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装配式建筑国内外发展历程及其在我国的困境
发布时间:2019-12-10

  摘    要: 装配式建筑因其在可持续发展、绿色环保、节能减排、质量控制等方面的优势而被中国政府定为建筑业升级转型的发展方向并大力推广。但现阶段,建筑行业在各种预制技术的实际应用方面还比较落后,现阶段采用装配式技术建造的建筑占新建建筑的比例仍然很小。文章首先分析了国外装配式建筑的发展历程和国内发展现状,通过对比找到若干阻碍装配式建筑在国内发展的因素,而后详细分析每一个因素的形成原因。

  关键词: 装配式建筑; 发展历程; 阻碍因素;

  1、 引言

  装配式建筑是指将建筑的部分或全部构件在工厂预制完成,然后运输到施工现场,将预制构件通过可靠的连接方式组装而形成的建筑。装配式建筑因其在环保、质量安全控制、施工方案优化等方面的优势,近年来在全球建筑领域得到了广泛的应用,到2010年发达国家的应用率已达到50%以上。因此,装配式建筑正日益成为国内主要的替代现浇建筑的建设形式,中国政府已经开始积极推动装配式建筑以满足快速增长的建设需求。然而,尽管装配式建筑在提高建筑质量和生产力方面的优势已十分明显,在实际实施方面的进展仍然相对缓慢,过去15年完成的国内住宅项目中只有不到10%采用了装配式技术。即使是国内最大的房地产开发商之一的万科集团,其装配化程度也只有20%。因此,找出阻碍装配式建筑在国内发展的因素,才能促进装配式建筑在国内更加快速的发展。

  2、 装配式建筑国内外发展历程

  2.1、 国外发展历程

  装配式技术最初的目标是希望通过采用科学的方法使施工过程合理化,从而提高效率。一般认为装配式建造技术始于20世纪50年代末的日本,随后欧洲和美国也开始采用这项技术。虽然各个国家装配式建造技术发展的路径不尽相同,但却有几个共同的特征。其中,“标准化”“预制”和“系统性”是三个最基本的特征。

  标准化是工厂进行构件大规模生产的必要条件。第二次世界大战后,建筑模数统一首先引起了欧美国家的关注。然后,在20世纪60年代,联合国提出了统一的建筑模数标准来规范构件规格,如性能、结构、公差和安装等。

  预制是指工厂制造的部品部件,在现场组装,以提高施工速度和降低成本。这些部品部件通常包括两种类型,一种是通用构件,另一种是定制构件。

  系统性是指将建筑设计、构件生产、现场施工一体化考虑。系统性依赖于各方人员包括设计人员、生产人员、施工人员在同一个场景里协同开发。例如,20世纪70年代,美国有100多家各种部品部件厂家,形成了一个从设计到生产的一体化独立产业。
 

装配式建筑国内外发展历程及其在我国的困境
 

  以上三个属性中,前两个是最常见的。例如,二战之后日本的住房需求急剧增加,但同时建筑专业人才和熟练技术工人又十分缺乏。为了解决这一矛盾,许多标准化的、可用于大规模快速生产和安装的预制构件就应运而生了。因此,这一时期的主要建筑形式为壁式预制建筑、箱式建筑和模块化建筑。到20世纪90年代,装配式建筑占住宅竣工总数的25%至28%,其中1418个部品部件获得了“优质住宅部品部件”认证。

  在欧洲,大约在20世纪50年代到70年代之间,推行的是“第一代装配式建筑”,其特点是板预制其他现浇。70年代后推行的是“第二代装配式建筑”,逐渐向通用部品部件和统一的生产安装设备变迁。到了1996年,丹麦、荷兰和德国的预制率分别达到了31%、40%和43%。

  装配式建筑在北美国家很常见,北美国家装配式建筑的标准化和系统性都非常先进。由于房屋建设几乎没有受到二战的影响,北美国家并没有采用欧洲的装配式建造技术,取而代之的是一个可以满足更多个性化和多样化需求的装配式技术。大多数房屋都是建在郊区的低层木结构建筑,旨在满足业主的居住要求或特定的品位。然后,这些标准化、系列化的部品部件要么由业主自己去市场上购买和安装,要么委托承包商购买并现场安装。

  2.2、 国内发展历程

  装配式建筑在国内的发展大致可以分为四个阶段。

  第一阶段:20世纪50~70年代。

  预制混凝土结构在中国的应用可以追溯到20世纪50年代。然而,直到20世纪70年代初才开始出现真正使用装配式技术建造的房屋——主要是使用苏联的大板房建筑技术。这种建筑技术使前苏联中央建设机构可以按照预先设计好的几个标准建筑方案,在工厂大批量生产预制混凝土构件(即“大板”),然后用这些“大板”建造一系列的标准化房屋。

  在此期间,政府提出了设计标准化、部品部件生产工业化、施工机械化的“三次转型”方针,最终实现了高质量、高速、高效、低成本的建筑工业化目标。然而,当时的大板房建筑技术存在着许多严重的问题。除抗震性能差外,结构的防水性和密封性也很差,施工完成两三年后大面积渗水。此外,没有考虑保温和隔音措施,给住户带来了极大的不便。因此,该技术在中国被逐渐淘汰了。

  第二阶段:20世纪80~90年代。

  在20世纪80年代中期,政府开始推动大规模的住宅开发。为了满足不断增长的需求,装配式建筑的概念再次被提出。然而,在20世纪90年代进入房地产蓬勃发展的“黄金时代”后,装配式建筑的应用几乎再次陷入停滞。原因是这一时期开发商关注的重点在于如何获得房地产开发所需资金和土地资源,导致了对装配式技术创新的忽视。

  到1995年,政府相关部门和相关专业人士已经开始意识到建筑业可持续发展的重要性,装配式建筑对于住宅建设以及为国家未来可持续发展和工业化都有着重要的作用。1998年,住房和城乡建设部住宅产业化促进中心成立;1999年,国务院八部委发布了《通过工业化和现代化提高房屋质量》的官方文件。随后,在政府各部门和国内外相关专家的共同努力下,一些技术标准文件被逐步引入国内,中国建立起了自己的住宅质量认证体系。

  第三阶段:2000年~2015年。

  随着国民经济的持续快速发展,劳动力成本的不断上涨,节能环保需求的不断增加,建筑预制混凝土构件的使用也逐渐增加。2005年,万科集团完成了其“预制剪力墙结构体系”的研发,南通建筑工程总承包集团也引进“全装配式剪力墙结构体系”。随后西伟德预制混凝土公司的“装配整体式混凝土叠合板结构体系”,台湾润泰集团的“预制框架结构”,黑龙江宇辉建设集团的“装配式钢筋混凝土剪力墙结构体系”全部成功地应用于实际工程中。

  第四阶段:2016年至今。

  2016年可以称之为中国装配式建筑元年,2016年李克强总理在《政府工作报告》中明确提出“大力发展装配式建筑”。16年2月份发布的《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》(中发[2016]6号)中明确了推广装配式建筑的时间表——力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。2016年9月,国务院办公厅印发了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发[2016]71号)提出了要以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区,常住人口超过300万的其他城市为积极推进地区,其余城市为鼓励推进地区,因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑。

  进入2017年,国务院办公厅发布了《关于促进建筑业持续健康发展的意见》(国办发[2017]19号),该《意见》为加快建筑业产业升级,促进建筑业持续健康发展提供了支撑。为切实落实以上政策,全面推进装配式建筑的发展,住建部又在同一天连发布了三项相关政策,分贝是《“十三五”装配式建筑行动方案》《装配式建筑示范城市管理办法》《装配式建筑产业基地管理办法》。

  30年来,中国经历了快速的城市化过程,城市化率从1978年的17.4%提高到2011年的51.3%。建筑业也发展迅速,同时也产生了许多问题,包括生产力低下和环境效益差。传统的建筑方法属于劳动密集型,涉及大量的现场劳动,而劳动力短缺及用人成本的增加导致诸多新问题——这些新问题非常适合用装配式建筑的方法去应对。鉴于这一情况将继续或恶化,中国政府已经发布了一系列的政策来支持装配式建筑的发展,以应对未来的挑战。然而尽管如此,中国的装配式建筑发展速度仍然较慢。

  3、 阻碍装配式建筑在国内发展的因素分析

  3.1、 较高的成本

  较高的成本是装配式建筑推广发展的最大障碍。许多专家和一线从业者都一致认为,成本是项目建设方选择建造方式时考虑最多的因素。与传统的施工方法相比,装配式建筑的成本包括原材料用、人工费用、模具费用、运输费用等。装配式建筑的建安成本比传统建筑每平方米高出300-500元人民币,一个建筑面积10万平方米的项目,就要多投入3000万-5000万。在一个利润率并不高的行业,这可能是一个重大的挑战。

  另一个导致了中国装配式建筑成本过高的因素其实是中国过分火爆的房地产市场。任何一项技术只有通过不断的实践和改进才能最终降低成本,但近15年来中国购房者的购房热情空前高涨、中国的房价也随之水涨船高,最直接的结果就是房子太好卖了、钱太好赚了,这就导致了房地产开发商都希望通过低成本高周转的模式进行房地产开发,于是就没有单位或个人愿意投入时间和金钱进行装配式技术的研发和实践。此外,中国购房者对于装配式建筑的优点并不了解,对于节能、环保、低碳和可持续发展也没有清晰的认识。

  3.2、 缺乏熟练的技术工人

  缺乏熟练的技术工人是装配式建筑在中国发展面临的第二大障碍。第一个原因是从预制构件的生产到安装,装配式建筑的整个过程非常复杂。所有的构件都是提前在工厂里生产好的,运到项目现场后需要按照制设计图纸进行精确的组装和安装,一旦出现问题想要纠正往往是非常困难的,因此构件生产工厂和建筑公司必须建立健全的组织机构和质量保证体系,才能确保工人准确和按计划完成生产和安装过程。

  此外,装配式建筑的特点是机械化程度高,所需劳动力更少,但精度更高,需要更高素质的建筑工人。然而在中国,建筑工人获得专业技术培训的机会非常有限,中国建筑业的施工方式仍然相当原始,严重依赖手工劳动。建筑业利润较低,建筑公司很难提供专业技术培训所需的资金和时间投入。这一点在2009年得到了证明,当时媒体报道万科在上海的一个装配式住宅项目出现了墙体裂缝、渗漏等问题。虽然当时社会上很多人对装配式技术本身提出了批评,但真正的原因其实是施工人员缺乏专业经验。

  3.3、 设计合理性和生产质量问题

  装配式建筑按照建设流程可分为设计、生产、施工三个阶段,但最重要和工作量最大的工作都是在设计和生产阶段进行的。设计的合理性和生产质量已成为装配式建筑在中国发展的主要障碍。传统建筑的设计理念和模式并不完全适合装配式建筑。对于装配式建筑,在设计之初就应考虑采用“少规格、多组合”的理念,并且设计人员应对预制构件的种类和性能有所了解,才能方便后期的拆分和施工。相对于传统建筑的设计模式,由于装配式建筑的容错能力更低,而且很多补品部件需要在生产阶段预埋到构件里,所以PC设计、机电设计、精装设计等工作必须前置。另一方面,产品质量问题也是装配式建筑发展的主要障碍之一。预制构件通常会出现尺寸偏差、钢筋偏位、破损开裂严重、内部埋件偏位或阻塞等诸多质量问题,这些质量问题在房屋交付多年以后就会导致墙体开裂、渗漏、保温隔声差等问题,这些都造成了购房者和开发商之间的许多纠纷。

  3.4、 项目管理模式不匹配

  自2016年以来,装配式建筑在国家和地方强制性政策的推动下,爆发式的在各地开展并实施。但是,无论从装配式正向设计、部品部件采购、构件生产质量和进度监控、施工管理、验收交付等各环节来看,现行的传统建筑工程的管理体制都无法匹配装配式建筑全过程、全产业链、一体化的建造方式。相对于传统现浇的方式,装配式建筑的部品部件都是在工厂里提前预制完成的,一旦出错很难修改,所以设计阶段就显得尤为重要。构件深化设计、机电设计、精装设计等工作必须前置,在方案设计阶段就要参与协同设计。在实际项目的管理过程中,装配式建筑的设计需要综合考虑政策、建筑、结构、生产、施工、成本等各类因素后选择合适的装配式建筑体系,并进行最合理的拆分和深化设计以确保项目的可实施性。因为技术要求及工作内容的变动,导致了建设单位、设计单位、生产单位和施工单位等在管理流程方面出现重大调整,不能再沿用传统的管理模型进行装配式建筑项目的实施。

  3.5、 标准化程度较低

  建立标准化体系是装配式建筑发展的基础。制定标准的装配式建筑模数是解决这一问题的重要手段之一,因为只有建立一个包含标准模数的部件和建筑体系,才能最终建立装配式建筑的标准化系统。在装配式建筑标准体系下,参与项目的专业人员可以根据相关模数的要求选择匹配的部品部件,这样才可以保证所有部品部件符合标准化的原则来生产和安装。由于模数统一,所有部品部件可以互换,这有利于工厂和施工单位编制生产计划和现场施工计划,以获得规模经济的效应,从而提高了施工效率,保证了施工质量,降低了造价。

  3.6、 缺少政府激励性政策和正面宣传

  虽然国家和很多地方都发布了装配式建筑的具体指标,但由于上文提到的诸多阻碍装配式建筑发展因素的存在,整个行业对于装配式建筑仍然处于一种被动接受的状态,没有主动地去实施装配式建筑。政府应该制定合理的激励性政策,覆盖掉现阶段装配式建筑所产生的增量成本并给予其他奖励,使得整个行业主动地去推广和实施装配式建筑。另外,缺乏政府的宣传,导致了一些消费者对于装配式建筑的误解。由于20世纪80年代,中国的装配式住宅计划遭遇了许多质量问题,给消费者留下了“装配式住宅意味着质量得不到保证”的负面印象。目前为止,这种不利的公众印象尚未改变。

  4、 结束语

  凭借其优势和潜力,装配式建筑的被许多人认为是全球建筑业的未来。然而,与日本和美国等国的成功不同,可以说装配式建筑尚未在中国取得成功。本文首先分析了国内外装配式建筑的发展历程,找到若干阻碍装配式建筑在国内发展的主要因素,按照影响力从大到小的顺序分别是:较高的成本、缺乏熟练的技术工人、设计合理性和生产质量问题、项目管理模式不匹配、标准化程度较低、缺少政府激励性政策和正面宣传。希望通过本文的研究,可以为解决装配式建筑在中国发展的问题提供参考。

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