裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑研究＊

李凱文 ，紀 敏 ，萬 鑫

（1.無錫環(huán)境科學(xué)與工程研究中心，江蘇 無錫 214153；2.無錫城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無錫 214153；3.無錫汽車工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 無錫 214153）

1 裝配式建筑發(fā)展現(xiàn)狀

建筑業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，“十三五”期間裝配式建筑經(jīng)歷了政策密集出臺期。2016—2019年全國31個省（自治區(qū)、直轄市）出臺裝配式建筑相關(guān)政策文件的數(shù)量為686個。部分省市政府提出2025年裝配式建筑占比發(fā)展目標，黑龍江省目標占比達到30%，西安市目標占比不低于40%，陜西省目標占比達30%以上，江西省目標占比達40%。從國家政策來看，2016年國務(wù)院首次發(fā)文推動裝配式建筑發(fā)展，提出“在未來10年之內(nèi)的裝配化水平應(yīng)占新建建筑面積的30%”的目標，各地政府也相繼提出裝配式建筑的發(fā)展規(guī)劃目標。各地深入貫徹落實中央城市工作會議精神和《國務(wù)院辦公廳關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》。堅持市場主導(dǎo)、政府推動的基本原則，積極制定政策措施，逐步健全技術(shù)標準體系，有效推動裝配式建筑快速發(fā)展。2020年全社會建筑業(yè)增加值7.3萬億元，同比增長3.5%，GDP占比7.18%。但我國建筑業(yè)長期存在生產(chǎn)和管理粗放、能耗高等問題，在人口紅利消退、環(huán)保壓力加劇的背景下，建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級勢在必行。從2016年國務(wù)院提出“力爭用10年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%”，再到2021年國家能源局“正式啟動分布式整縣推進工作”，建筑行業(yè)正在逐步擺脫過去粗放式低效的生產(chǎn)模式。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展現(xiàn)狀

在此背景下，裝配式建筑發(fā)展迅猛。裝配式建筑方面，持續(xù)看好鋼結(jié)構(gòu)和裝配式裝修兩種方式，二者需求景氣度均長期維持在高位，且供給端較為分散，生產(chǎn)方式變革之下，行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)有望重塑傳統(tǒng)模式中高度分散的行業(yè)格局，通過新技術(shù)、新體系、新生態(tài)等優(yōu)勢構(gòu)筑較高護城河壁壘，從而指數(shù)級躍增業(yè)務(wù)半徑，擴大國內(nèi)乃至全球市場份額（見圖1）。

圖1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)光伏建筑一體化發(fā)展方向

中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《關(guān)于推動城鄉(xiāng)建設(shè)綠色發(fā)展的意見》中關(guān)于實現(xiàn)工程建設(shè)全過程綠色建造中指出：開展綠色建造示范工程創(chuàng)建行動，推廣綠色化、工業(yè)化、信息化、集約化、產(chǎn)業(yè)化建造方式，加強技術(shù)創(chuàng)新和集成，利用新技術(shù)實現(xiàn)精細化設(shè)計和施工。大力發(fā)展裝配式建筑，重點推動鋼結(jié)構(gòu)裝配式住宅建設(shè)，不斷提升構(gòu)件標準化水平，推動形成完整產(chǎn)業(yè)鏈，推動智能建造和建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展，順應(yīng)我國綠色低碳、科技賦能，環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的時代需求?！半p碳”達標為綠色產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了巨大宏偉的市場空間。在國家“雙碳”使命和戰(zhàn)略目標的驅(qū)動下，以及各級政府的環(huán)保政策激勵下，眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也開始向綠色產(chǎn)業(yè)加速轉(zhuǎn)型升級。例如在汽車行業(yè)，2018年我國開始實施“雙積分”政策，引導(dǎo)傳統(tǒng)車企從燃油車向新能源車轉(zhuǎn)型，同時助力一批新能源車企脫穎而出。在建筑行業(yè)光伏建筑一體化（BIPV）作為龐大的建筑市場和潛力巨大的光伏市場的結(jié)合點，必將存在無限廣闊的前景。

大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、量子技術(shù)等以往無法想象的科技創(chuàng)新正井噴式誕生，加速應(yīng)用在節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)、生態(tài)農(nóng)業(yè)、綠色基礎(chǔ)設(shè)計建設(shè)等領(lǐng)域，成為企業(yè)實現(xiàn)“雙碳”達標最核心的驅(qū)動力量。住建部數(shù)據(jù)顯示，我國的廣義建筑能耗約占全社會總能耗的30%。從“耗能建筑”向“節(jié)能建筑”“產(chǎn)能建筑”的轉(zhuǎn)變，是城市低碳發(fā)展的重要議題。

“十三五”期間，我國城市中光伏建筑一體化可應(yīng)用面積為17.9億m2，城市新增光伏建筑應(yīng)用裝機容量在1 000萬kW以上。光伏建筑一體化是將太陽能發(fā)電產(chǎn)品集成并作為建筑組成部分的技術(shù)，電池及儲能作為建筑物外部結(jié)構(gòu)的一部分，既具有蓄電功能又具有建筑材料的功能。項目實施鋼鐵加芯片AI裝配，科技賦能，能有效推進我國環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展的需求。

4 “智能孿生裝配式建筑”發(fā)展方向

智能孿生裝配式建筑是指將建筑所需要的墻體、疊合板等預(yù)制構(gòu)件提前通過BIM系統(tǒng)模型在孿生虛擬仿真條件下實現(xiàn)最優(yōu)化搭配，然后在工廠按標準生產(chǎn)，直接運輸至現(xiàn)場進行裝配施工，實現(xiàn)建筑過程從“建造”到“智造”的轉(zhuǎn)變。智能孿生裝配式建筑的特點從國家提出的“六化”展開，即標準化設(shè)計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應(yīng)用、再智造生命周期管理。智能孿生裝配式建筑優(yōu)勢體現(xiàn)在性能可視可靠、施工進度快、節(jié)能環(huán)保、節(jié)約人力、節(jié)省模板、提高施工質(zhì)量、循環(huán)再建造等方面。

對比智能孿生裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑，智能孿生裝配式建筑可減少20%～80%的人工，并且更高效，最快能使工期提前50%。在建筑垃圾污水方面智能孿生裝配式建筑可減少施工現(xiàn)場垃圾10%～70%，減少建筑污水5%～30%，能耗方面，智能孿生裝配式建筑對比于傳統(tǒng)建筑降低能耗10%～35%。此外智能孿生裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑材料可回收再建造，建筑材料全生命周期管理可實現(xiàn)40%～70%的材料回收利用，充分體現(xiàn)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享新發(fā)展理念。

5 結(jié)語

行業(yè)內(nèi)將裝配式建筑面積占房地產(chǎn)新建建筑面積的比重稱為裝配式建筑滲透率，用以表示一個國家裝配式建筑的覆蓋率。在全球范圍內(nèi)，目前我國裝配式建筑滲透率僅為13.9%，對比發(fā)達國家差距仍舊巨大，代表國家如美國、日本、法國、新加坡等裝配式建筑滲透率均達70%及以上，由此看來我國的裝配式建筑行業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?，未來是“中國式裝配式建筑”的黃金發(fā)展階段。