裝配式建筑發展趨勢分析及其管理思路初探

倪君照

(廈門理工學院，福建 廈門 361024)

裝配式建筑的歷史可以追溯到17世紀向美洲移民時期，那時就已經開始產生對裝配式建筑的關注。隨著科學技術的逐漸發展，各個國家建筑業的建造技術水平也隨著人們需求增加而不斷進化。建筑裝配式作為近代建造方式變革中的代表之一，其建造方式所帶來的簡化施工流程、節能環保、高性價比等特點使其逐步成為建造行業的主流方式，得到了美國、日本、新加坡等越來越多國家的關注和深入研究，發展日趨成熟并快速推廣。

1 裝配式建筑簡述

裝配式建筑是指預先于工廠中進行那些在傳統建造方式中需要大量現場作業的工作，再將建筑所需且在工廠預制加工完成的構件和配件(例如預制柱、預制梁、樓板、墻板、樓梯、陽臺等)運送到指定地點，最終通過標準的連接形式在現場裝配安裝而成的建筑。從材料形態上分，裝配式建筑主要分為預制裝配式混凝土結構建筑、裝配式鋼結構建筑、裝配式木結構建筑三大類。按照預制構件的形式和施工方法，裝配式建筑分為砌塊建筑、板材建筑、盒式建筑、骨架板材建筑和升板升層建筑等五個類型。

與傳統現澆混凝土方式建造的建筑相比，具有施工流程的差異性，節省施工作業時的優越性，具體以一座30層精裝修建筑為例，進行施工耗時對比情況(見表1)。

表1 兩種建設方式耗時對比

同時，裝配式建筑可節約鋼筋水泥20%～30%、節約木材80%，降低水消耗60%，在構件標準化、質量可控、建造難易度、現場施工效率、性價比、現場安全、節能環保、信息化程度等方面具有顯著的優勢。[1-8]其不足之處主要體現為構件運輸成本的提高、構件尺寸受限于工廠加工機械且在中高層建筑施工應用中有很大局限，并可能存在防火防潮抗震能力較弱的隱患。

2 裝配式建筑的發展現狀

2.1 國外裝配式建筑發展現狀

裝配式建筑在國外的應用已較為普及，占建成建筑中的比例較高。日本于1968年就提出了裝配式建筑的概念。1990年，推出了中高層裝配式建筑生產體系。日本裝配式建筑業從“追求數量”到“數量質量并重”再到“綜合品質提升”三個階段，經歷了標準化、多樣化、工業化到集約化、信息化的不斷完善和演變過程。從20世紀60—90年代，日本裝配式建筑占所有建筑比例從10%提升到28%左右?，F如今，日本裝配式建筑建造中多以預制裝配式混凝土PC結構為主，同時在多層建筑中采用大量鋼結構集成建筑和木結構建筑，占總建筑比例的90%。

美國裝配式建筑盛行于20世紀70年代。1976年，美國國會通過了《國家工業化住宅建造及安全法案》，同年開始由HUD(美國住宅與都市發展部)負責出臺一系列嚴格的行業規范標準，包括《聯邦裝配式住宅建設和安全標準(FAHCS)》等，并在如今又產生了包括現在，又出臺了美國土木工程師學會(ASCE)等協會的技術規范。美國房屋構件的專業化、規范化、商品化、系列化程度很高，并且性能完善、有很大通用性，現在的裝配式住宅也更加注重美觀、舒適性及個性化，用戶們可以根據需求來選購產品進行建設。[2]

新加坡裝配式建筑以剪力墻結構為主，2017年裝配率達到70%，大部分為塔式或板式混凝土多高層建筑，裝配式施工技術主要應用于組屋建設。該國擁有著三大特色的建筑，交織大樓、天空之城以及稱為“會呼吸的花園酒店”的皮克林賓樂雅酒店，均是采用預制構件建造完成的。

瑞典以90%的房屋為木結構建筑為主，是裝配式建筑的世界領先者。該國多達84%的瑞典獨立式住宅擁有預制構件，裝配式木結構產業鏈極其完整和發達，表2是2017年全球裝配式建筑市場規模情況。

表2 2017年全球裝配式建筑市場規模情況

2.2 國內裝配式建筑發展現狀

根據《中國裝配式建筑行業市場前瞻與投資規劃深度分析報告》數據顯示，截止2017年全球裝配式建筑市場規模達到了1 857億美元，市場增速保持在10%以上。這主要是由于中國裝配式市場的快速發展，圖1為2011—2017年中國裝配式建筑行業總產值統計情況。

圖1 2011—2017年中國裝配式建筑行業總產值統計情況

2.2.1 國內裝配式建筑發展

我國的裝配式建筑發展經歷了三大階段。

第一階段為20世紀50—80年代的學習和研究期。我國于五六十年代開始了對裝配式混凝土建筑設計及施工技術的研究，形成了一系列裝配式混凝土建筑體系。80年代初提出了“三化一改”方針，要求建筑實現設計標準化、構配件生產與工廠化、施工機械化以及進行墻體改造。

第二階段是20世紀80年代至2000年的探求期。1980年住房開始實行制度上的改革，經歷了試點售房、提租補貼和以售帶租等改革階段，住房建設規?？涨把该?，這個階段給我國建筑工廠化探索打下了基礎。

第三階段為2000年至今的集中快速發展期。裝配式建筑因其建造速度快、材料節能環保、性價比高、安全水平高等優點受到青睞。建筑企業如萬科、寶業集團等，進行了針對適用于我國國情的裝配式技術研究及生產，在全國各地不同地形地貌上進行試點裝配式建筑的建造，并先后取得一些成就。

2.2.2 國內裝配式建筑現狀

我國裝配式建筑開工面積由2015年的7 360萬m2增長到2019年的4.18億m3(占新建建筑面積的比例約為13.4%)，復合增速達55%。

2019年，重點推進地區(京津冀、長三角、珠三角三大城市群)新開工裝配式建筑占全國的比例為47.1%，積極推進地區(常住人口超過300萬的城市)和鼓勵推進地區(其余城市)新開工裝配式建筑占全國比例的總和為52.9%，裝配式建筑在東部發達地區繼續引領全國的發展。與此同時，其他省市也推進裝配式的發展。上海市2019年新開工裝配式建筑面積3 444萬m2，占該地區新建建筑比例的86.4%；北京市1 413萬m2，占比為26.9%；湖南省1 856萬m2，占比為26%；浙江省7 895萬m2，此為25.1%。江蘇、天津、江西等地裝配式建筑在新建建筑中占比均超過20%。

從圖2統計的近3年情況上來看，重點推進地區新開工裝配式建筑面積分別為7 511萬m2、13 538萬m2、19 678萬m2，占全國的比例分別為47.2%、46.8%、47.1%，這些地區裝配式建筑政策措施支持力度大，產業發展基本條件好，形成了良好的政策氣氛和市場環境。

圖2 近3年三類地區裝配式建筑新開工面積

再從圖3結構類型和圖4建設用途來看，我國還是重在建設裝配式混凝土結構建筑，并且多用于商品住房。

圖3 2019年裝配式建筑面積(按結構分類)

圖4 2019年裝配式建筑面積(按建筑用途分類)

3 我國裝配式建筑產業的不足

3.1 標準化程度低

建筑行業內適用于裝配式建筑的國家級規范、標準和圖集寥寥無幾，能夠查詢到的僅有15份，并且均為2017年及以前出臺，如設計圖集僅有2015年發布的《裝配式混凝土結構住宅建筑設計示例(剪力墻結構)》(15J939-1)；并且也沒有有效地覆蓋裝配式建筑的全部生產環節，只發布了一些推廣裝配式建筑的政府意見書，例如各地區《關于推進裝配式建筑發展的實施意見》《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》等，無法有效約束裝配式建筑的設計、生產、施工、驗收等環節的產品質量。再者，各地方政府相繼出臺有關裝配式建筑的政策，但幾乎每個地區都有自己對裝配式建筑的設計規程，基本上沒有統一標準?？偟膩碚f，現行的行業標準對裝配式建筑發展的促進作用非常有限。[4]

3.2 產業鏈不連續

在沒有完整的裝配式建筑建設規范的前提下，裝配式建筑的勘察設計、生產準備、現場施工、竣工驗收等環節也會缺乏標準，并且也會因為缺少適用的清單定額而難以實現概預算的過程。在勘察設計階段，由于裝配式技術的新穎，會存在企業對裝配式建筑的特點、技術、生產工藝等缺少足夠深入研究的情況，以至于設計產品不規范；在工廠生產預制構件的階段，會因為原材料缺少統一標準，難以保證裝配式預制構件的質量；在現場施工階段，施工單位對裝配式建筑的結構特點認識不足，施工時可能存在缺少對預制構件的連接節點處進行應有處理的情況方式，從而導致建筑成品質量很差。

3.3 專業人才不足

一方面，在工廠已經加工完成裝配式建筑構件的情況下，由于施工現場僅需工人進行放線定位、預制構件的安裝或少量現場制作的工作，從而會導致傳統建造方式中的工序，如綁鋼筋、支模板、澆筑混凝土等的減少，因而常見的工種，如鋼筋工、木工、混凝土工等的需求在裝配式建筑建造過程中急劇下降，相反具備裝配式施工技術的工人又比較稀缺。另一方面，BIM技術、3D打印技術、VR技術等新技術在裝配式建筑的初步設計、現場施工等過程中應用廣泛，但是又嚴重缺少掌握相關技術的專業人員。

4 提升裝配式建筑管理建設的思路

基于以上裝配式建筑行業存在的問題，本文提出了裝配式應當具備的管理思路。裝配式的管理應著手于設計、構件生產及運輸、施工等，提高技術水平和工程質量，促進建筑產業轉型升級。

4.1 設計管理

從事設計的企業應當積極運用BIM等新技術，推廣通用化、可視化、標準化、模擬化設計方式，實現對建筑工程設計和建設多方面、精細化的管理，以保證綠色建筑的產生。[5]例如，根據受力的不同，預制構件可分為豎向構件、水平構建及非受力構件，每一個構建的材料、形式等都要按照一定的標準執行。并且在高層建筑作業中應當采取2017年6月8日起由住房和城鄉建設部組織編制的標準，遵守編制頂層設計的“四個基礎、五個方向、六個原則”的特點。[6]

4.2 構件生產及運輸管理

在設計標準化的前提下，促進構件生產方完備產品種類和規格，促進規范化、專業化、系統化、信息化的生產，改進物流管理，合理進行組織配送，保證運輸道路平整，防止運輸不當導致的構件碰撞、變形，并規定運輸車應有固定構件及防撞等措施。

4.3 現場施工管理

4.3.1 施工人身安全管理

規定現場作業人進場必須佩戴帶有自己身份認證的安全帽，并在現場布置智能監控以實時檢查人們佩戴安全帽情況。在高空作業時，必須佩戴防護措施，還應有吊裝安全、用電安全、臨邊防護等管理。

4.3.2 吊裝安全管理

在吊裝裝配式構件的過程中，根據現場施工實際情況應當制定相應的安全管理措施。進行塔吊操作的工作人員必須配備相應的執照證明，進行操作時應當嚴格按照規范，并及時檢查設備的有效期，對設備進行按時檢修，而無證上崗、不遵守規范操作和機械逾期延用等情況都是禁止出現的。

4.3.3 預制構件的存放管理

預制構件的臨時堆放場地需在吊車作業范圍內且應避免放置于在吊車工視線盲區，應按吊裝順序、構件規格、品種以及構件所用樓號等進行分區配套擺放構件堆場，不同堆場之間應當設置寬度為0.8～1.2 m的通道，并做好相應的排水措施。

4.3.4 預制構件的裝配管理

進行連接的裝配式構件應有標準的連接方式，需要有相應的專業人員指導，防止產生因連接錯誤而導致的廢件。當然，設計、生產、施工的標準化必須建立在有行業規范標準的前提下，因此，國家應當建立完整覆蓋包擴設計、生產、施工、驗收等全過程規范體系，明確在不同環境下需要達到的建造質量、構件生產時所使用的原料標準、在施工時應當做好的一系列相關準備。

4.4 裝配式專業人才培養

BIM等技術的興起加速了建筑業的進化，解決了人們無法用圖紙直觀看出建筑的弊端，從而加速了整個工期的進程。高等院校應當順從市場需求，做到學校、企業、政府三方合作，推裝配式建筑設計進程、優化施工管理人才培養。由于技術的更新速度較快，在師資方面，學校應當聯合企業、政府定期進行培訓，以保證教師的專業知識的更新；在學生的專業培養方面，學校和老師可以定期邀請相關經驗豐富的施工企業中的專業人士或是資歷深的教授來給學生開專題講座，也應統籌安排專業基礎知識的學習、專業軟件和技術的實踐操作，并應當給予學生一定的時間到現場參與實踐學習。注重學生的實際操作培養，在不久的將來為企業輸送專業人才。

5 結論

裝配式的發展正如我們所見的一樣日新月異，截至目前，裝配式建筑成功的典例已經坐落于世界上諸多國家，具備諸多優勢和特點的裝配式建筑必將繼續發展，不斷升華，最終形成現代化建筑的一種全新模式?，F在的裝配式建筑還有它的不足之處，但是只要國家政府不斷地堅持探究下去，裝配式建筑必然會迎來更加輝煌的明天。