裝配式建筑發(fā)展研究
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摘要：裝配式建筑是對目前我國以現(xiàn)澆為主的建造方式的一次重大變革，具有廣闊發(fā)展空間?？v觀多數(shù)相關(guān)主題文章，僅就制約因素與優(yōu)化對策中的幾點(diǎn)作闡述，未全面分析裝配式建筑的優(yōu)勢、發(fā)展現(xiàn)狀、制約因素與優(yōu)化對策。
關(guān)鍵詞：裝配式工程；優(yōu)點(diǎn)；發(fā)展現(xiàn)狀；制約因素；優(yōu)化對策
0前言
隨著城市化進(jìn)程的加快，人們的生活水平不斷提高，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑已不能滿足人們的需求，于是具備更加經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)的裝配式建筑開始被應(yīng)用，中央到地方也都提供有力的政策支撐加快推進(jìn)裝配式建筑的發(fā)展。本文在闡述裝配式建筑優(yōu)點(diǎn)與發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上分析了行業(yè)制約因素并提出了相應(yīng)優(yōu)化對策。
1裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)
1.1對環(huán)境更加友好
發(fā)展裝配式建筑能有效降低建造過程中由揚(yáng)塵引起的大氣污染、建筑垃圾引起的水污染與噪聲污染等，能減少對周圍環(huán)境的干擾，有利于改善生態(tài)環(huán)境；采用裝配式施工設(shè)施能節(jié)省大量建造空間，從而減少因搬遷等因素造成對人文環(huán)境的影響。
1.2更加經(jīng)濟(jì)節(jié)能
1.2.1減少能源的消耗預(yù)制裝配式施工方式可以實現(xiàn)節(jié)材、節(jié)能與節(jié)水，例如通過節(jié)省大量現(xiàn)場的腳手架和模板作業(yè)減少了木材使用量，裝配式裝修的一體化飾面板出材率能得到提高。1.2.2節(jié)省人力資源裝配式工程可減少項目參與人數(shù)，使裝配式建筑安裝的人工費(fèi)大大減少。1.2.3使用壽命長以住宅外墻外保溫為例，現(xiàn)澆建筑設(shè)計使用年限只有25年而預(yù)制裝配式住宅可達(dá)到50年。
1.3提高建筑效率
裝配式建筑可極大縮短項目工期，以剪力墻標(biāo)準(zhǔn)層施工速度為例，傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅一般平均為5d/層，而裝配式住宅施工速度可以達(dá)到平均2.5d/層［1］。
1.4提高建筑質(zhì)量
構(gòu)件工廠化生產(chǎn)與專業(yè)施工工藝的使用使得裝配式建筑質(zhì)量得到提升，例如2005年同濟(jì)大學(xué)進(jìn)行了全裝配式建筑預(yù)制混凝土梁柱組合節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)澆高強(qiáng)混凝土節(jié)點(diǎn)的足尺對比試驗，試驗結(jié)果表明全裝配式預(yù)制混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的耗能性能總體低于現(xiàn)澆高強(qiáng)混凝土節(jié)點(diǎn)的耗能性能［2-3］。
2裝配式建筑的國內(nèi)外現(xiàn)狀
2.1裝配式建筑的國內(nèi)現(xiàn)狀
2.1.1國家的相關(guān)政策《十三五“裝配式建筑行動方案”》中提出2018年到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到15%以上；到2020年，培育50個以上裝配式建筑示范城市，200個以上裝配式建筑產(chǎn)業(yè)基地，500個以上裝配式建筑示范工程，建設(shè)30個以上裝配式建筑科技創(chuàng)新基地，充分發(fā)揮示范引領(lǐng)和帶動作用。2.1.2規(guī)范現(xiàn)狀2016年12月，住建部《裝配式建筑工程消耗量定額》；2017年1月住建部《裝配式混凝土建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T51231-2016》等標(biāo)準(zhǔn)；2018年1月住建部公布《裝配式建筑評價標(biāo)準(zhǔn)：GB/T51129-2017》并廢止原標(biāo)準(zhǔn)《工業(yè)化建筑評價標(biāo)準(zhǔn)：GB/T51129-2015》。2.1.3個別省的現(xiàn)狀由于裝配式建筑與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求相互適應(yīng)，北京朝陽區(qū)建成首個裝配式建筑展示中心，北京、天津與上海等30個城市被確定為首批裝配式建筑示范城市，中國香港所有公屋及60%商業(yè)項目使用預(yù)制裝配式技術(shù)。2.1.4技術(shù)現(xiàn)狀相比傳統(tǒng)建筑施工，裝配式建筑施工技術(shù)有生產(chǎn)地點(diǎn)、生產(chǎn)工藝、施工方式與施工人員由傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場農(nóng)民工為主變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)工人等幾大轉(zhuǎn)變。
2.2裝配式建筑的國外現(xiàn)狀
2.2.1美國裝配式建筑美國在上世紀(jì)70年代開始實行配件化施工與機(jī)械化生產(chǎn)，為此頒布一系列嚴(yán)格的行業(yè)規(guī)范,一直沿用到如今。美國大城市的裝配式建筑以混凝土和剛結(jié)構(gòu)裝配式為主，降低了建設(shè)成本，提高了工廠通用性，增加了施工的可操作性；小城鎮(zhèn)以輕鋼、木結(jié)構(gòu)建筑體系為主［4］?？偛课惶幟绹念A(yù)制與預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會PCI編制的《PCI設(shè)計手冊》，就涵蓋了裝式結(jié)構(gòu)的相關(guān)部分。除了PCI手冊之外，PCI還編制一系列技術(shù)文件，包含施工技術(shù)、設(shè)計方式和工程質(zhì)量控制等方面。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，美國預(yù)制裝配式建筑約占3成以上。2.2.2歐洲裝配式建筑法國在1891年就實行了裝配式混凝土的構(gòu)建，法國以發(fā)展預(yù)制體系為主，鋼、木結(jié)構(gòu)體系為輔，干法作業(yè)流行，生產(chǎn)和施工質(zhì)量提高，裝配率至80%，同時腳手架用量減少，大大實現(xiàn)節(jié)能的要求。德國裝配式住宅主要采取剪力墻、疊合裝配式混凝土結(jié)構(gòu)體系，采用預(yù)制構(gòu)件與混凝土現(xiàn)澆相結(jié)合的構(gòu)造方式，目前建造了高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的裝配式住宅生產(chǎn)體系。2.2.3日本裝配式建筑日本在1968年出現(xiàn)裝配式住宅的概念。1990年的時候，日本采用工廠化、部件化生產(chǎn)方式，提高了生產(chǎn)效率。日本以市場需求為方向標(biāo)，依靠政府的支持和干預(yù)，日本制定了一系列政策，同時統(tǒng)一的模數(shù)等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也形成，使大批量生產(chǎn)、標(biāo)準(zhǔn)化和多樣化需求間的矛盾得到了解決。日本注重制定建筑標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會（學(xué)會）標(biāo)準(zhǔn)等，了國土交通省告示及通令、建筑標(biāo)準(zhǔn)法實施令。預(yù)制構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度高，住宅的抗震性能好。
3裝配式建筑的發(fā)展制約因素
3.1法律、行業(yè)規(guī)范與監(jiān)管制度不完善
建筑法等相應(yīng)法規(guī)中參建單位權(quán)利與義務(wù)等條款未能與裝配式建筑發(fā)展完全切合；全國范圍內(nèi)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，各省市也沒有依據(jù)地域差異獨(dú)立制訂相關(guān)規(guī)范細(xì)則，在構(gòu)件出廠驗收時，監(jiān)管部門難以按照相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量檢測使監(jiān)管缺位，而施工單位在吊裝、安裝過程中，構(gòu)件與現(xiàn)澆式承重支構(gòu)連接也缺少技術(shù)指標(biāo)作參考。
3.2扶持力度不夠
推進(jìn)裝配式建筑落地的配套政策不完善甚至部分地方還未針對裝配式建筑出臺相關(guān)政策，同時優(yōu)惠性政策不足，高額的建造費(fèi)用與增值稅費(fèi)未得到足夠補(bǔ)貼使企業(yè)處于觀望狀態(tài)。
3.3宣傳力度不足
裝配式建筑在國外已發(fā)展多年，市場普及率高，但在中國屬于起步階段。在宣傳力度不足的情況下，裝配式建筑面臨只有少部分行內(nèi)人士了解的困境，使得市場未能快速發(fā)展壯大。
3.4建筑建造成本高
3.4.1前期資本投入大高額的土地購買與廠房建設(shè)等費(fèi)用提高了構(gòu)件廠建造成本，只有極少數(shù)大型企業(yè)才具備投資建廠的能力，行業(yè)構(gòu)件廠稀少引發(fā)構(gòu)件價格高昂的問題。3.4.2構(gòu)件重復(fù)利用率低模數(shù)化程度低與設(shè)計要求不同導(dǎo)致建筑戶型多樣性使得裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)化程度低，企業(yè)需為此承擔(dān)更高昂的開模費(fèi)用，同時構(gòu)件周轉(zhuǎn)次數(shù)低將提高工人裝配成本，據(jù)有關(guān)資料顯示，當(dāng)裝配式住宅預(yù)制率達(dá)20%~30%時，造價增加300~500元/m2。3.4.3運(yùn)輸成本高構(gòu)件工廠的選址、構(gòu)件裝車方式與運(yùn)輸路線的不合理使得裝配式建筑相比現(xiàn)澆建筑運(yùn)輸成本更高，工廠輻射區(qū)域業(yè)務(wù)量不飽和使部分構(gòu)件工廠甚至面臨跨省運(yùn)輸?shù)睦Ь场?.4.4人力成本高施工現(xiàn)場構(gòu)件吊裝需要配備專業(yè)的技術(shù)人員指導(dǎo)施工，建筑工人也應(yīng)具備相應(yīng)專業(yè)知識和施工經(jīng)驗以勝任裝配式施工作業(yè)。員工專業(yè)化程度的提升將帶來人力成本的上升。3.4.5稅率高預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)企業(yè)需按照制造行業(yè)繳納17%的增值稅，明顯高于土建施工領(lǐng)域的稅率，高稅率使裝配式建筑相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工在成本上有明顯劣勢。
3.5現(xiàn)有建造方式不適應(yīng)裝配式建筑發(fā)展的
3.5.1產(chǎn)業(yè)鏈不完善裝配式建筑包括設(shè)計單位、構(gòu)件工廠、業(yè)主與施工單位等上下游環(huán)節(jié)不夠完整，阻礙裝配式建筑的快速發(fā)展。如上海城建物資2015年的預(yù)制構(gòu)件的供應(yīng)量僅150萬m2，而其遠(yuǎn)景供應(yīng)量為600萬m2。3.5.2行業(yè)各環(huán)節(jié)未能有效溝通預(yù)制裝配式建筑要求構(gòu)件設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)與構(gòu)件施工流程一體化，而現(xiàn)今行業(yè)各環(huán)節(jié)缺乏有效整合使得項目整體化程度低。
3.6缺乏專業(yè)施工隊伍
3.6.1技術(shù)水平不足當(dāng)前從事裝配式建筑的技術(shù)人員整體技術(shù)水平不足與專業(yè)素質(zhì)欠缺，國內(nèi)具備相關(guān)資質(zhì)的專業(yè)裝配式施工團(tuán)隊也相當(dāng)匱乏。3.6.2需求不符傳統(tǒng)建筑企業(yè)人員組織架構(gòu)與裝配式發(fā)展需要不符，建筑單元由工地轉(zhuǎn)移至工廠的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，現(xiàn)有裝配式工程未配備相應(yīng)的管理人員跟蹤到廠，形成工廠、工地兩手管的局面。3.6.3安全意識不高從事裝配式建筑的施工人員質(zhì)量與安全意識普遍不高，部分地方甚至沒有認(rèn)真對經(jīng)驗與教訓(xùn)進(jìn)行總結(jié)。
3.7關(guān)鍵技術(shù)不成熟
3.7.1構(gòu)件易破壞構(gòu)件本身厚度較薄且體積較大，在材料運(yùn)輸與現(xiàn)場吊裝等過程中容易遭到破壞，當(dāng)構(gòu)件遭受到破壞時缺乏有效安全的修復(fù)手段，遭受到破壞的預(yù)制裝配構(gòu)件在施工時會出現(xiàn)鋼筋外露或預(yù)埋件脫離等情況。3.7.2測量難度大預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆式承重結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)搭接，實際中難以對漿管的內(nèi)部情況進(jìn)行測試，填充飽滿程度的測量難度大。3.7.3操作失誤工廠生產(chǎn)部件的操作失誤，板孔清理不夠干凈，容易導(dǎo)致注漿孔堵塞。3.7.4出現(xiàn)偏差預(yù)制構(gòu)件套筒與鋼筋連接時也容易形成偏移錯位，生產(chǎn)構(gòu)件時套筒的孔徑偏小，在構(gòu)件現(xiàn)場安裝時會出現(xiàn)偏差。
3.8BIM普及程度低
構(gòu)件在施工環(huán)節(jié)面臨尺寸問題將導(dǎo)致高額沉沒成本的付出，BIM技術(shù)可在設(shè)計階段合理規(guī)劃避免重復(fù)返工，但BIM技術(shù)并未得到足夠重視而廣泛被應(yīng)用于裝配式建筑。
3.9新材料應(yīng)用程度低
構(gòu)件工廠創(chuàng)新意識低與缺乏市場的推動使得環(huán)保、綠色與輕質(zhì)等新型材料應(yīng)用率低。與此同時，新材料與裝配式建筑的結(jié)合在結(jié)構(gòu)的可修復(fù)性與彈性設(shè)計等技術(shù)領(lǐng)域仍有很大突破空間［5］。
4發(fā)展對策
4.1完善法律、行業(yè)規(guī)范與監(jiān)管制度
政府應(yīng)對建筑法等相應(yīng)法律法規(guī)中參建單位權(quán)利與義務(wù)等條款進(jìn)行修改以滿足裝配式建筑的發(fā)展，同時成立針對裝配式建筑的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)并對產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)研并出臺行業(yè)規(guī)范解決目前市場監(jiān)督缺位的困境，各地方政府亦可提出適應(yīng)地方的技術(shù)細(xì)則解決地域差異帶來的問題。
4.2加大政府扶持力度
政府可通過優(yōu)先發(fā)放貸款、優(yōu)惠出讓地塊與給予建造補(bǔ)貼等刺激建筑企業(yè)開設(shè)構(gòu)件廠，同時降低高額稅率促進(jìn)行業(yè)良性發(fā)展。
4.3加大對裝配式建筑宣傳力度
利用網(wǎng)絡(luò)社交媒體宣傳裝配式建筑提高社會公眾認(rèn)知程度，建立示范基地刺激建筑企業(yè)投資建廠以完善產(chǎn)業(yè)鏈，通過保障性住房與政府投資項目為契機(jī)發(fā)揮裝配式建筑的規(guī)模優(yōu)勢，另外醫(yī)院與學(xué)校等大型公共建筑一般都是鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，最初不一定搞全裝配，可以先從外墻掛板、內(nèi)非承重隔墻以及預(yù)制疊合樓板等方面入手［6］。
4.4優(yōu)先在一線城市發(fā)展裝配式建筑
基于一線城市人工費(fèi)用高、缺乏足夠場所進(jìn)行現(xiàn)澆操作與居民在經(jīng)濟(jì)能力上更容易接受增量成本，所以應(yīng)優(yōu)先在一線城市發(fā)展裝配式建筑。
4.5建筑成本上的優(yōu)化
4.5.1提高構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化與模數(shù)化程度通過提高構(gòu)件模數(shù)化程度、戶型設(shè)計簡單化與完善標(biāo)準(zhǔn)化部件庫等提高構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化并解決當(dāng)前產(chǎn)品品種單一與規(guī)格較少的問題［7］，提高構(gòu)件重復(fù)利用率與周轉(zhuǎn)次數(shù)并降低模具制造與工人裝配成本，同時可將住宅分成不可變的支撐體與可改變的填充體滿足個性化需求。4.5.2優(yōu)化構(gòu)件廠地址與構(gòu)件運(yùn)輸方式針對業(yè)務(wù)可輻射范圍與附近交通運(yùn)輸設(shè)施等因素對各個選址方案進(jìn)行分析對比以確定最優(yōu)選址方案；根據(jù)預(yù)制構(gòu)件形狀與吊裝先后順序以確定構(gòu)件裝車方式；通過作業(yè)地點(diǎn)選取合適運(yùn)輸路線。4.5.3選擇合適的預(yù)制率與裝配率由于目前我國裝配式建筑技術(shù)體系尚未形成施工工藝指導(dǎo)文件，因此需要根據(jù)不同項目技術(shù)因素與施工方技術(shù)能力來選擇合適的預(yù)制率與裝配率提高投入產(chǎn)出比。
4.6改進(jìn)現(xiàn)有建造方式
通過裝配式建筑項目管理深化設(shè)計、生產(chǎn)與現(xiàn)場施工的有機(jī)銜接以加強(qiáng)行業(yè)各環(huán)節(jié)溝通與采用設(shè)計-施工總承包等項目管理模式解決我國目前構(gòu)件加工產(chǎn)生誤差等問題。同時應(yīng)深化研究裝配式建筑設(shè)計，打破“低價中標(biāo)”的行業(yè)怪圈，提高設(shè)計師系統(tǒng)化與全過程設(shè)計思維。
4.7優(yōu)化風(fēng)險指標(biāo)
根據(jù)項目概覽項目梳理出可能發(fā)生的施工安全風(fēng)險并進(jìn)行排序、準(zhǔn)備應(yīng)急預(yù)案與建立動態(tài)化的檢查機(jī)制，建立提示標(biāo)志杜絕發(fā)生慣性違規(guī)現(xiàn)象。
4.8培養(yǎng)專業(yè)施工隊伍
4.8.1培養(yǎng)行業(yè)人才企業(yè)應(yīng)提高從業(yè)人員的專業(yè)素養(yǎng)與安全意識，科研院校應(yīng)根據(jù)實際情況開展相應(yīng)課程向市場培養(yǎng)出企業(yè)需要的人才，勞動者本身也應(yīng)積極掌握BIM等技能以提升自身價值。4.8.2調(diào)整建筑企業(yè)人員結(jié)構(gòu)建筑企業(yè)應(yīng)根據(jù)項目實際情況優(yōu)化崗位設(shè)置以滿足裝配式建筑管理要求，對于技術(shù)水平要求高的崗位應(yīng)積極引進(jìn)人才，建立末尾淘汰等機(jī)制對員工進(jìn)行篩選以優(yōu)化組織架構(gòu)。4.8.3提高質(zhì)量觀念落實事前預(yù)防、事中控制與事后反思等原則對項目進(jìn)行全生命周期控制，例如在設(shè)計階段要確保構(gòu)件通過碰撞等測試與鋼筋位置規(guī)范等。
4.9推進(jìn)技術(shù)研究
如今裝配式建筑存在若干技術(shù)難點(diǎn)，例如面臨減震隔震新型結(jié)構(gòu)研發(fā)與應(yīng)用的缺失。故我們應(yīng)加大裝配式及其周邊領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)以促進(jìn)裝配式建筑的健康發(fā)展。
4.10推動BIM的運(yùn)用
BIM即建筑信息化模型的運(yùn)用經(jīng)過BIM目標(biāo)制定、設(shè)計與精細(xì)化建模、碰撞測試、生產(chǎn)安裝可視化與后期運(yùn)維信息化等過程［8］，有利于在設(shè)計階段合理規(guī)劃避免重復(fù)返工、在施工階段提高生產(chǎn)效率與方便建筑后期運(yùn)營且為建筑單位經(jīng)驗總結(jié)提供便利。
4.11注重新材料的應(yīng)用
材料的輕質(zhì)化將大幅度降低吊裝、運(yùn)輸?shù)瘸杀九c工人安全風(fēng)險且大型預(yù)制混凝土構(gòu)件將可能會面臨材料供給短缺等問題而將被綠色材料取代，故加強(qiáng)新型材料的研究與應(yīng)用在裝配式建筑的推廣中至關(guān)重要。
5結(jié)語
裝配式建筑所具備建設(shè)的高效率、低資源消耗與低環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)與我國綠色發(fā)展理念與實現(xiàn)建筑工業(yè)化的國情相符，雖然現(xiàn)在我國裝配式建筑仍處于起步階段，但可以預(yù)見隨著未來的不斷努力，裝配式建筑在中國建筑市場中高速發(fā)展將指日可待。
參考文獻(xiàn)
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作者：張偉鋒 賴鴻達(dá) 宋苗苗 嚴(yán)振豪 林洋藝 許天鴻 游學(xué)敏 單位：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)