装配式建筑研究报告
导 读
2021年是国家“十四五”战略规划开局之年,全国各地都在部署装配式建筑和绿色建筑的发展规划。为提高建设装配式建筑和绿色建筑的积极性,国家部委和各省市密集出台了一系列激励政策,包括:财政补贴、优先评奖、信贷金融支持、减免城市配套费用等。推进以装配式建筑、智能建造为代表的新型建筑工业化,是推动形成绿色低碳节能环保的生产方式,带动国内建筑业全面转型升级的必然选择。
从近几年数据看装配式快速发展变化:2016年至2020年全国装配式新建建筑面积分别为1.14亿平方米、1.6亿平方米、2.89亿平方米、4.2亿平方米、6.29亿平方米,每年平均增长幅度为54%,由此可见国家的重视程度和发展之快速。未来,绿色建造、智能建造和建造工业化互相融合、协同发展,更深层次的技术融入,将成为建筑业高质量发展的新引擎,成为中国建造发展的支撑和基石。
针对2021年我国装配式建筑行业发展的相关信息,我们进行收集、整理和解读形成本报告。其内容主要分为国内行业发展现状、项目案例及热点分享、国外行业发展现状、存在问题分析和解决思路、相关企业发展战略、创新技术分享、政策和标准信息汇总七个方面。
关键词:装配式、绿色、智能、现状、解决思路
目录
第一章 装配式建筑行业发展现状
一、国外装配式建筑行业现状
二、国内装配式建筑行业现状
三、我国装配式建筑行业发展趋势
四、装配式建筑行业存在的问题及解决方案
第二章 2022年装配式建筑企业发展战略
一、建筑企业的装配式建筑发展战略
二、房地产企业的装配式建筑发展战略
三、设计企业的装配式建筑发展战略
四、预制构件生产企业的发展战略
五、施工企业的装配式建筑发展战略
六、工程总承包模式下的装配式建筑发展战略
第三章装配式建筑企业创新技术分享
一、北京建工产业化投资建设公司的装配式与智能建造
二、北京建工新科公司的装配式建筑智能制造
三、中国二十二冶集团的装配式先进技术
四、北京市燕通建筑构件有限公司的智能制造
五、山东瑞坤的地下建筑装配式新技术体系
六、天津百利环保的“灌芯装配式混凝土剪力墙结构”技术
七、北京榆构的露骨料饰面SP墙板技术研发与工程应用
八、深圳现代营造的正打预制双面叠合夹心剪力墙工艺工法
九、中科建(北京)工程技术研究院有限公司信息化助力装配式建筑发展
十、北京珠穆朗玛的EVE装配式空心板叠合剪力墙结构体系
十一、唐山昱邦新型建材有限公司创新技术
十二、中建一局三公司的装配式施工创新技术
十三、北京建谊的智能建造和铯镨平台
十四、近“0”成本确保灌浆饱满--套筒灌浆饱满度监测器介绍
第四章 2021年装配式建筑经典案例和热点分享
一、经典案例
二、热点分享
附1:2021年装配式建筑和绿色建材政策汇总
一、装配式建筑相关政策
二、绿色建材产品认证推广政策
附2:装配式建筑相关标准汇总
附3:京津冀地区的装配式构件产能
附4:住建部关于2020年度全国装配式建筑发展情况的通报
附5:《关于2021年上海市装配式住宅施工图设计深度专项治理的情况通报》节选
附6:《通报装配式建筑结构工程施工质量专项检査情况》节选 —上海市建设工程安全质量监督总站
附7:国内首家!—南京市支持绿色建材试点项目管理和引导扶持政府采购办法印发(节选)
附8:推进工业化建筑的标准化设计—李晓明标准院顾问总工
附9:北京中建协装配式建筑业务介绍
第一章 装配式建筑行业发展现状
一、国外装配式建筑行业现状
发达国家和地区装配式住宅发展大致经历了三个阶段:第一阶段是工业化形成的初期阶段,重点建立工业化生产(建造)体系;第二阶段是工业化的发展期,逐步提高产品(住宅)的质量和性价比;第三阶段是工业化发展的成熟期,进一步降低住宅的物耗和环境负荷,发展资源循环型住宅。发达国家的实践证明,利用工业化的生产手段是实现住宅建设低能耗、低污染,达到资源节约、节省人工、提高品质和效率的根本途径。
西方发达国家的装配式住宅已经发展到了相对成熟、完善的阶段。日本、新加美国、澳大利亚、法国、瑞典、丹麦是最具典型性的国家。发达国家的混凝土预制构件行业发展是与预制装配式混凝土结构建筑发展密切相关,与钢筋混凝土几乎同步发展的。在国外,19世纪末至20世纪初,预制混凝土构件就曾少量地用于构筑给排水管道、制造砌块和建筑板材。第二次世界大战后,欧洲一些国家为解决房屋短缺和技术工人不足的困难,发展了装配式钢筋混凝土结构。苏联为推广预制装配式建筑,建立了一批专业化的预制混凝土构件厂。随着建筑工业化的发展,东欧以及西方一些工业发达国家,相继出现了按照不同建筑体系生产全套混凝土构件的工厂,同时预制混凝土构件的生产技术也有了新的发展。20 世纪末期,国外预制混凝土结构已经广泛用于工业与民用建筑、桥梁道路、水工建筑、大型容器等,在工程结构领域发挥着不可替代的作用。
在欧洲,装配式发展最悠久的是法国,法国具有130年的装配式建筑发展史,目前法国的预制装配率达到了80%,主要采用预应力混凝土装配式框架结构体系。
美国有近100年的装配式建筑发展历史,并早在40多年前就针对工业化建筑进行立法,并出台了相关的行业规范,要求不仅要注重质量,更要注重美观。目前美国的经济适用房主要采用装配式建筑,其中每16个人中就有一个人居住在装配式建筑中。
事实上,“像造汽车一样造房子”的概念在世界上并不陌生。日趋紧张的能源和环境形势要求建筑产业发展模式转型,建筑部件工厂化预制和装配产业化施工是建筑业发展的趋势。美国装配式住宅在南方占比55%、西部19%、中西部18%、东北部9%;在全国沿海、半岛与岛屿地区占比高达75%,南部沿海地区占比超过80%。一份报告指出,全球装配式住宅的市场规模2020年达428亿美元,五年内复合增长率预计为2.9%。
发达国家预制混凝士结构在土木工程中的应用比重为:美国35%、俄罗斯50%、欧洲为35%~40%,其中,预制预应力混凝土结构在美国和加拿大等国预应力混凝土用量中占80%以上。目前,美国和欧洲的住宅产业化程度平均超过50%,日本的住宅产业化程度高达70%以上。西方发达国家和邻国日本的预制装配式建筑经过50多年的稳定发展,均已形成了完备成熟的技术体系,完成了符合各国建筑风格的通用部件目录,完善了模数标准体系,收到了良好的技术经济效益。
作为预制装配式混凝土结构建筑生产源头的预制构件生产加工厂,国外早已经将预制工厂规划布局和建设,以及预制构件生产加工技术当作建筑产业化发展的重要内容,总体研究水平较高,取得了丰富经验和发展成果。国外预制工厂布局和建设在上世纪80年代就会充分考虑城市发展规划、地方资源利用、本厂和其它专业厂的分工协作等问题,对工厂性质定位、生产规模、投资效益、建厂期限、产品供应范围以及最终经济、质量、环保效益进行详细分析和深入认证。寻求在一个地区一个城市的合理范围内形成产品种类齐全的生产系统,统筹生产和供应各类建筑构配件,构件产品生产加工技术成熟完备,一直引领预制混凝土技术的发展。
国外装配式建筑施工图
下边我们详细介绍几个发达国家的预制混凝土结构体系:
1、法国的预制混凝土结构构造体系以预应力混凝土装配式框架结构体系为主,钢、木结构体系为辅。焊接、螺栓连接等干法作业流行,结构构件与设备、装修工程分开,减少预埋,生产和施工质量高。
2、德国主要采用叠合剪力墙结构体系,叠合剪力墙板、梁、柱、叠合楼板、内隔墙板、外挂板、阳台板、空调板等构件采用预制与现浇混凝土相结合的建造方式,并注重保温节能特性,目前已发展成系列化、标准化的高质量、节能的装配式住宅生产体系。
欧洲建筑工业化Syspro高品质联盟成立于1991年,是欧洲建筑工业化领域的创新联盟,联盟从最初的预制构件生产企业联盟,发展成为今天集设计、自动化生产、施工一体化的企业联盟。从一开始每年只有100万立方米左右的预制构件产品,到如今每年3000万平米建筑总承包项目及额外200万立方米的构件供应。欧洲Syspro会员遍布德国、法国、卢森堡、比利时、奥地利、意大利、荷兰等在欧洲装配式建筑技术发达的国家。
3、瑞典在20世纪50年代开发了大型混凝土预制板的建筑体系,并逐步发展为以通用部件为基础的通用体系。目前新建住宅中,采用通用部件的占到80%以上,是世界上第一个将模数法制化的国家。
丹麦推行建筑工业化的途径是开发以采用“产品目录设计”为中心的通用体系,同时比较注意在通用化的基础上实现多样化。
4、美国的装配式住宅起源于20世纪30年代,1976年美国国会通过了国家工业化住宅建造及安全法案,同年开始出台一系列严格的行业规范标准。装配式住宅成为非政府补贴的经济适用房的主要形式。
北美的装配式建筑
5、 20世纪60年代澳大利亚就提出了“快速安装预制住宅”的概念。1987年,高强度冷弯薄壁钢结构出现才得以改善;1996年,澳大利亚与新西兰联合规范的AS/NZS4600冷弯成型结构钢规范发布实施。规范发布之后,澳大利亚每年约建造6亿美元的轻钢龙骨独立式住宅120000栋,约占澳大利亚所有建筑业务产值的24%。
澳大利亚的钢结构体系住宅
6、新西兰装配式建筑的抗震设计,由于新西兰的结构抗震设防措施较为有力,所以在2011年基督城大地震中倒塌的房屋很少。大量建筑虽然没有倒塌,但严重破坏没有修复价值,导致整个基督城中央商务区(CBD)有70%的建筑必须拆除重建。基督城最高的51栋建筑,虽然无一倒塌,但是37栋在震后被迫拆除。基督城地震充分体现出结构抗震“韧性”(Resilience)的重要价值,震后可恢复性成为工程界研究焦点。新西兰地震带来建筑结构体系的巨大变化如下:
地震之前,基督城CBD和阿丁顿(Addington)地区几乎所有建筑都采用钢筋混凝土(RC)框架或剪力墙作为它们的结构体系。但从2011年开始的基督城重建过程中,水平抗侧力体系采用钢结构、RC结构和木结构的建筑数量的大致比例为10:10:1。地震前随处可见的作为水平抗侧力体系的RC抗弯框架,在重建的CBD中基本上不再采用,重建的混凝土结构几乎全都是采用剪力墙结构体系。
虽然没有任何强制性规定要求在重建中使用更具韧性(Resilience)的结构体系,很多工程师仍会在设计建筑时使其在设计水准地震下的层间位移远小于规范中的最大限值,目的是为了限制结构和非结构构件的震后损伤。越来越多的人开始接受一个观念,即将防止生命损失作为抗震性能目标对于一个优秀的现代结构来说的确是不够的。
新西兰新建钢结构建筑按使用频次最多的体系依次为:防屈曲支撑(BRB)框架、传统抗弯框架(MRF)、带有梁端截面削弱(RBS犬骨式)的抗弯框架、带有可更换耗能梁段的偏心支撑框架(EBFs)、中心支撑框架(CBFS)、常规偏心支撑框架、摇摆钢框架体系等。
新西兰结构体系的几个应用特点如下:
(1)新西兰的装配式结构体系选型,往往是结构工程师基于抗震性能优良+现场施工高效的技术路线选择。
(2)结构体系并不拘泥于单一的结构类型,钢结构和钢-砼混合结构是目前主流的结构形式,预制混凝土PC构件在钢结构项目中的应用很普遍。
(3)抗震设计要求高,消能减震技术的应用很普遍,建筑设计师对支撑的接受度很高,建筑中支撑的存在能给用户带来安全感。
(4)装饰围护一体化的PC外挂墙板广泛应用于各种类型的建筑中,且基本都采用点连接做法。
(5)公共建筑的楼面构件类型有较多选择(组合楼板、叠合楼板、双T板、预应力空心板、免模现浇板等),楼板与竖向构件的连接是抗震设计的重要内容。
资料来源:《重建克赖斯特彻奇:建筑结构体系抗震设计的转变》
7、新加坡的装配式建筑体系
新加坡的组屋一般为15-30层的单元式高层住宅,自上世纪90年代初开始尝试采用预制装配式建设,现已发展较为成熟,预制构件包括梁、柱、剪力墙、楼板(叠合板)、楼梯、内隔墙、外墙(含窗户)、走廊、女儿墙、设备管井等,预制化率达到70%以上。
新加坡政府对于建筑行业发展的要求就是用技术来减少人力,并且也一直致力于减少人力中。例举几个可以减少劳动力的方法:
(1)预制构件。预制楼板,预制大墙,预制柱子,最新的预制厕所,预制客厅等优点就是工厂机械化生产,现场用少于现浇的人数去吊装,补缝,灌浆,并且采用预制构件有利于质量控制。
(2)外挂架,爬架的使用。由于使用了预制构件,没有了竖向模板,传统脚手架的意义自然也没有大了。只需提供必要的外架以供特定部位施工的安全。放弃传统外架亦是省下了一大笔劳动力。Safety Screen(外挂架,现场安装一次成型,由塔吊拉着上升,市场上也存在着先进的系统可以自升自降)
(3)铝合金模板、台模的使用。传统木模需要门架支撑,安拆装门架费工费时,使用铝合金模板、台模等只需安装一次,可用人力搬用,或用塔吊上升,减少人工。
8、日本的装配式建筑体系
日本早在1968年就提出了装配式住宅的概念。1990年开始采用部件化、工厂化的生产方式,不仅生产效率高,住宅内部结构也可以适应多样化的需求。日本通过立法来保证混凝土构件的质量,针对装配式住宅制定了一系列方针政策和标准,解决了标准化、大批量生产和多样化需求这三者之间的矛盾。
二、国内装配式建筑行业现状
(一)2021年装配式建筑行业基本状况
2021年3月全国两会发布的《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出:“十四五”期间,发展智能建造,推广绿色建材、装配式建筑和钢结构住宅,建设低碳城市。同时以装配式建筑为载体,协同推进智能建造与新型建筑工业化。
根据2020装配式建筑行业的数据推断2021年全国的数据:新开工装配式建筑约9.0亿㎡,占新建建筑面积的比例约为25%。预计到2025年全国装配式建筑面积将达到20.71亿㎡,复合增速超20%,市场规模近5万亿。京津冀、长三角、珠三角等重点推进地区新开工装配式建筑占全国的比例约70%。
2021年国内装配式建筑构件生产规模企业约1200-1500家。全国共创建国家级装配式建筑产业基地328个,省级产业基地908个。其中上海备案的装配式构件生产企业143家,流水生产线190条,传统线249条,实际年产能约614万立方米。北京及周边的装配式构件生产企业共27家,生产基地超过45个,总设计年产能超过455万立方米。深圳市的装配式构件生产企业约20家,年设计产能205万立方米。
我们从如下几个方面来分析装配式建筑行业的发展现状:
(1) 国家力推装配式建筑、绿色建筑、全装修、智能建造
住房和城乡建设部等13部门发布《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》(建市〔2020〕60号),推进建筑工业化、数字化、智能化升级,加快建造方式转变,推动建筑业高质量发展。以大力发展建筑工业化为载体,以数字化、智能化升级为动力,创新突破相关核心技术,加大智能建造在工程建设各环节应用,形成涵盖科研、设计、生产加工、施工装配、运营等全产业链融合一体的智能建造产业体系。装配式建筑与城镇化、全装修住房、绿色建筑、超低能耗建筑和老旧小区改造是建筑业发展有力支撑,智能建造是建筑业发展新方向。2021年国家《第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》提出:“十四五”期间,发展智能建造,推广绿色建材、装配式建筑和钢结构住宅,建设低碳城市。
至2020年底,一些省份和城市已经提前完成了2025年装配式建筑面积30%目标。根据住建部的统计,装配式建筑行业数据如下表:
2019-2020年全国主要城市装配式建筑面积占新开工建筑面积比 |
||
省市 |
2019年 |
2020年 |
上海市 |
86.4% |
91.7% |
北京市 |
26.9% |
40.2% |
湖南省 |
26.0% |
>30% |
浙江省 |
25.1% |
>30% |
江苏省 |
>20% |
>30% |
天津市 |
>20% |
>30% |
数据来源:住建部前瞻产业研究院整理
(2) 构件标准化和生产规模化正逐步实现
为落实《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71号),构建装配式建筑标准化设计和生产体系,住建部于2021年9月10日发布了《装配式混凝土结构住宅主要构件尺寸指南》《住宅装配化装修主要部品部件尺寸指南》。住建部标准定额司正组织编制《装配式住宅设计选型标准》引导生产、设计、施工单位就构件和部品部件的常用尺寸进行协调统一。
目前国内的装配式建筑成本居高不下,成为了装配式行业发展的障碍,其主要原因是构件设计标准化和生产规模化无法实现。因为缺少前期的正向设计和合理策划,造成了装配式建筑项目异型构件多,模具种类多且各建筑项目不通用,浪费严重。而且造成了构件的生产效率低下,影响规模化生产和产能发挥。
预制构件的标准化程度低,导致了模具通用性差,构件的模具成本是装配式建筑成本增量的一个重要部分。由于目前预制构件的标准化程度不高,导致模具资源浪费情况严重。以种类最多的叠合板模具为例,由于每块叠合板的出筋位置不同,导致生产完毕后模具无法回收再利用。而且由于种类过多,现场存放及查找模具耗费大量的人力物力,浪费严重。而像楼梯、阳台、内外墙板等尺寸较大、重量较大的预制构件模具,生产完毕后模具也只能闲置。有的工厂堆放的旧钢模具有半亩地,日益锈蚀,造成了大量资产闲置和浪费。
有经济实力和技术能力强的构件工厂已经在使用智能化自动化生产线,增加了机械手,减少了人工,提升了规模化生产能力。
(3) 装配式建筑人员资格认证和职业教育培训提到日程
目前国内拥有规模化装配式建筑构件工厂超过1200个,在2025年预计将达到2000个。在众多的工厂中需要至少50万名具有专业能力的装配式建筑构件生产人员。据不完全统计,2020年在装配式建筑领域处于相对学历、文化、知识密集的专业技术人才方面缺口近100万人,技术人员占比接近50%,项目管理专业人才、新型技术人才和施工专业人才都存在不同程度的缺失。
要实现装配式建筑业高质量发展,必须践行大国工匠精神,培养装配式技术人员,培养产业工人,把农民工变成真正的装配式建筑产业工人,减少质量问题和隐患。
2020年08月28日,住房和城乡建设部、教育部、科技部、工业和信息化部等九部门联合印发《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》。意见提出:要大力培养新型建筑工业化专业人才,壮大设计、生产、施工、管理等方面人才队伍,加强新型建筑工业化专业技术人员继续教育。
2021年11月住建部发布《装配式建筑职业技能标准》(征求意见稿)》和《装配式建筑专业人员职业标准(征求意见稿)》,主要技术内容包含:1构件制作工(装配式混凝土、钢结构)职业技能标准;2预埋工职业技能标准;3智能设备操作工职业技能标准; 4构件装配工(装配式混凝土、钢结构)职业技能标准;5 灌浆工职业技能标准;6构件工艺员和质检员(装配式混凝土、钢结构);7信息管理员;8职业能力评价等。
(4) 装配式建筑助力绿色建筑提升和发展
装配式建筑相对于传统的建筑方式而言,具有节能环保及建筑效率高等多种优势。首先是建筑环保性,装配式建筑减少了施工过程中的粉尘污染以及住宅拆除回收过程中的建筑垃圾污染,高效的建造方式带来了对资源的节约。
装配式建筑在低碳减碳方面,优势明显,经过测算通常能减低20%-30%。下图是中建科技集团李丛笑专家针对现浇和装配式项目的测算对比。
(5) BIM技术推动装配式建筑行业转型升级
BIM技术在装配式建筑工程的投标、设计、构件生产、装配施工和运维阶段,应用越来越广泛,推动了行业转型升级。
1)投标方使用BIM技术建立三维模型,设计好装配式建筑的模型,使建设方和业主能够可视、漫游,对于建筑物有更真切的感受,提高中标几率。
2)提高装配式建筑设计效率。通过BIM技术的“协同”设计功能、碰撞与自动纠错功能,对设计方案进行“同步”修改。
3)实现构件的标准化设计和设计信息的开放与共享。预制构件“族”库的建立有助于装配式建筑通用设计规范和设计标准的设立。
4)构件生产厂家可以从装配式建筑BIM模型中直接调取预制构件的几何尺寸信息,制定相应的构件生产计划,并在预制构件生产的同时,向施工单位传递构件生产的进度信息。
5)进行管线综合、错漏碰缺检查,避免因图纸错误造成的返工。施工人员利用RFID技术直接调出预制构件的相关信息,提高施工现场管理效率;模拟安装节点,进行可视化交底。
6)施工单位可以利用BIM技术进行装配式建筑的施工模拟和仿真,模拟现场预制构件吊装及施工过程,对施工流程进行优化;也可以模拟施工现场安全突发事件,完善施工现场安全管理预案。利用BIM技术还可以对施工现场的场地布置和车辆开行路线进行优化,减少预制构件、材料场地内二次搬运,提高垂直运输机械的吊装效率,加快装配式建筑的施工进度。
7)5D施工模拟优化施工、成本和计划,BIM模型中引入时间和资源维度,将“3D-BIM”模型转化为“5D-BIM”。
提高运维阶段的设备维护管理水平,借助BIM和RFID技术搭建的信息管理平台可以建立构件及设备的运营维护系统。
BIM技术革新与装配式建筑技术的结合将有利于解决我国建筑行业在施工效率、质量安全、成本控制等方面的痛点,加速推进我国传统建筑向装配式建筑行业转型升级。
(6) 内装工业化市场逐渐升温
随着国家“双碳”政策的提出,各大房地产商加大对全装修的研发投入,内装工业化浪潮正促使产业链各方重构发展模式。以下内容是中国建筑标准设计研究院装配式建筑研究院副院长魏曦深入解读装配式内装行业发展现状与实践探索。
装配式建筑产业链中,装配化装修成为新的亮点。2020年全年装配化装修面积较2019年增长58.7%。目前,装配化装修还以政府主导的公租房、安置房、共有产权房与长租公寓等居多,商品房项目应用较少,在C端住宅改造装修中的应用基本是空白。 标准院魏曦院长指出装配式装修的突出问题主要有一下几点:
应付得分:很多项目是“半”装配化装修,选择装配化装修只是为了应付得分。
成本偏高:运输成本高、成品保护成本高、安装成本高、后期维修成本高。
效率低:没有设计、不会设计或设计不到位;内装部品相对匮乏,部品通用性差,部品体系供应链能力不强;施工工序繁琐,数字化、信息化程度低。
重面不重里:只重视面层的效果,背后管线不受重视;安全、可靠、耐久性无人问津。在当下大的环境下怎么定义高品质装修,我们的传统观念可能是用更贵、更豪华的材料,用更高格调的风格,比如说欧式的,也包括工艺、工匠等。其实,一个好的建筑不但需要好的外表,还要有内涵和有趣的灵魂。
来源:全联全装修产业分会
(7) 构件生产企业生长环境日益复杂
2021年国内的规模化构件生产企业约1200-1500家。2021年受疫情和建筑行业政策影响,多数企业产能发挥和装配式构件供货数量与去年持平或略有下降。我们针对生产企业的现状进行分析如下:
PC构件的生产成本主要包括材料费、人工费、机械费、运输费等。其中,PC构件的主要原材料是钢筋、水泥和砂石,材料费用占比41%,其价格波动将对PC构件成本产生较大的影响。如2019年标准砂价格大涨,涨幅普遍在65%左右,多地区水泥价格也随之上涨。2021年,因受国际局势影响钢材价格疯涨200-300%,建筑行业一片哗然。很多构件生产企业无奈提出了供货违约。如果违约,假设赔付100-200万元;按合同供货可能亏损更多。
曾有专家提出,PC构件厂商通常可通过价格调整向下游行业参与者转移原材料价格波动。然而,实际情况并非如此。由于房地产开放商资源比较集中,甲方话语权普遍较大,PC构件厂商未必能充分转移价格波动。
比如京津冀生产厂将PC构件运到北京销售,与业主谈判时就要下浮15-20%,因为地产商的毛利率压降也较大,希望把成本转移到上游。未来随着房地产行业集中度的提升,装配式建筑行业对下游议价能力可能将进一步降低。
另外,装配式建筑对构件的标准化、模数化程度要求较高,但目前不同项目的产品设计、构件规格尺寸均有所差异。由此,装配式建筑的建造过程中,还需区分协调不同项目,满足定制化的需求,并反馈于前期的研发设计、中期构件生产和后期施工、装修、运维等各环节。这无疑对项目全过程管理的信息化、智能化提出更高的要求。然而,数字化信息建设的缺失、建设模式创新不足,使得企业难以发挥装配式建筑优势,实现全产业链协同工作。住建部报告指出,目前来看,应用EPC工程总承包的装配式建筑项目数量较少,建筑信息模型(BIM)总体推进也较为缓慢,缺少对设计、生产、物流、施工全产业链的统筹应用。
现在工地工人平均年龄都是50岁以上,用工是一个普遍的难题。在这种背景之下,有很多建筑公司都开始自己出资做装配式工厂。对于房地产开发商,基于对装配式的认可和延伸产业链的需求,也开始转型参与装配式建筑工厂。如2018年5月,美好集团有关负责人在国际装配式建筑发展高峰论坛上透露,美好集团拟在武汉、长沙等核心城市布局57家装配式建筑工厂。然而到了2021年,美好整个PC版块运营状况并不理想。重资产投资的工厂获利回收慢,而且双皮墙体系在国内应用不够广泛,美好集团的产能受到制约。
目前北京取消了装配式部品部件入围的门槛后,大量竞争者介入装配式建筑市场,尤其是小民营企业各方面成本低、质量控制不好,而大企业成本上没有什么优势,拿单主要是靠大体量和高质量。构件生产企业太多,使得PC构件实际市场价格低于每月行情价格。
来源:新浪财经
(二)国内外装配式建筑行业形式对比
在装配式建筑发展先进的日本,设计院在设计建筑图纸时,会直接作出PC厂的构件加工图。在做这一步设计的时候,除了要考虑构件的种类越少越好,也就是所谓的“模数”,还需要考虑机械怎么生产,未来到现场的吊装点,模块之间该怎么连接,连接点的安全性能和防水性能等等。而国内还有很多的项目,施工单位拿着设计院出的建筑图去进行二次深化,也就是把本来不是模块化设计的建筑,硬拆成装配式。究其原因,一是要凑装配率响应政策,二是因为对装配式设计了解不够透彻。
PC构件的生产需要很大程度的自动化,怎样开发出自动化的生产线是一个问题,生产线能不能低成本地灵活变化又是另一个问题。因每个项目的构件不一样,所以每个项目都要重新设计模具和自动化生产方式,这对工厂的设计优化能力和管理能力也是不小的挑战。实际上,目前能够大批量生产PC构件的工厂很少,成本也非常高。
在装配施工现场,构件吊装的次数越少、需要处理的连接点越少越好。但是划分的模块越少,每块也就越大。而在我国,货车总高度4米以上、总长度18米以上、总宽度2米5以上属于极限超载车辆,是不能上路的。所以你看到国外整个房间都预制好到现场吊装的,清一色都是小面积的单间公寓。那如何协调解决大构件需求和运输困难这对矛盾,包括构件装箱的成本优化,都是需要考虑和提高的地方。
装配式施工在国内很多企业来说,还是在“说起来又快又便宜,用起来又慢又贵”的阶段。有很多的原因,比如现场堆放要专门管理,安装顺序要严格安排,施工装配要严格操作,这就带来更高的管理和人员成本。由于工厂很难规模化生产,预制构件的采购成本也是很高的。多数建设单位在“满足装配率要求”这个前提下,只做水平构件,像墙和柱这种竖向构件能不做就不做。竖向构件如果采用装配整体式剪力墙灌浆套筒结构体系,那就需要灌浆,而灌浆料的成本高,灌浆质量和节点防水等施工要求也更高。
来源:装配式建筑云平台
三、我国装配式建筑行业发展趋势
建筑工业化是建筑业生产方式的重大变革,形成建筑设计、生产、施工和管理一体化的关键形式和载体是装配式建筑,为此我国也密集出台各类政策,从技术、投资、人才培养、基础设施建设等多方面大力扶持,激励行业组织和企业从建筑工业化的角度提质增效,加速转型升级。在建筑工业化中,以标准开发、认证认可和检验检测为基础的质量发展,是其中的关键部分。如何以质量基础设施为框架,打好装配式建筑的基础,进而保证建筑工业化在组织机构建设、项目落实、技术体系建设、产能、示范和产业基地等方面能够顺利推进是摆在政府、建筑业企业、构件厂、相关服务机构的一项重要议题。如何通过联动创新机制提升装配式建筑更好的发展也是各级地方政、企业关注的重点。
2020年我国装配式建筑行业市场规模约1.227万亿元人民币,全国新开工装配式建筑达到了6.29亿m²,装配式建筑市场从业人员约200万人。行业的重点关注点在项目实施、技术应用、构件工厂落地、标准规范实施等四个方面。据统计在当前政策环境和企业高速发展下,有望在2023、2024年装配式建筑建造成本与传统现浇建筑持平并在未来更低。但装配式建筑发展还存在明显的问题,主要体现在一是缺乏相关政策法律,尚未建立标准体系;其二是建筑技术落后,管理体制不够创新;其三是综合经济效益低下,缺乏市场竞争力。总体来看装配式建筑发展重点方向为:
(1)以政府主导的保障性住房和公共建筑为主,越来越多的经济主体开始看好并进入该领域;
(2)装配式建筑企业更加注重自身品牌、管理水平和产品质量;
(3)项目推进方式以EPC模式为主,更加高效系统;
(4)结构体系发展丰富多元,但仍以混凝土结构为主,钢结构住宅体系发展迅猛;
(5)智能化、数字化与装配式建筑紧密结合,建筑工业化进程有望实现加速和跨越式发展。
从政策角度看,2020年7月28日住房和城乡建设部等十三部门近日联合印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》是近期发布的比较重要的文件之一。指导意见提出,要大力发展装配式建筑,推动建立以标准部品为基础的专业化、规模化、信息化生产体系。探索适用于智能建造与建筑工业化协同发展的新型组织方式、流程和管理模式。
2020年8月28日,住建部等九部门联合印发《关于加快新型建筑工业化发展的若干意见》,对建筑工业化及其装配式建筑的发展提出了具体的要求,《意见》要求要重点开展以下工作:
(1)加强系统化集成设计和标准化设计,推动全产业链协同;
(2)优化构件和部品部件生产,推广应用绿色建材;
(3)大力发展钢结构建筑,推广装配式混凝土建筑,推进建筑全装修,推广精益化施工建造;
(4)加快信息技术融合发展,大力推广BIM技术、大数据技术和物联网技术,发展智能建造;
(5)创新组织管理模式,大力推行工程总承包模式,发展全过程工程咨询,建立使用者监督机制;
(6)强化科技支撑,培育科技创新基地,加大科技研发力度;
(7)加快专业人才培育,培育专业技术管理人才和技能型产业工人;
(8)开展新型建筑工业化项目评价;
(9)强化项目落地,加大金融、环保、科技推广、评奖评优等方面政策支持。
从跨学科多专业互动的鼓励政策来看,国家在十三部委联合推动智能建造与建筑工业化协同发展文件颁发之后,北京、河北、浙江、湖南等原本装配式建筑发展基础良好的省市已经开始积极相应。装配式建筑企业与质量管理体系的融合、装配式建筑运营与信息化智能化数字化系统的融合已经成为了装配式建筑发展良好区域重点思考和拓展的方向。
从国际的装配式建筑发展来看,西方发达国家的装配式建筑经过几十年甚至上百年的时间,已经发展到了相对成熟、完善的阶段。美国、加拿大、日本、韩国、欧洲等国家和地区按照各自的经济、社会、工业化程度、自然条件等特点,选择了不同的道路和方式。
起步阶段:一般都是在某一细分领域试行装配式,如日本、新加坡起初都是政府主导在保障房领域试行,德国早期先采用大板建筑。结合我国国情以及现状,也是在政府推动下先在保障房领域适用。
发展阶段:随着技术和体系的不断完善,装配式建筑也从适用阶段迈向推广阶段。目前我国处于装配式建筑的快速发展阶段。我国PC结构已发展较为成熟,进入到推广阶段。在我国庞大的建筑市场下,装配式建筑有望继续加速发展。
成熟阶段:有完善的“工厂生产,现场装配”的建造体系,注重产品质量和性价比的同时,进一步降低物耗和环境负荷,发展资源循环型绿色住宅。
从发展进程来看,人员成本和人口红利都对装配式建筑发展起到促进作用。装配式建筑发展的深层次原因均是由于劳动力紧缺、人工成本上升等因素导致的。通过工厂化的生产,人力成本可以显著降低,据欧洲国家统计,按传统建筑方法,每m2建筑面积约2.25工日,而装配式建筑施工只用1个工日,可节约人工25%~30%,降低造价10%~15%,缩短工期约50%左右。
从发展机制来看,政府推动和市场推动缺一不可。如美国、德国则以市场化发展、社会化发展为主。考虑到我国装配式成本、技术、社会认知度等因素,主要采用的是政府推动机制,通过政策鼓励、财税支持、技术保障等手段推进装配式建筑的发展与成熟。通过政府推动装配式建筑发展的进程将明显快于市场化、社会化发展。
从发展方向来看,工业化、信息化和智能化是共同目标。例如日本丰田,在原有发达的汽车制造机制下创造的丰田装配体系,完整地沿用了汽车制造的优势,最大化地提升了装配式建筑的集成效率和智能化水平。
例如欧洲SySpro建筑工业化高品质建造联盟,通过数字化平台,将欧洲装配式建筑工厂数据进行系统集成并分布调配,实现了装配式建筑生产数据和质量数据的同步,提升了欧洲装配式建筑整体质量,同步提升了装配式建筑构件的市场采购效率。
四、装配式建筑行业存在的问题及解决方案
(一)装配式建筑标准化程度亟待提高
住建部在关于2020年度全国装配式建筑发展情况的通报中提出:针对各地普遍反映的标准化程度不高制约了装配式建筑发展的突出问题,标准定额司正组织编制《装配式住宅设计选型标准》,已经发布了《装配式混凝土结构住宅主要构件尺寸指南》《住宅装配化装修主要部品部件尺寸指南》《钢结构住宅主要构件尺寸指南》。
这些标准和指南对装配式建筑企业的快速发展给出了方向,逐步降低设计成本、模具成本、生产成本和安装成本,重点解决无法规模化生产的问题。同时能够降低装配式建筑的复杂程度,减低设计、生产和施工难度。
装配式建筑需要进行标准化设计。装配式建筑遵循工业化生产的设计理念,推行模数协调和标准化设计。部品部件设计在标准化的基础上做到系列化、通用化。标准化与多样化矛盾矛盾解决的好坏,是评价装配式建筑的重要因素,也是装配式建筑技术体系中的重要方面。
预制装配式建筑存在较多的连接节点,保证这些节点的质量是确保预制装配式建筑质量的关键,目前节点的做法对承载力和刚度的要求可较好地实现,但延性往往达不到要求。
另外我国目前主流采用的装配式混凝土结构体系以出筋搭接为主。这就造成了在进行边模设置上需要一事一例,对于整个构件成本居高不下也深有影响。
在欧洲广泛采用不出筋的双皮墙体系,这就为装配式建筑模具的自动化组装以及边模的反复利用带来了便捷。对于墙、板类构件,其边模的使用寿命可以达到几千上万次。机械手灵活抓取和拆装边模,降低了成本,提高了工效。但是在中国恰好相反,因为装配式建筑体系未能实现标准化,对于墙、板类构件,其边模的使用频次根据项目大小不同,也就在10-50次左右。这么一对比,中国装配式建筑仅仅在模具使用这一项的成本就比国外高上百倍。
(二)装配式建筑相关标准规范待完善
目前装配式建筑质量管理的标准规范支撑不够。国内装配式建筑技术、质量类标准较多,认证检测和管理类标准少,凸显重技术,轻管理。这也是为什么多年来建筑行业粗放式管理,质量问题频发的根源。比如生产工厂保温板布置不合格,大量冷热桥存在;钢筋误差大,工人直接切掉插筋,存在严重质量隐患;施工现场杂乱无章,吊件脱落伤人等。
目前在企业层面,国家拥有质量、环境、职业健康、安全、信息化等一系列管理体系规范和标准;产品层面,拥有CE认证、3C认证等明确的检验检测认证规范。但是针对装配式建筑行业在质量、管理等方面还处在起步阶段。
2020年11月1日,北京中建协国家认监委认证认可科技支撑计划项目《装配式建筑认证标准体系建设研究》课题正式通过验收。在该课题中系统性的对欧洲、中国装配式建筑认证领域的相关标准进行了梳理。经过60多年的发展和完善,欧洲装配式技术标准规范已经延伸到各个环节。
国内现有标准对于装配式建筑的规定比较分散。对具体的预制构件针对性不强,多是在新增章节中用少量的篇幅对装配式建筑的设计、制作、施工、验收环节进行概括性、纲领性的指导,在具体的设计、制作、施工、验收环节使用起来,比较受限。如:
(1)《混凝土结构设计规范》GB50010-2010也在第9章中增加了少量的装配式结构工程的内容。
(2)《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011在第9章增加装配式结构工程共计9页内容,主要对预制构件的制作、运输堆放、安装连接提出纲领性的要求,未按照不同的构件类型分别划分指标,内容不够详实。
(3)《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015按照分项工程对验收环节提出纲领性要求,也是在第9章增加装配式结构分项工程共计7页主要是纲领性的要求,缺少每种预制构件验收的详细指标。
(4)以下已发布的国家标准中均包含预制构件相关内容,主要从设计、生产、施工与质量验收环节给出纲领性、指导性的控制指标:
《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231-2016
《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
《工业化建筑评价标准》GB/T51129-2015
《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011
《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015
《建筑结构荷载规范》GB50009-2012
《建筑抗震设计规范》GB50011-2010
《预应力混凝土空心板》GB/T14040-2007
国内已发布的相关行业标准有:
《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014
《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010
《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》JGJ224-2010
《预制带肋底板混凝土叠合楼板技术规程》JG/T258-2011
《预制预应力混凝土装配整体式框架结构技术规程》JGJ224-2010
《钢筋机械连接技术规程》JGJ107-2016
《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》JGJ355-2015
《钢筋锚固板应用技术规程》JGJ 256-2011
《钢筋连接用套筒灌浆料》JG/T408-2013
《钢筋链接用灌浆套筒》JGJ/T398-2012等。
通过将欧洲标准与国内现有标准进行对比发现,国内标准存在一定缺失,具体如下所示:
比较内容 |
中国 |
欧洲 |
材料与制备 |
缺少设备和制备标准 |
设备和制备标准完整 |
建筑设计与结构 |
混凝土结构、钢结构、木结构标准齐全 |
没查到钢结构、木结构标准 |
公差和质量控制 |
分散在国标、行标、地标技术规程规范等,缺少独立的公差标准 |
公差标准、质量标准完善 |
支撑、运输和安装 |
融合在施工规范技术规程中,缺少独立的结构支撑标准、运输标准和安装标准 |
完整的结构支撑标准、运输标准和安装标准,Syspro联盟有运输安全指南、吊装指南等 |
建筑构件 |
有构件的国标图籍,缺少单独构件产品的技术标准和通用规则,造成了认证困难 |
有独立的各种预制构件的通用规则 |
(三)装配式人才供给短缺
目前建筑业招工难、用工荒已经成为普通问题。而建筑业走向工厂化的装配式建造方式,是弥补现阶段建筑业高技能劳动力短缺的有效途径。同时,工厂化通过工厂预制和现场装配相结合的生产方式,不但缩短了建造周期,而且减少了对手工劳动和劳动技能的依赖。
装配式建筑从设计、生产、装配、信息化管理等各个环节都需要有专业的产业工人、专业的技术人员和专业的管理人员,能够从方案设计、项目开发、到制作构件,运输、现场测量、吊装、连接等各道工序均具有较高的技术力量和管理水平。但目前由于企业育人机制问题,造成大量专业人员流失,对于专业人才的管理、待遇仍延续传统模式,造成新生力量不足。
此外,利用BIM技术可以实现对设计、构建、施工、运营的全专业管理,并为装配式建筑行业信息化提供了数据支撑是装配式建筑发展的重要工作。但掌握BIM技术、了解装配式建筑下的设计、施工工艺技术的人才存在严重不足。
除了BIM技术,新兴的技术对装配式建筑的发展将起到越来越重要的作用,3D打印、VR技术、物联网、建筑机器人等技术需要目前行业的从业人员对这些技术以及技术在工程中的价值有一定的认识。
装配式建筑的现场操作仅是定位、就位、安装及必要的小量的现场填充结构等步骤,所以木工、泥工、混凝土工等岗位需求大大减少。吊车司机、装配工、焊接工及一些高技能岗位愈发具有需求量。
目前在装配式建筑领域,针对装配式建筑生产工人、装配工人、灌浆工人、构件厂厂长、咨询师、运输司机、工程师、项目经理和检验检测等人员设置资格评定标准,并开展相关评价工作是在人才供给方面亟待大力推行的重要措施。
(四)亟需建筑工业化与数字化转型
目前,我国装配式建筑建设过程存在设计、工厂制造、现场安装三个阶段相分离的情况,容易影响施工进度或导致施工质量问题,因而通过建立基于BIM技术全过程协同设计,并将BIM模型应用于虚拟生产和装配环节,将有助于设计出利好工厂生产、现场装配的设计产品,提高施工效率,装配式建筑发展将迎来新动力。
虽然预制装配式建筑项目设计→工厂制造→现场安装的建设模式较传统施工模式施工效率有所提高,但从技术和管理层面来看仍存在以下问题:
(1)因为设计、工厂制造、现场安装三个阶段相分离,设计成果可能不合理,在构件生产和安装过程才发现不能用或者不经济,造成变更和浪费,甚至影响质量。工厂统一加工的产品比较死板,缺乏多样性,不能满足不同客户的需求。
(2)BIM技术的引入可以有效解决以上问题,它将设计方案、制造需求、安装需求集成在BIM模型中,在实际建造前统筹考虑设计、制造、安装的各种要求,把实际制造、安装过程中可能产生的问题提前消灭。传统的装配式建筑设计方法中是通过预制构件加工图来表达预制构件的设计,其平立剖面图纸还是传统的二维表达形式。
(3)目前我国装配式建筑的信息化未能实现产业链的上下游串联。对比欧洲,欧洲的装配式建筑设计和生产环节为:初步设计-深化设计-装配式建筑节点设计-工厂排产-工厂生产-工厂吊装-精细化堆放(按照项目及对应楼层)。
欧洲装配式建筑的设计环节是正向进行的。但是在中国这个过程会变得非常纠结,国内装配式建筑设计和生产环节通常为:初步设计- -施工图设计-拆分、深化设计-数据整理并转化成生产语言-工厂排产-部分产品生产-工厂吊装-现场堆放。
通过对比可以发现存在以下差距:中国的装配式建筑设计环节费时费力;中国的装配式建筑构件生产环节还不能实现智能化,在进行运输前期准备的时候需要一次入库查找,在进行项目现场安装的时候要进行二次出库查找,效率低。
(4)在装配式建筑领域,数字化的一个重要体现是BIM的应用程度,目前我国的BIM技术还处在发展阶段,与装配式建筑的融合还存在问题。BIM和装配式建筑的发展理念都是相同的,都是在建筑全产业链贯通的情况下能够发挥最大价值。但是目前我国的BIM技术也存在多元化竞争的问题,不仅是设计、生产、施工环节的BIM软件未实现标准化,针对设计过程中的建筑设计、结构设计、给排水设计也存在各类不同软件使用并不兼容的情况。这样反而使得BIM软件在使用过程中增加了很多的掣肘,大大降低了原本便捷高效的优势。
(五)装配式建筑的质量和安全性的忧虑
近几年关于装配式建筑的质量和安全问题,业内和业外人士有很多共识,一致认为存在很多严重的问题亟需解决,比如渗漏、插筋切断、灌浆不实、开裂等等。如何解决公众的忧虑,是我们努力的方向。相信办法总比困难多。装配式建筑发展到今天,各项技术日臻成熟。但是装配式质量和安全如果不引起足够重视,会把整个行业毁掉,回到现浇体系的老路上。我们对于技术质量和过程管理,必须有高度的责任心和敬畏心,因为我们每个人都是小业主,都是受益者或者受害者,且行且珍惜。
浦东新区某小区是2020年5月交房的保障房。第一批居民装修入住后不久,遇到台风季,上百户居民家中墙面出现渗水,损失不少。为此,开发商采取了对渗漏墙面进行打洞注胶的工艺,增强墙面的防水能力。开发商表示,渗漏原因在于五年前小区建造时采用了一种“拼装房”的新工艺,该工艺不够成熟,因此墙板等部位接缝处出现了空隙。居民听到这个原因炸了锅,要求开发商彻底修复接缝空隙。可开发商却表示为难,如此修复可能动辄上亿元。
来源:上观新闻
(六)从等同现浇走向非等同现浇
2021年,装配式建筑行业已经快速发展了将近10年,其中有成就,也有很多问题。2021年是装配式建筑行业的思考年,我们低头拉车,也在抬头看路。业内高层和专家进入了深层次的思考,如何解决阻碍装配式建筑发展的瓶颈?大家一致认为从等同现浇走向非等同现浇是国内装配式建筑发展的必然趋势,以下是关于等同现浇走向非等同现浇的来龙去脉。
《2007年以来北京市装配式建筑的新发展》--中建科技总建筑师樊则森
装配式建筑在跨越了世纪之交,长达十几年的“停滞期”之后,可谓“百废待兴”。我们的研究一开始,就面临“没有标准、没有规范”的困境。由于JGJ1(1990版)已经15年没有修编,已经完全不能适用了。计划用于替换此版标准的JGJ2014《装配式钢筋混凝土结构技术规程》尚在初稿编制过程中。“缺标准、规范”的情况让项目组举步维艰。
好在此项工作得到了当时北京市住房和城乡建设委员会和住建部住宅产业化促进中心等行业主管部门的大力支持,按照超限审查的有关规定,以专家评审会的形式组织了两次专题会,邀请了包括多位国家勘察设计(结构)大师在内的十几位全国权威结构专家参与评审,最终确定了北京市建筑设计研究院提出的“等同现浇”的技术路线。使后续设计及研发、实践能够有规范可依,并最终落地。
“等同现浇”的工作原理,是通过钢筋之间的可靠连接(如“浆锚灌浆”、“钢筋搭接”、“灌浆套筒”连接等),将预先浇筑构件(主要是大部分外墙)与现浇部分有效连接起来,让整个装配式结构与现浇实现“等同”,满足建筑结构安全的要求。
也就是说,在缺乏针对装配式结构体系特性的设计理论和方法情况下,初步确定了“等同现浇”的技术路线。中国现阶段几乎所有的混凝土建筑标准都是“现浇混凝土”技术,所有的设计软件(审图公司和官方认可的)都是针对“现浇混凝土”技术编制的。几乎所有的行业人员都是学习、研究和应用“现浇混凝土”技术的。在“未来人口红利消退,劳动力价格上涨,国家要大力发展装配式建筑”这一重要历史背景下,“等同现浇”的设计理念在当前可以说是一个各方妥协的结果。
国家在2006年开展对《装配式大板居住建筑设计和施工规程(JGJ1-91)》进行修订时,所使用的基础研究资料和大部分技术产品资料,如日本和美国装配式框架使用的灌浆套筒、德国的“双皮墙”、欧洲的桁架钢筋叠合楼板、欧洲的平模流水自动生产线、欧美的“三明治”混凝土保温墙板等,都是国外的。为了在当时的历史条件下推广建筑工业化和装配式技术,提出了“等效现浇”或“现浇等效”的概念,即按现浇的结构体系来设计装配式建筑。经过八年的艰苦努力,终于编成《JGJ1-2014 装配式混凝土结构技术规程》。
这在当时实属“权宜之计”的“无奈之举”,结果现实是存在设计人员盲目地将现浇的结构体系进行“拆分”,造成了很多“为装配而装配”、简单粗暴“拆分”、连接节点设计错误、连接困难、构件生产安装质量低劣等问题,造成了很多的质量安全隐患。
从“等同现浇构造”走向“非等同现浇构造”——EMC装配式混凝土结构体系技术研发(标准院郁银泉大师)
中国建筑标准设计研究院的郁银泉大师提出了非等同现浇构造的EMC装配式混凝土结构体系,逐步扫清装配式建筑发展的障碍,为装配式健康发展探出新出路。新的免套筒灌浆技术体系已经如雨后春笋般出现,相信装配式建筑的路会越来越宽,前景会更好。
(七)装配式建筑行业的解决方案
纵观以上各种问题,我们提出了如下一些解决思路和建议,为装配式建筑行业的发展贡献绵薄之力。
推进装配式检验检测和认证工作
对预制部品部件生产企业的质量评估作为检验检测和认证的范围,相关案例如:
2020年6月底,随着装配式建筑的广泛应用,装配式混凝土构件生产质量监管也愈发显得重要。为了加强装配式混凝土构件生产质量监管,北京市新一轮预拌混凝土质量状况评估项目(2019~2022年)创新性地将北京市装配式混凝土构件生产企业纳入评估范围。装配式混凝土构件生产质量评估未有先例,北京市开展装配式混凝土构件生产质量评估在全国有着风向标意义。
2019年10月28日至30日,SYSPRO高品质混凝土预制构件联盟主席Mr.Kahmer博士,代表SYSPRO联盟对C-SYSPRO中国建筑工业化高品质建造企业联盟各成员单位进行了高质量预制产品的质量检测工作。
我们承担的国家认监委认证认可科技支撑计划项目《装配式建筑认证标准体系建设研究》将欧洲装配式建筑高质量标准引入国内。在未来课题标准落地的过程中,我们将系统地串联装配式建筑上下游产业链标准,包括:设计、生产、运输、吊装、施工、信息化管理、质量管理、人员资质认可等。
2.发展建议
(1)以智能化、数字化作为生产效率提升抓手。目前我国的装配式建筑构件生产企业还是以传统的固定模台生产线为主,其中具备自动化生产线的企业数量不足5%。国内装配式建筑工厂最好的自动化生产工厂效率能达到1.1~1.5立方米/人/天,而欧洲的工厂平均生产效率10立方米/人/天。差距主要是因为国内工厂尚未按照工业化思维进行排产和生产,同时国内的装配式建筑工厂无法实现信息化协同和为了在国内众多的装配式建筑生产工厂中脱颖而出,获取更多的市场份额。国内部分装配式建筑企业通过采购三一、新大地、远大等自主研发的自动生产线,已经在开始尝试从传统的生产方式向自动化生产方式转变。
像中建科技集团、武汉美好集团等具有一定资金基础的装配式建筑企业通过采购Avermann、EBAWE、Elematic、Sommer、Vollert、Weckenmann等国际先进品牌的自动化生产线,更进一步向国际化自动生产企业靠拢。
国内装配式建筑构件生产企业也在信息化数字化方面进行尝试。像北京住宅产业化集团通过自主研发形成的数字化管理平台,传统软件公司鲁班、广联达、PKPM也在装配式建筑数字化管理平台方面进行了设计协同。
(2)以领先技术体系作为抓手进行区域复制。目前在装配式建筑发展过程中,国内装配式建筑生产工艺和技术体系存在较大差异。在装配式建筑领域发展较快的企业希望通过自身经验总结出适宜目前中国发展的装配式建筑体系。目前主流的建筑体系研究方向有结合日本的套筒灌浆体系,其由于工艺工法相对简单,接头具有性能可靠、适用性广等优势在国内广泛得到使用。同时有欧洲的双皮墙技术体系,该体系由于其不出筋,依靠板间连续现浇段链接,能够大幅度减少模具使用,得到越来越多的企业青睐。
(3)对于设计院来说,装配式建筑为以设计院牵头开展的EPC总承包业务带来了无限可能。具备装配式建筑设计能力的企业将在市场竞争中更加主动。随着装配式建筑的发展,设计人员需要更深入项目进程,需要主动与构件工厂进行对接,这也为设计院企业更深的介入建筑全过程奠定了基础。
以装配式建筑专业设计能力作为核心竞争力。在装配式建筑项目中,专业的节点设计和多方的BIM协同能力是关键要素。那么通过专业化的节点设计,能够做好传统设计院和构件工厂协同的连接器;通过多元化BIM数据协同能力,能够做好装配式建筑各产业链环节数据转化的桥梁。在欧洲就有非常多的中小型设计咨询机构,通过在装配式建筑的特定设计环节中具备优势,而立于不败之地。
(4)对于施工企业,装配式建筑的发展提供了不同的工作方法。赋予了传统施工企业智能化、数字化转型的可能。
(5)房地产企业建立装配式建筑构件生产基地,打造装配式建筑一体化服务商。构件生产基地是这个过程中的重要环节。具备了构件生产工厂,才能实践和应用自主的装配式建筑技术体系。这样通过设计、加工、装配一体化,才能最大化体现建筑工业化价值,降低生产成本,提高生产效率。例如中建科技通过大量的项目实践经验,在5种基本平面形状下通过4种基本户型模块进行组合, 组成89种变体,实现楼栋组合的无限生长。
(6)建立合作共赢的装配式建筑发展协同模式。在装配式建筑发展过程中,除了中建、中冶、中交、中铁等大型央企和大型国企具备全行业整合能力外,还存在大量的中小型装配式建筑企业。合作共赢将是这类企业发展的重要方向之一。由于装配式建筑构件的运输半径受限于200公里运距要求,构件生产单位可以依托当地政策、原材料价格等优势,与具备投融资能力的金融机构或大型央企、与具备技术能力的国内外装配式建筑先进企业进行合作,实现资源的最大化利用。