我國(guó)裝配式建筑的現(xiàn)狀與發(fā)展

趙延春, 鄭 娟, 鄭 林

(1.揚(yáng)州職業(yè)大學(xué), 江蘇 揚(yáng)州 225009; 2.青州市花卉產(chǎn)業(yè)管理局, 山東 青州 262500)

裝配式建筑是一種新型現(xiàn)代化的房屋建造方式[1],首先將構(gòu)件在圖紙上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì),其次根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果確定構(gòu)件的型號(hào)、尺寸、數(shù)量,再次將這些信息匯總傳遞到預(yù)制廠進(jìn)行生產(chǎn),最后由專業(yè)的運(yùn)輸車隊(duì)運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng),在現(xiàn)場(chǎng)通過牢固的連接，通過疊合、漿錨、灌漿等方式,最終形成具有一定的可承載能力的建筑結(jié)構(gòu)。

1 裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

裝配式建筑的概念首先由德國(guó)現(xiàn)代建筑師Walter Gropius提出的,概念提出后西方國(guó)家便陸續(xù)進(jìn)行了裝配式建筑建造方式的研究[2]。美國(guó)著名建筑師Richard Buckminster Fuller在1927年設(shè)計(jì)出第一代多邊形“最大限度利用能源建筑”并總結(jié)出了豐富的經(jīng)驗(yàn);瑞士在1928年召開第一屆國(guó)際現(xiàn)代建筑會(huì)議,會(huì)議明確提到了判斷建筑質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)是生產(chǎn)方式采取的合理性和普遍性[3]。西方發(fā)達(dá)國(guó)家的裝配式住宅建筑發(fā)展到今天大致經(jīng)歷了三個(gè)階段:(1)第二次世界大戰(zhàn)之后,是工業(yè)化形成的初期階段,重點(diǎn)建立工業(yè)化體系,以發(fā)展裝配式建筑的數(shù)量為主;(2)1980年后,是工業(yè)化的發(fā)展期,逐步提高建筑的質(zhì)量和性價(jià)比,消費(fèi)者更注重房屋的質(zhì)量和舒適度;(3)1990年后,是工業(yè)化發(fā)展的成熟期,進(jìn)一步降低住宅的物耗和環(huán)境負(fù)荷,同時(shí)對(duì)房屋的美觀度和多樣性提出了更高的要求。

德國(guó)建筑工業(yè)化起源于20世紀(jì)20年代,當(dāng)時(shí)因?yàn)榈聡?guó)需要大幅度的發(fā)展工業(yè)化城市,農(nóng)村的大量人口涌入城市,需要在較短時(shí)間內(nèi)滿足大量人口需要的住宅、辦公房和廠房;二次世界大戰(zhàn)后,預(yù)制混凝土大板建造技術(shù)成熟,并占據(jù)主導(dǎo)市場(chǎng);到1990年,大板建筑造價(jià)高、缺少個(gè)性等弊端顯現(xiàn),此時(shí)混凝土疊合墻板技術(shù)發(fā)展迅速且應(yīng)用廣泛,并迅速占領(lǐng)了主導(dǎo)市場(chǎng)地位。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展和BIM(Building Information Modeling)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,目前德國(guó)裝配式住宅的建筑剪力墻板、梁、柱、樓板、內(nèi)隔墻板、外掛板、陽(yáng)臺(tái)板等構(gòu)件,其預(yù)制與裝配建設(shè)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化、專業(yè)化設(shè)計(jì),標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、工廠化生產(chǎn),構(gòu)件部品不僅便于運(yùn)輸和倉(cāng)儲(chǔ),而且還可實(shí)現(xiàn)多次的重復(fù)利用和臨時(shí)周轉(zhuǎn),具有節(jié)能低耗、綠色環(huán)保的性能。德國(guó)在推廣裝配式建筑產(chǎn)品技術(shù)、實(shí)施節(jié)能環(huán)保以及綠色建筑等方面都有比較成熟的經(jīng)驗(yàn),而且已建立了非常完善的綠色裝配及產(chǎn)品技術(shù)體系。

日本在第二次世界大戰(zhàn)之后也開始對(duì)裝配式建筑進(jìn)行探索,既要考慮住房短缺的問題,又要考慮到國(guó)家發(fā)展的需要,為此,日本政府相關(guān)部門成立了經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省(原通產(chǎn)省)和國(guó)土交通省,分別制定裝配式建筑發(fā)展的相關(guān)政策和負(fù)責(zé)裝配式建筑的推進(jìn)工作。到1960年日本的裝配式建造技術(shù)基本成熟,并且占領(lǐng)了主導(dǎo)市場(chǎng),一大批建筑企業(yè)崛起,同時(shí)引領(lǐng)著中小企業(yè)在建設(shè)能力和設(shè)計(jì)能力方面得到長(zhǎng)足的發(fā)展。在技術(shù)體系上,設(shè)計(jì)構(gòu)件采用了模數(shù)協(xié)調(diào)機(jī)制,構(gòu)件部品形成了通用體系和專用體系。到20世紀(jì)70至80年代,日本政府頒布了一系列的制度和規(guī)范進(jìn)一步引導(dǎo)建筑市場(chǎng)的良性發(fā)展,如金融政策及稅收制度、技術(shù)規(guī)范、金融和財(cái)稅政策等,使裝配式建筑推廣成本大為降低。隨著建筑產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,裝配式建造技術(shù)愈加成熟。日本政府在20世紀(jì)80年代之后又出臺(tái)了新的規(guī)定——《工業(yè)化住宅性能認(rèn)定規(guī)程》,此規(guī)定的出臺(tái)進(jìn)一步提高了住宅的整體質(zhì)量和性能。目前日本裝配式建筑已經(jīng)進(jìn)入到了發(fā)展成熟期,人們可以自由選擇想要興建房屋的式樣。

美國(guó)的裝配式建筑起源于20世紀(jì)30年代,裝配式建筑主要為低層木結(jié)構(gòu)。進(jìn)入90年代,美國(guó)的裝配式建筑己經(jīng)發(fā)展成熟。美國(guó)地廣人稀的特點(diǎn)使其裝配式建筑形成了適應(yīng)于美國(guó)本土風(fēng)格的以獨(dú)幢別墅為主的建筑體系,可以說在世界住宅建筑領(lǐng)域里獨(dú)樹一幟。

1.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)裝配式建筑早在20世紀(jì)50年代已開始涉足[4],而且在工業(yè)建筑和公共建筑領(lǐng)域都有應(yīng)用,當(dāng)時(shí)主要學(xué)習(xí)的是前蘇聯(lián)預(yù)制裝配式混凝土技術(shù),但由于建材產(chǎn)業(yè)發(fā)展落后,密封、防水等專用建材匱乏,生產(chǎn)過程中機(jī)械化程度很低,致使生產(chǎn)效率和質(zhì)量低下,從而導(dǎo)致裝配式建筑不能滿足需求。20世紀(jì)80年代,現(xiàn)澆混凝土體系建造方式推動(dòng)了裝配式建筑構(gòu)件大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),并慢慢占領(lǐng)市場(chǎng)。到21世紀(jì)初期,現(xiàn)澆混凝土體系在高層住宅方面幾乎全面占領(lǐng)市場(chǎng),但現(xiàn)澆技術(shù)的缺點(diǎn)也開始日益彰顯，如工人勞動(dòng)強(qiáng)度大、行業(yè)危險(xiǎn)性比較大、施工時(shí)間長(zhǎng)、施工現(xiàn)場(chǎng)污染嚴(yán)重等,建筑業(yè)如何減少用工、提升質(zhì)量和減少浪費(fèi)等問題開始受到社會(huì)各界的重視,在這一時(shí)期,裝配式建筑產(chǎn)業(yè)重新引起了廣泛關(guān)注,特別是預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步應(yīng)用。

由于政策的推進(jìn)和引導(dǎo),我國(guó)在1999年已經(jīng)批準(zhǔn)了33個(gè)龍頭企業(yè)進(jìn)行裝配式建筑產(chǎn)業(yè)構(gòu)件的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和施工等工作,在發(fā)展裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的道路上有了示范和輻射效應(yīng)。2011年后,我國(guó)在北京、上海、深圳、沈陽(yáng)、濟(jì)南建立了現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化基地,其中沈陽(yáng)市在2014年被評(píng)為首個(gè)國(guó)家裝配式建筑示范城市。

目前,我國(guó)裝配式建筑走在行業(yè)前列的主要有長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大住宅工業(yè)有限公司、黑龍江宇輝建設(shè)集團(tuán)、萬科集團(tuán)和中南建設(shè)等建筑企業(yè)。長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大住宅工業(yè)有限公司是我國(guó)首個(gè)提出“住宅工業(yè)”的企業(yè)[5],作為建筑產(chǎn)業(yè)化的開拓者,遠(yuǎn)大集團(tuán)已經(jīng)制定出標(biāo)準(zhǔn)住宅產(chǎn)業(yè)化技術(shù)體系,產(chǎn)品的精度已經(jīng)從“厘米時(shí)代”跨越式發(fā)展到“毫米時(shí)代”,集團(tuán)研發(fā)的現(xiàn)澆剪力墻預(yù)制疊合板體系非常適合裝配式建筑的要求,使住宅建筑在性能、外觀、功能方面都達(dá)到了行業(yè)頂尖水平。黑龍江宇輝建設(shè)集團(tuán)(現(xiàn)代房建集團(tuán)),成立于2000年,自主研發(fā)的PC裝配式整體剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù),其預(yù)制裝配率高達(dá)95%以上。自1999年,萬科集團(tuán)便開始重視發(fā)展裝配式建筑,2004年便建立現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)園,推廣裝配式建造技術(shù),經(jīng)過不斷技術(shù)探索、實(shí)踐,萬科集團(tuán)目前無論在技術(shù)體系、構(gòu)件組裝還是模塊化設(shè)計(jì)上都取得了很大突破,符合我國(guó)工業(yè)化住宅建造體系的發(fā)展要求。

縱觀國(guó)內(nèi)外裝配式建筑的發(fā)展?fàn)顩r,西方國(guó)家在發(fā)展裝配式建筑產(chǎn)業(yè)方面起步比較早[6],目前建筑構(gòu)配件的尺寸已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了毫米級(jí)的精度,這在現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)方式上是一種顛覆性的技術(shù)革命;我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展還處于初級(jí)階段,而且市場(chǎng)占有的份額也較小[7],目前裝配式建筑主要集中在幾個(gè)龍頭建筑企業(yè),普及率比較低,但是裝配式建筑產(chǎn)業(yè)符合我國(guó)國(guó)情,在我國(guó)推廣裝配式建造方式勢(shì)在必行。

2 裝配式建筑發(fā)展意義

在建筑物使用功能上,相比傳統(tǒng)建筑,裝配式建筑構(gòu)件和部品設(shè)計(jì)多樣化,根據(jù)使用者的需要可以靈活分隔室內(nèi)空間[8],并且在結(jié)構(gòu)體系方面變化也比較多,比如填充墻的開間可以自行控制尺寸,空間分隔比較靈活。

在施工現(xiàn)場(chǎng)上,可以減少模板、現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)和腳手架作業(yè)，提高建造速度,還可以降低粉塵污染、施工噪音，減少污水排放、建筑垃圾、安全隱患,提高施工安全性。標(biāo)準(zhǔn)化的流水施工,不但能保證構(gòu)配件供應(yīng)的連續(xù)性,還可以保證構(gòu)配件的質(zhì)量。

在綠色生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)上,裝配式建筑可以做到節(jié)能、環(huán)保,而且裝配式建筑會(huì)增加使用面積,提高土地的利用率。

在建筑勞動(dòng)力使用上,裝配式建筑構(gòu)件和部品都是在預(yù)制廠進(jìn)行加工生產(chǎn)[9],然后由專業(yè)車隊(duì)運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng),在施工現(xiàn)場(chǎng)只需對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行混凝土的澆筑,這種施工方式不僅節(jié)省用工、減少了勞動(dòng)力，同時(shí)還降低了施工現(xiàn)場(chǎng)的濕作業(yè),施工方便。裝配式建造施工方式針對(duì)目前我國(guó)人口紅利已經(jīng)消失的現(xiàn)狀,在勞動(dòng)力嚴(yán)重匱乏的今天,可以大大緩解勞動(dòng)力緊缺、建筑用工成本節(jié)節(jié)上升的狀態(tài)。

在國(guó)家政策上,裝配式建筑作為新時(shí)代新型的建造方式,對(duì)建筑業(yè)來說是顛覆性的改革,發(fā)展裝配式建筑是推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革和新型城鎮(zhèn)化發(fā)展的重要舉措,國(guó)家和地方企業(yè)都為大力支持和推廣裝配式建筑提供強(qiáng)了有力的保障。

3 我國(guó)裝配式建筑目前存在問題

盡管近年來我國(guó)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展,但推廣程度較世界先進(jìn)水平仍有差距。從我國(guó)裝配式建筑所處的發(fā)展階段特點(diǎn)來看,主要存在以下問題。

3.1 裝配式建筑人才短缺

具有高水平、高素質(zhì)專業(yè)人才是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型成功的基礎(chǔ)所在,裝配式建筑的建設(shè)項(xiàng)目與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建造方式相比將更為復(fù)雜,對(duì)復(fù)合型和專業(yè)型人才要求也愈加嚴(yán)格。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國(guó)裝配式建筑專業(yè)技術(shù)人才缺口近100萬人,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的要求[10],而各類職業(yè)院校和應(yīng)用型本科院校在裝配式建筑人才培養(yǎng)方面還處于起步階段,有的院校甚至還未開設(shè)相關(guān)教學(xué)課程,裝配式建筑專業(yè)人才的短缺將成為制約裝配式建筑快速發(fā)展和推進(jìn)的瓶頸?；诮ㄖb配式的發(fā)展需求,我們應(yīng)進(jìn)一步重視專業(yè)人才的培養(yǎng),加強(qiáng)職業(yè)化培訓(xùn),培養(yǎng)“少而精”的裝配式建筑人才隊(duì)伍,真正發(fā)揮裝配式建筑的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

3.2 監(jiān)管和保障制度不完善

加強(qiáng)政府部門的引導(dǎo)和服務(wù),促進(jìn)裝配式建筑產(chǎn)業(yè)化健康發(fā)展。裝配式建筑的發(fā)展和推進(jìn)離不開制度的監(jiān)管和保障。政府應(yīng)在政策上給予一定支持,并制定合理的審查制度和必要的激勵(lì)政策。

我國(guó)目前在裝配式建筑方面仍然延續(xù)使用《建筑法》《工程建設(shè)法》《招標(biāo)投標(biāo)法》等行業(yè)法規(guī),對(duì)裝配式建筑的針對(duì)性不強(qiáng),有待于進(jìn)一步完善,使之進(jìn)一步從政府和產(chǎn)業(yè)(行業(yè)、企業(yè)、項(xiàng)目)兩個(gè)層面加快構(gòu)建更具可操作性和實(shí)施性的裝配式建筑發(fā)展監(jiān)管和保障措施。當(dāng)前階段裝配式建筑標(biāo)準(zhǔn)體系需要進(jìn)一步完善,使得相關(guān)企業(yè)有章可循。裝配式建筑在梁、柱鋼筋如何配比,水、電設(shè)施如何安裝等方面還需要制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)體系,由于沒有健全與裝配式建筑相配套的圖集、標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)體系,從而制約了我國(guó)裝配式建筑的快速高效發(fā)展。

3.3 技術(shù)銜接不成熟

在當(dāng)前發(fā)展階段下,裝配式建筑產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展尚不成熟,各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)配合不足,信息溝通存在障礙。裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑相比,對(duì)從業(yè)人員的能力要求更高,更綜合。尤其是在深化設(shè)計(jì)階段,深化設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性直接影響現(xiàn)場(chǎng)的施工安裝,這要求從業(yè)人員對(duì)建筑、結(jié)構(gòu)、水電等方面都要融會(huì)貫通。此外,建筑勞動(dòng)力因文化水平較低,且沒有經(jīng)過裝配式建筑施工方式的專門培訓(xùn),在生產(chǎn)和現(xiàn)場(chǎng)安裝過程中技術(shù)不熟練,使鋼筋、混凝土等建筑材料產(chǎn)生的下料較多;其次,在進(jìn)行工廠化生產(chǎn)方面,目前主要是幾個(gè)建筑龍頭企業(yè)具備生產(chǎn)能力,而且生產(chǎn)的部品更多的是供應(yīng)單位內(nèi)部工程使用,不同工廠生產(chǎn)的部品不能通用;再次,由于裝配式建筑的發(fā)展,不可避免地增加交通運(yùn)輸?shù)呢?fù)擔(dān),對(duì)原有交通造成更大的影響,且對(duì)路面路基的碾壓增加,如果預(yù)制構(gòu)件和部品在運(yùn)輸和吊裝環(huán)節(jié)發(fā)生損壞，一般都要返回預(yù)制廠進(jìn)行重新預(yù)制,這不但影響了工期,而且還造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。受市場(chǎng)環(huán)境和道路運(yùn)輸政策的影響,目前裝配式建筑構(gòu)配件的運(yùn)輸效率偏低,而且構(gòu)件專用運(yùn)輸車輛不但少而且價(jià)格高；最后,裝配式建筑主要應(yīng)用于住宅建筑中,而且主要結(jié)構(gòu)為裝配剪力墻結(jié)構(gòu),在應(yīng)用范圍上具有一定的局限性,而且在現(xiàn)場(chǎng)主要采用現(xiàn)澆混凝土進(jìn)行連接,目前的裝配式建筑等同于鋼筋混凝土現(xiàn)澆建筑,從而降低施工速度,增加施工危險(xiǎn)性。此外,我國(guó)建筑業(yè)迅速推廣BIM技術(shù),但目前更多地適用于建筑物的建模階段,在有效提升裝配式建筑的預(yù)制和施工效率,降低施工成本，控制質(zhì)量方面有待于進(jìn)一步提高[11]。由于以上各環(huán)節(jié)的銜接還存在技術(shù)問題,導(dǎo)致目前裝配式建筑成本偏高,這也是阻礙裝配式建筑快速發(fā)展和推廣的重要因素之一。

3.4 建造成本偏高

裝配式建筑產(chǎn)業(yè)只有在達(dá)到相當(dāng)規(guī)模的前提下,才能發(fā)揮出其標(biāo)準(zhǔn)化與工業(yè)化的優(yōu)勢(shì),成本也就越低。裝配式建筑產(chǎn)業(yè)化初期成本遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)建造方式,導(dǎo)致有意介入行業(yè)的先驅(qū)企業(yè)因初期的巨額投入望而卻步。首先在生產(chǎn)環(huán)節(jié)要投入大量資本,生產(chǎn)配套設(shè)備、工具、大面積堆場(chǎng)的成本也需前期投入,配套的物流運(yùn)輸、安裝施工隊(duì)伍的組織等環(huán)節(jié)也容易造成預(yù)期外成本增加。作為行業(yè)本身,應(yīng)該通過研發(fā)新技術(shù)、核心技術(shù)來提升自身的競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)還要發(fā)揮上下游企業(yè)間的結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈作用,為裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ),同時(shí)作為建材企業(yè)本身,也應(yīng)該破舊立新,促進(jìn)建材產(chǎn)業(yè)核心技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)、更新?lián)Q代。

3.5 社會(huì)認(rèn)可度偏低

經(jīng)調(diào)查,居民對(duì)裝配式建筑了解較少,而且大部分消費(fèi)者認(rèn)為裝配式建筑在抗震和耐久性等方面不如傳統(tǒng)的鋼筋混凝土現(xiàn)澆建筑物[12]。

4 我國(guó)裝配式建筑的發(fā)展趨勢(shì)

裝配式建筑作為一種新的建筑理念,雖然目前在推廣和發(fā)展中存在著很多制約因素,但是它切實(shí)轉(zhuǎn)變了我國(guó)建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展模式,而且是建設(shè)資源節(jié)約型和綠色環(huán)保型社會(huì)的重要支撐[13]。從我國(guó)裝配式建筑發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來看,裝配式建筑今后必導(dǎo)致建筑產(chǎn)業(yè)的重新布局,將成為我國(guó)未來建筑業(yè)的發(fā)展方向。伴隨著技術(shù)不斷完善、法律法規(guī)的健全、專業(yè)人才的培養(yǎng),裝配式建筑的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝會(huì)更加完善，會(huì)像“造汽車”一樣“造房子”,最終達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、部品生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化、結(jié)構(gòu)裝修一體化和建造過程全信息化。

5 結(jié)語

雖然裝配式建筑的目前發(fā)展受到很多因素的制約,但它是在我國(guó)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)正在進(jìn)行、建筑施工技術(shù)成熟、建筑材料豐富、人力資源缺乏、傳統(tǒng)建筑施工已經(jīng)造成大量負(fù)面影響的狀況下的必然產(chǎn)物。針對(duì)當(dāng)前發(fā)展中存在的問題,應(yīng)通過采取政策推進(jìn)、提高效益、健全技術(shù)體系等一系列綜合措施，鏟除阻礙裝配式建筑發(fā)展和推廣的障礙,促進(jìn)裝配式建筑多快好省發(fā)展。