房建設(shè)為抓手，陸續(xù)出臺支持建筑工業(yè)化發(fā)展的地方政策。國內(nèi)的大型房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)、總承包企業(yè)和預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)也紛紛行動起來，加大建筑工業(yè)化投入。從全國來看，以新型預(yù)制混凝土裝配式結(jié)構(gòu)快速發(fā)展為代表的建筑工業(yè)化進入了新一輪的高速發(fā)展期。這個時期是我國住宅產(chǎn)業(yè)真正進入全面推進的時期，工業(yè)化進程也在逐漸加快推進，但是總體來看與發(fā)達國家相比差距還很大。隨著我國的建筑設(shè)計和建造技術(shù)的逐漸進步，設(shè)計的內(nèi)容也從最初單一的形式考慮轉(zhuǎn)變成在形式、功能與環(huán)保等各方之間尋求平衡，而預(yù)制裝配系統(tǒng)幾乎可以滿足多種類型的建筑。實際上，裝配式建筑早在幾十年前便已初現(xiàn)。近年來，隨著國內(nèi)外雙重需求壓力的不斷增加，裝配式建筑形式再次被提出并應(yīng)用。目前，上海已有一些企業(yè)在住宅類工程中采用了裝配式建筑。三、我國預(yù)制裝配式混凝土建筑與住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景借鑒國外發(fā)達國家預(yù)制裝配式混凝土建筑與住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的成功經(jīng)驗，結(jié)合我國行業(yè)基礎(chǔ)和現(xiàn)狀，對我國未來預(yù)制裝配式混凝土建筑與住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景進行了預(yù)測并總結(jié)如:1 形成領(lǐng)軍的龍頭企業(yè)根據(jù)日本的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展經(jīng)驗，在發(fā)展初期，在社會化程度不高、專業(yè)化分工尚未形成的條件下，只有通過培育龍頭企業(yè)才能使技術(shù)體系和管理模式逐步成熟，發(fā)揮各種大型專業(yè)企業(yè)的領(lǐng)軍作用，才能帶動全行業(yè)的發(fā)展。2 確立工程總承包的發(fā)展模式預(yù)制裝配式混凝土建筑從設(shè)計、建造到施工的各個環(huán)節(jié)，都對從業(yè)人員提出了更高的專業(yè)技術(shù)要求，因此，成立一支專業(yè)化的、協(xié)作化的建筑工業(yè)化工程總承包隊伍尤為重要。采用工程總承包的發(fā)展模式，在研發(fā)設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)、施工裝配、運營管理等環(huán)節(jié)實行一體化的現(xiàn)代化的企業(yè)運營管理模式，可以最大限度地發(fā)揮企業(yè)在設(shè)計、生產(chǎn)、施工和管理等一體化方面的資源優(yōu)化配置作用，實現(xiàn)整體效益的最大化。3 形成成熟的、多樣化的技術(shù)體系未來發(fā)展的趨勢是逐步完善預(yù)制裝配剪力墻結(jié)構(gòu)體系關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展高強混凝土技術(shù)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)，進一步研發(fā)預(yù)制/ 預(yù)應(yīng)力框架結(jié)構(gòu)體系和預(yù)制/ 預(yù)應(yīng)力框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，形成系列化、多樣化的技術(shù)體系支撐，保障整個行業(yè)的健康發(fā)展。4 形成通用體系通用體系是采用定型構(gòu)件的方法，以部品構(gòu)件及連接技術(shù)的標準化、通用性為基礎(chǔ)，一個構(gòu)件廠生產(chǎn)的構(gòu)件能在各種類型的房屋之間互換通用。通用體系適合組織構(gòu)配件生產(chǎn)的專業(yè)化和社會化，是更有利于高度機械化、自動化的工藝，是一種完美的工業(yè)化形式，必然是未來發(fā)展趨勢。5 形成成熟的SI 體系SI 體系是將主體結(jié)構(gòu)體系（skeleton）與戶內(nèi)裝修及設(shè)備填充體系(infi ll) 體系完全分離，在主體結(jié)構(gòu)體系強調(diào)耐久與安全性能的同時，裝修與設(shè)備則注重靈活性與更新改造的方便。這種理念是指通過將住宅骨架和基本設(shè)備與住戶內(nèi)的裝修和設(shè)備等明確分離，從而延長住宅的可使用壽命。因為骨架壽命一般較長，而裝修和住宅用設(shè)備老化較快，如不能改裝設(shè)備與更新裝修，建筑將不能再繼續(xù)使用。我國及一些發(fā)達國家近年來一直致力于SI 體系的研發(fā)和推廣，相信在不久的將來，一定會形成適合預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)的成熟的SI 體系住宅。6 向公共建筑、工業(yè)建筑領(lǐng)域拓展隨著高強混凝土技術(shù)和預(yù)應(yīng)力技術(shù)的發(fā)展，預(yù)制裝配式混凝土建筑向大跨、重載的公共建筑和工業(yè)建筑領(lǐng)域拓展，更能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益，是未來必然的發(fā)展趨勢。7 全面應(yīng)用BIM 信息化技術(shù)在預(yù)制裝配式混凝土建筑“規(guī)劃- 設(shè)計- 施工- 運維”全生命期中的應(yīng)用BIM 技術(shù)，以敏捷供應(yīng)鏈理論、精益建造思想為指導(dǎo)，建立以BIM 模型為基礎(chǔ)，集成虛擬建造技術(shù)、RFID 質(zhì)量追蹤技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云服務(wù)技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)、高端輔助工程設(shè)備（RTK/ 智能機器人放樣/3D 打印機/3D 掃描等）等的數(shù)字化精益建造管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個建筑供應(yīng)鏈（勘察設(shè)計/ 生產(chǎn)/ 物流/ 施工/ 運行維護）的管理，是未來發(fā)展的必然方向。四、結(jié)語鼓勵各方積極參與裝配式建筑，是建筑產(chǎn)業(yè)升級換代的發(fā)展方向。相