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裝配式建筑國內外發展歷程及其在我國的困境
發布時間:2019-12-10

  摘    要: 裝配式建筑因其在可持續發展、綠色環保、節能減排、質量控制等方面的優勢而被中國政府定為建筑業升級轉型的發展方向并大力推廣。但現階段,建筑行業在各種預制技術的實際應用方面還比較落后,現階段采用裝配式技術建造的建筑占新建建筑的比例仍然很小。文章首先分析了國外裝配式建筑的發展歷程和國內發展現狀,通過對比找到若干阻礙裝配式建筑在國內發展的因素,而后詳細分析每一個因素的形成原因。

  關鍵詞: 裝配式建筑; 發展歷程; 阻礙因素;

  1、 引言

  裝配式建筑是指將建筑的部分或全部構件在工廠預制完成,然后運輸到施工現場,將預制構件通過可靠的連接方式組裝而形成的建筑。裝配式建筑因其在環保、質量安全控制、施工方案優化等方面的優勢,近年來在全球建筑領域得到了廣泛的應用,到2010年發達國家的應用率已達到50%以上。因此,裝配式建筑正日益成為國內主要的替代現澆建筑的建設形式,中國政府已經開始積極推動裝配式建筑以滿足快速增長的建設需求。然而,盡管裝配式建筑在提高建筑質量和生產力方面的優勢已十分明顯,在實際實施方面的進展仍然相對緩慢,過去15年完成的國內住宅項目中只有不到10%采用了裝配式技術。即使是國內最大的房地產開發商之一的萬科集團,其裝配化程度也只有20%。因此,找出阻礙裝配式建筑在國內發展的因素,才能促進裝配式建筑在國內更加快速的發展。

  2、 裝配式建筑國內外發展歷程

  2.1、 國外發展歷程

  裝配式技術最初的目標是希望通過采用科學的方法使施工過程合理化,從而提高效率。一般認為裝配式建造技術始于20世紀50年代末的日本,隨后歐洲和美國也開始采用這項技術。雖然各個國家裝配式建造技術發展的路徑不盡相同,但卻有幾個共同的特征。其中,“標準化”“預制”和“系統性”是三個最基本的特征。

  標準化是工廠進行構件大規模生產的必要條件。第二次世界大戰后,建筑模數統一首先引起了歐美國家的關注。然后,在20世紀60年代,聯合國提出了統一的建筑模數標準來規范構件規格,如性能、結構、公差和安裝等。

  預制是指工廠制造的部品部件,在現場組裝,以提高施工速度和降低成本。這些部品部件通常包括兩種類型,一種是通用構件,另一種是定制構件。

  系統性是指將建筑設計、構件生產、現場施工一體化考慮。系統性依賴于各方人員包括設計人員、生產人員、施工人員在同一個場景里協同開發。例如,20世紀70年代,美國有100多家各種部品部件廠家,形成了一個從設計到生產的一體化獨立產業。
 

裝配式建筑國內外發展歷程及其在我國的困境
 

  以上三個屬性中,前兩個是最常見的。例如,二戰之后日本的住房需求急劇增加,但同時建筑專業人才和熟練技術工人又十分缺乏。為了解決這一矛盾,許多標準化的、可用于大規模快速生產和安裝的預制構件就應運而生了。因此,這一時期的主要建筑形式為壁式預制建筑、箱式建筑和模塊化建筑。到20世紀90年代,裝配式建筑占住宅竣工總數的25%至28%,其中1418個部品部件獲得了“優質住宅部品部件”認證。

  在歐洲,大約在20世紀50年代到70年代之間,推行的是“第一代裝配式建筑”,其特點是板預制其他現澆。70年代后推行的是“第二代裝配式建筑”,逐漸向通用部品部件和統一的生產安裝設備變遷。到了1996年,丹麥、荷蘭和德國的預制率分別達到了31%、40%和43%。

  裝配式建筑在北美國家很常見,北美國家裝配式建筑的標準化和系統性都非常先進。由于房屋建設幾乎沒有受到二戰的影響,北美國家并沒有采用歐洲的裝配式建造技術,取而代之的是一個可以滿足更多個性化和多樣化需求的裝配式技術。大多數房屋都是建在郊區的低層木結構建筑,旨在滿足業主的居住要求或特定的品位。然后,這些標準化、系列化的部品部件要么由業主自己去市場上購買和安裝,要么委托承包商購買并現場安裝。

  2.2、 國內發展歷程

  裝配式建筑在國內的發展大致可以分為四個階段。

  第一階段:20世紀50~70年代。

  預制混凝土結構在中國的應用可以追溯到20世紀50年代。然而,直到20世紀70年代初才開始出現真正使用裝配式技術建造的房屋——主要是使用蘇聯的大板房建筑技術。這種建筑技術使前蘇聯中央建設機構可以按照預先設計好的幾個標準建筑方案,在工廠大批量生產預制混凝土構件(即“大板”),然后用這些“大板”建造一系列的標準化房屋。

  在此期間,政府提出了設計標準化、部品部件生產工業化、施工機械化的“三次轉型”方針,最終實現了高質量、高速、高效、低成本的建筑工業化目標。然而,當時的大板房建筑技術存在著許多嚴重的問題。除抗震性能差外,結構的防水性和密封性也很差,施工完成兩三年后大面積滲水。此外,沒有考慮保溫和隔音措施,給住戶帶來了極大的不便。因此,該技術在中國被逐漸淘汰了。

  第二階段:20世紀80~90年代。

  在20世紀80年代中期,政府開始推動大規模的住宅開發。為了滿足不斷增長的需求,裝配式建筑的概念再次被提出。然而,在20世紀90年代進入房地產蓬勃發展的“黃金時代”后,裝配式建筑的應用幾乎再次陷入停滯。原因是這一時期開發商關注的重點在于如何獲得房地產開發所需資金和土地資源,導致了對裝配式技術創新的忽視。

  到1995年,政府相關部門和相關專業人士已經開始意識到建筑業可持續發展的重要性,裝配式建筑對于住宅建設以及為國家未來可持續發展和工業化都有著重要的作用。1998年,住房和城鄉建設部住宅產業化促進中心成立;1999年,國務院八部委發布了《通過工業化和現代化提高房屋質量》的官方文件。隨后,在政府各部門和國內外相關專家的共同努力下,一些技術標準文件被逐步引入國內,中國建立起了自己的住宅質量認證體系。

  第三階段:2000年~2015年。

  隨著國民經濟的持續快速發展,勞動力成本的不斷上漲,節能環保需求的不斷增加,建筑預制混凝土構件的使用也逐漸增加。2005年,萬科集團完成了其“預制剪力墻結構體系”的研發,南通建筑工程總承包集團也引進“全裝配式剪力墻結構體系”。隨后西偉德預制混凝土公司的“裝配整體式混凝土疊合板結構體系”,臺灣潤泰集團的“預制框架結構”,黑龍江宇輝建設集團的“裝配式鋼筋混凝土剪力墻結構體系”全部成功地應用于實際工程中。

  第四階段:2016年至今。

  2016年可以稱之為中國裝配式建筑元年,2016年李克強總理在《政府工作報告》中明確提出“大力發展裝配式建筑”。16年2月份發布的《中共中央國務院關于進一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見》(中發[2016]6號)中明確了推廣裝配式建筑的時間表——力爭用10年左右時間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。2016年9月,國務院辦公廳印發了《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》(國辦發[2016]71號)提出了要以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進地區,常住人口超過300萬的其他城市為積極推進地區,其余城市為鼓勵推進地區,因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑。

  進入2017年,國務院辦公廳發布了《關于促進建筑業持續健康發展的意見》(國辦發[2017]19號),該《意見》為加快建筑業產業升級,促進建筑業持續健康發展提供了支撐。為切實落實以上政策,全面推進裝配式建筑的發展,住建部又在同一天連發布了三項相關政策,分貝是《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑示范城市管理辦法》《裝配式建筑產業基地管理辦法》。

  30年來,中國經歷了快速的城市化過程,城市化率從1978年的17.4%提高到2011年的51.3%。建筑業也發展迅速,同時也產生了許多問題,包括生產力低下和環境效益差。傳統的建筑方法屬于勞動密集型,涉及大量的現場勞動,而勞動力短缺及用人成本的增加導致諸多新問題——這些新問題非常適合用裝配式建筑的方法去應對。鑒于這一情況將繼續或惡化,中國政府已經發布了一系列的政策來支持裝配式建筑的發展,以應對未來的挑戰。然而盡管如此,中國的裝配式建筑發展速度仍然較慢。

  3、 阻礙裝配式建筑在國內發展的因素分析

  3.1、 較高的成本

  較高的成本是裝配式建筑推廣發展的最大障礙。許多專家和一線從業者都一致認為,成本是項目建設方選擇建造方式時考慮最多的因素。與傳統的施工方法相比,裝配式建筑的成本包括原材料用、人工費用、模具費用、運輸費用等。裝配式建筑的建安成本比傳統建筑每平方米高出300-500元人民幣,一個建筑面積10萬平方米的項目,就要多投入3000萬-5000萬。在一個利潤率并不高的行業,這可能是一個重大的挑戰。

  另一個導致了中國裝配式建筑成本過高的因素其實是中國過分火爆的房地產市場。任何一項技術只有通過不斷的實踐和改進才能最終降低成本,但近15年來中國購房者的購房熱情空前高漲、中國的房價也隨之水漲船高,最直接的結果就是房子太好賣了、錢太好賺了,這就導致了房地產開發商都希望通過低成本高周轉的模式進行房地產開發,于是就沒有單位或個人愿意投入時間和金錢進行裝配式技術的研發和實踐。此外,中國購房者對于裝配式建筑的優點并不了解,對于節能、環保、低碳和可持續發展也沒有清晰的認識。

  3.2、 缺乏熟練的技術工人

  缺乏熟練的技術工人是裝配式建筑在中國發展面臨的第二大障礙。第一個原因是從預制構件的生產到安裝,裝配式建筑的整個過程非常復雜。所有的構件都是提前在工廠里生產好的,運到項目現場后需要按照制設計圖紙進行精確的組裝和安裝,一旦出現問題想要糾正往往是非常困難的,因此構件生產工廠和建筑公司必須建立健全的組織機構和質量保證體系,才能確保工人準確和按計劃完成生產和安裝過程。

  此外,裝配式建筑的特點是機械化程度高,所需勞動力更少,但精度更高,需要更高素質的建筑工人。然而在中國,建筑工人獲得專業技術培訓的機會非常有限,中國建筑業的施工方式仍然相當原始,嚴重依賴手工勞動。建筑業利潤較低,建筑公司很難提供專業技術培訓所需的資金和時間投入。這一點在2009年得到了證明,當時媒體報道萬科在上海的一個裝配式住宅項目出現了墻體裂縫、滲漏等問題。雖然當時社會上很多人對裝配式技術本身提出了批評,但真正的原因其實是施工人員缺乏專業經驗。

  3.3、 設計合理性和生產質量問題

  裝配式建筑按照建設流程可分為設計、生產、施工三個階段,但最重要和工作量最大的工作都是在設計和生產階段進行的。設計的合理性和生產質量已成為裝配式建筑在中國發展的主要障礙。傳統建筑的設計理念和模式并不完全適合裝配式建筑。對于裝配式建筑,在設計之初就應考慮采用“少規格、多組合”的理念,并且設計人員應對預制構件的種類和性能有所了解,才能方便后期的拆分和施工。相對于傳統建筑的設計模式,由于裝配式建筑的容錯能力更低,而且很多補品部件需要在生產階段預埋到構件里,所以PC設計、機電設計、精裝設計等工作必須前置。另一方面,產品質量問題也是裝配式建筑發展的主要障礙之一。預制構件通常會出現尺寸偏差、鋼筋偏位、破損開裂嚴重、內部埋件偏位或阻塞等諸多質量問題,這些質量問題在房屋交付多年以后就會導致墻體開裂、滲漏、保溫隔聲差等問題,這些都造成了購房者和開發商之間的許多糾紛。

  3.4、 項目管理模式不匹配

  自2016年以來,裝配式建筑在國家和地方強制性政策的推動下,爆發式的在各地開展并實施。但是,無論從裝配式正向設計、部品部件采購、構件生產質量和進度監控、施工管理、驗收交付等各環節來看,現行的傳統建筑工程的管理體制都無法匹配裝配式建筑全過程、全產業鏈、一體化的建造方式。相對于傳統現澆的方式,裝配式建筑的部品部件都是在工廠里提前預制完成的,一旦出錯很難修改,所以設計階段就顯得尤為重要。構件深化設計、機電設計、精裝設計等工作必須前置,在方案設計階段就要參與協同設計。在實際項目的管理過程中,裝配式建筑的設計需要綜合考慮政策、建筑、結構、生產、施工、成本等各類因素后選擇合適的裝配式建筑體系,并進行最合理的拆分和深化設計以確保項目的可實施性。因為技術要求及工作內容的變動,導致了建設單位、設計單位、生產單位和施工單位等在管理流程方面出現重大調整,不能再沿用傳統的管理模型進行裝配式建筑項目的實施。

  3.5、 標準化程度較低

  建立標準化體系是裝配式建筑發展的基礎。制定標準的裝配式建筑模數是解決這一問題的重要手段之一,因為只有建立一個包含標準模數的部件和建筑體系,才能最終建立裝配式建筑的標準化系統。在裝配式建筑標準體系下,參與項目的專業人員可以根據相關模數的要求選擇匹配的部品部件,這樣才可以保證所有部品部件符合標準化的原則來生產和安裝。由于模數統一,所有部品部件可以互換,這有利于工廠和施工單位編制生產計劃和現場施工計劃,以獲得規模經濟的效應,從而提高了施工效率,保證了施工質量,降低了造價。

  3.6、 缺少政府激勵性政策和正面宣傳

  雖然國家和很多地方都發布了裝配式建筑的具體指標,但由于上文提到的諸多阻礙裝配式建筑發展因素的存在,整個行業對于裝配式建筑仍然處于一種被動接受的狀態,沒有主動地去實施裝配式建筑。政府應該制定合理的激勵性政策,覆蓋掉現階段裝配式建筑所產生的增量成本并給予其他獎勵,使得整個行業主動地去推廣和實施裝配式建筑。另外,缺乏政府的宣傳,導致了一些消費者對于裝配式建筑的誤解。由于20世紀80年代,中國的裝配式住宅計劃遭遇了許多質量問題,給消費者留下了“裝配式住宅意味著質量得不到保證”的負面印象。目前為止,這種不利的公眾印象尚未改變。

  4、 結束語

  憑借其優勢和潛力,裝配式建筑的被許多人認為是全球建筑業的未來。然而,與日本和美國等國的成功不同,可以說裝配式建筑尚未在中國取得成功。本文首先分析了國內外裝配式建筑的發展歷程,找到若干阻礙裝配式建筑在國內發展的主要因素,按照影響力從大到小的順序分別是:較高的成本、缺乏熟練的技術工人、設計合理性和生產質量問題、項目管理模式不匹配、標準化程度較低、缺少政府激勵性政策和正面宣傳。希望通過本文的研究,可以為解決裝配式建筑在中國發展的問題提供參考。

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