近年来,随着我国建筑行业的快速发展、国家政策的大力推进及引导,各地政府纷纷响应,积极落实发展装配式建筑。装配式建筑逐渐进入规模化发展阶段,呈现出欣欣向荣的发展态势。装配式建筑在我国经历了怎样的发展变迁?其现状与发展趋势如何?现阶段装配式建筑在落地时存在哪些问题?在各阶段有哪些管控要点?本文将针对上述问题做简要分析。
近年来,随着我国建筑行业的快速发展、国家政策的大力推进及引导,各地政府纷纷响应,积极落实发展装配式建筑。装配式建筑逐渐进入规模化发展阶段,呈现出欣欣向荣的发展态势。
装配式建筑在我国经历了怎样的发展变迁?其现状与发展趋势如何?现阶段装配式建筑在落地时存在哪些问题?在各阶段有哪些管控要点?本文将针对上述问题做简要分析。
装配式建筑是指运用现代工业手段和现代工业组织,对住宅工业化生产各个阶段的各个生产要素通过技术手段集成和系统整合完成建筑物的建造过程。本文所述主要包括装配式建筑的以下两种形式:
上世纪50年代,我国走上了学习苏联建设社会主义的道路,并对其经济建设的经验展开了全方位、多领域的学习,全面学习对标苏联的工业化、标准化等,并大力引进苏联专家、技术。装配式建筑的研究也得益该阶段的对标建设,实现了“0”到“1”的转变。
1956年5月,国务院发布的《关于加强和发展建筑工业的决定》中提出:“重点工程,即重要的工业厂房、矿井、电站、大的桥梁、隧道、水工建筑等工程的建筑,必须积极地提高工厂化施工的程度,积极采用工厂预制装配式结构和配件……”但因处于计划经济之下,行业市场化程度、行业技术水平较低,导致建筑工业化水平和装配式建筑的发展几乎处于停滞状态。直到2010年,国内的装配式建筑仍处于缓慢发展及技术研究阶段。
2015年末,国家发布《工业化建筑评价标准》,2016年9月27日国务院出台《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》,对大力发展装配式建筑和钢结构重点区域、未来装配式建筑占比新建筑目标、重点发展城市进行明确。明确规定2020年装配式建筑占新建建筑的比例20%以上,到2025年装配式建筑占新建筑的比例50%以上。
2016年2月,国务院颁发《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》,标志着国家正式将推广装配式建筑提升到国家发展战略的高度。《意见》强调我国须大力推广装配式建筑,建设国家级装配式生产基地;加快政策支持力度,力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达30%。
2018年2月,住建部在《装配式建筑评价标准》中提出,评价项目还要满足主体结构竖向构件中预制部品部件的应用比例不低于35%的要求时,才可进行装配式建筑等级评价。
在政策要求及引导下,未来装配式建筑预制率将显著提升,市场将获得突破性增长。据住建部、国家统计局对2015-2020年装配式市场规模的统计,相关研究机构预计2025年PC构件市场规模将超过1000亿元。
△ 2015-2025年中国PC构件制品市场规模统计
过去几十年,现浇混凝土式的建筑模式受益于我国丰富且廉价的劳动力资源而得到广泛发展。但随着人口红利的逐渐消失,劳动力成本快速攀升及建筑工人持续流失,这一模式已难以为继。
据“十四五”(2021年-2025年)规划,到2025年,我国常住人口城镇化率要达到65%,但这一目标仅仅是接近5年前中高收入国家就已经达到的平均水平,可以预见,未来中国城镇化率还将继续攀升。因此,人口红利弱化将加速传统建筑业向建筑工业化升级,通过劳动力质量提升进行弥补。
随着建筑业从业人口增速下降,供需失衡促使劳动力成本逐年上升,将大大缩减装配式建筑的成本劣势,而建筑工人的长期短缺也将促进建筑生产方式的变更,高度机械化、人力成本占比低的建筑工业化,相较于劳动力密集型的现浇式建筑模式将具有明显优势。如年产能120万平方米的叠合楼板专业工厂的生产线上不到10个工人,而传统的手工作业生产相同数量楼板需要200多个工人;一栋30层的建筑,使用装配式建造模式只需要12个工人工作180天,与传统施工相比工效至少提升30%。
降本增效是装配式建筑企业发展的目的与重要突破口,而当前装配式建筑成本较高的主要原因是标准化、规模化不够。因此,标准化、规模化将成为解决制约装配式建筑未来发展的最有效途径。
据住房和城乡建设部住宅产业化促进中心对某项目的测算,仅为一栋楼生产构件,出厂价格3344元/m?;而为较大规模的项目供应高标准化程度的构件,出厂价格可降低至2563元/m?,两者差额近780元/m?。假定其他条件不变,年产能15万立方米的生产线负荷为18%时,预制构件平均售价为3200元/m?方可达到盈利,而当实现80%产能时,预制构件的盈亏平衡均价仅1640元/m?。
受国家政策引导和我国产业结构影响,预制混凝土(PC)结构和钢结构将因政策、实用性、安全性等因素成为行业的主流的技术模式。其中,PC构件成本优势明显,适合量大面广的多层、小高层办公楼、住宅建筑;而钢结构抗震性良好、防水节点处理简单并且效果好,更加适合于大体积及超高层装配式建筑的运用。
借鉴发达国家装配式建筑的发展经验及历程,结合国家2025新一轮科技革命和产业变革背景,诸如产业链有机集成、并行装配工程、低能耗预制、绿色化装配、机器人建造、网络化建造和虚拟选购装配等新概念和新模式不断涌现,装配式建筑的建造系统与产业体系必将超越现有企业模式与工业形式的范畴,从封闭体系走向开放的标准化体系。
此外,装配式建筑既是主体结构的工业化,也是内装修部品的产业化。装配式建筑对剔凿的容忍度非常低,所有的管线、开关,必须在设计阶段全部设计好。竣备验收后,户内的装修也应该完成。预制墙板是结构最薄弱的点,是灌浆套筒的位置,一但破坏,整栋建筑的安全就会出问题。目前,装配式建筑的模块式结构设计发展相对较快,而与其相关的内部装修未能成为互为依托的关系,可以预见,未来全屋装修也将成为装配式住宅的发展趋势之一。
理论上看,在建筑工人日益缺失的趋势下,装配式建筑相较于传统现浇技术在工期控制、质量管控、安全文明方面存在较多明显优势,并能大幅度降低对建筑工人的依赖。但实际上,装配式建筑在落地中仍存在许多亟需解决的问题,其工程质量及管控也逐渐引起业内重视。
装配式是实现建筑工业化的重要手段,构件在工厂实行高效率的产业化标准化生产。但在实际操作中,地产公司在选择装配式时,迫于勾地条件等多种因素,在企业产品标准化建设中未充分消化装配式,导致PC构件非标化、多样化。
行业内卷迫使地产公司生存压力骤加,快周转被各地产商视为救命稻草,“拿地即开工”成为标配。
建筑设计、装配式式深化、全屋装修被割裂为不同阶段产物,直接导致的结果便是建筑设计为开工而设、认为装修是内部事,装配式深化及生产目的是赶进度,装修不谈建筑体系。于是PC拆分问题、全工种配合(比如精装、电器孔位)问题,施工工艺问题(铝模、爬架工艺、运输与吊装的配合,连接节点的考虑)以及外部防水(窗台、竖向及不同材质连接部位)均为该阶段极易出现的体系及系统问题。
高精度是装配式建筑对生产及施工的基本要求,目前国内装配式产业仍处发展阶段,由于产业配套不够成熟、熟练技术工种、管理人才短缺,再加上结构设计水平参差不齐,施工这关的“标尺与镜子”,能让前端这些弊端显露无遗。
首先是精度问题,PC构件的连接配件精度不足、节点大样深度不够,PC构件尺寸偏差过大导致施工现场大量切割打凿;其次是专业间配合困难,ALC墙板与难以进行横向管道的预埋,叠合板的预留筋会导致梁筋绑扎困难,其连接的现浇层较薄(60mm+80mm)预埋的管线极易造成后浇叠合层的空鼓并影响连接的强度;三是由于行业内熟练技术工种缺乏,多数项目普遍存在现场灌浆,防渗漏等节点处理不到位导致后期开裂渗漏等问题;四是由于施工方案的考虑不足,现场施工场地受限,在PC构件转运、安装时经常出现磕碰而损坏构件,从而影响主体进度及安装质量。
装配式建筑本质上是建筑工业化,所以生产方式应从传统手工作坊向一体化的制造业转变。体现工业化的体系,需从设计、生产、安装、运维直到项目全周期的拆除再循环;体现一个整体的概念,即装配式建筑整体性的全专业、全过程的各阶段管控要点。在项目建设过程中,装配式建筑的质量管控可分为产品标准化与设计阶段、生产与运输阶段、施工安装阶段三个阶段进行管控。
装配式建筑推广的目的是提高效率、提高建筑品质、减低生产能耗、减少对建筑工人的依赖。
产品标准化即预留装配式的接驳口,将产品的标准建立在模块化的基础上,将楼栋分解成模块化户型、户型根据功能划分成部件体系。
比如说拆成卫生间、厨房,再接着拆成单一空间模块,比如说卫生间里面拆成管井,还有淋浴、马桶、洗手盆、洗衣机四件套。把这些内装部品从空间剥离出来以后形成部品模块,按照它们的不同属性去分类,最后形成墙、顶、地、门窗、厨房、卫生间、家具、设备、管线这9大部品体系。
而设计过程就是把装配式构件组合成部件,并由部件组合成户型,实现产品标准化与设计的无缝连接,以全屋理念进行标准化建设及开展建筑设计。
在设计方案、结构体系与装配式建筑的配合搭接中,仍需考虑他们之间的配合及各自的管控要点。
装配式建筑质量受多方面影响,预制构件质量直接决定装配效果及成品质量。生产人员的专业知识、操作检验、制作工序过程品控及预制构件系统性检验是构件质量在出厂前的重要影响因素。因此,加强和提升上述方面,可提升构件质量与产品合格率。
预制构件运输前需根据施工项目进度要求、构件数量、尺寸等实际情况制订专门的运输方案,选择合理的运输车辆、起重设备等。
在PC构件的安装过程,主要采用湿式套筒连接,即通过坐浆—注浆方式进行连接。注浆的饱满度、连接的尺寸偏差或者构件错安将是安装阶段关键的质量控制点。在生产及建安阶段,须从构件制作、运输、堆放、吊装,灌浆质量,预留钢筋定位,斜撑安装的质量及防水、防裂等方面进行质量控制。
从传统现浇建筑到装配式建筑,人口红利的逐渐消失及政府的调节是其转变背后的无形力量。先于市场而行的产业新转变,也体现出建筑人的主动求变。未来,装配式建筑将逐渐取代原有模式,成为主流趋势,只有顺应市场大势,先行求变才能赶上时代趋势。