1956年国务院颁布《关于加强和发展建筑工业的决定》以适应工业建筑规模化建设需求,1995年国家发布《建筑工业化发展纲要》以适应大规模住宅建设需求,2013年国家出台《绿色建筑行动方案》,我国建筑工业化发展经过了三个重要发展阶段。2014年国务院颁布《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》,提出了“转变建筑业发展方式,推动建筑产业现代化”的发展目标;2015全国住房城乡建设工作会议将“加快建筑业改革发展步伐、推动装配式建筑取得突破性进展”作为2016年重点工作。
1956年国务院颁布《关于加强和发展建筑工业的决定》以适应工业建筑规模化建设需求,1995年国家发布《建筑工业化发展纲要》以适应大规模住宅建设需求,2013年国家出台《绿色建筑行动方案》,我国建筑工业化发展经过了三个重要发展阶段。2014年国务院颁布《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》,提出了“转变建筑业发展方式,推动建筑产业现代化”的发展目标;2015全国住房城乡建设工作会议将“加快建筑业改革发展步伐、推动装配式建筑取得突破性进展”作为2016年重点工作。
显然,国家层面对我国建筑工业化和装配式建筑的概念界定和提出时间表明了不同时期建筑业面临的问题不同,着力点也不同。我国正处于建筑工业化转型发展的关键时期,建筑工业化面临的重大问题已不是简单意义的规模化建设需求,而是应对劳动力数量下降、用工成本增加、建筑品质要求提高、环境与资源承载力可持续发展压力加大的问题。
装配式建筑推广迎挑战
当前,产能过剩、结构转型、气候变化和绿色发展均对我国建筑业发展提出了新的挑战。质量、工期、成本以及政策、技术、人才是整个建筑业发展不变的目标和约束条件。因此,研究发展现状,理清发展思路,做好顶层设计显得尤为重要。为此,中国房协委托国家住宅与居住环境工程技术研究中心牵头针对高层住宅建筑工业化技术体系和部品产业链现状开展调研。
由于剪力墙结构在高层住宅室内空间内无梁、柱外露等特点,适应居住功能要求,因此比装配式混凝土框架结构得到广泛认可,在北京、上海、深圳等诸多大城市中均有较大规模的应用。支撑装配整体式剪力墙结构发展的关键技术为预制构件可靠的连接技术和“等同现浇”的设计概念。我国通过引进欧美、日本等国家的先进技术并不断地消化、吸收,形成了预制剪力墙水平接缝竖向钢筋套筒灌浆和浆锚搭接等钢筋连接技术,这是影响结构安全的关键技术。
调研显示工厂生产的构件质量和精度很高,但现场装配质量尤其是竖向钢筋连接与灌浆质量令人担忧。技术工人严重缺乏导致部分现场装配的连接节点质量和可靠性不高。施工质量还无法完全实现装配整体式剪力墙结构的“等同现浇”设计原则,而我国大部分城市均属于抗震设防地区,会给建筑抗震性能留下安全隐患。
值得注意的是,日本与美国没有把装配整体式剪力墙结构应用于高层及超高层住宅,原因是他们的住宅形态多以house和多层集合住宅为主,国情差异巨大。调查统计中还发现,目前装配整体式剪力墙结构平均造价高出传统建造方式的10%-15%,也是影响装配式高层住宅应用规模的客观因素。
当下预制构件生产基本处于“自产自销、定制生产”状态,产量平均不到产能的20%。政府在推行预制装配式建筑时缺乏完整的技术路径规划和工业化通用建筑体系,是造成产能严重浪费的因素之一。因此,在我国发展预制装配式建筑一定要从通用体系构建、建筑质量控制和技术工人资源的匹配度出发,在路径顶层设计,市场机制建立方面发挥引导作用,避免僵硬的预制率指标误导建筑工业化的发展方向。
装配式建筑内涵明晰化
今年的政府工作报告中提出,“积极推广绿色建筑和建材,大力发展钢结构和装配式建筑,提高建筑工程标准和质量”;《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》要求,“力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%,积极稳妥推广钢结构建筑。在具备条件的地方,倡导发展现代木结构建筑”。
梳理目前的政策和技术语境,政府倡导的“装配式建筑”是指采用工厂预制混凝土构件在工地装配而成的建筑。这属于是狭义的概念,其特征是大量的混凝土建筑部品由预制厂生产;现场装配取代现场现浇;推行建筑、装修一体化设计与施工;采用标准化设计和信息化管理;符合绿色施工的要求等等。但预制构件仍不能避免大量的现浇连接节点。
从调研成果看,我国更应重视广义的“装配式建筑”。建筑形式可以包括砌块建筑、板式建筑和模块建筑等;结构类型包括混凝土结构、钢结构、竹木结构和砌体结构等;装配对象包括围护结构、内隔墙、设备系统等。尤其是部品部件标准化与机电设备系统集成也应是广义装配式建筑的重要组成部分。调研的另一个重要成果是,基于混凝土泵送技术和机械化模板系统的现浇混凝土结构体系,装配式模板体系,针对超高层建筑核心筒的整体顶升工作平台及模架体系等也是实现建筑工业化的途径,特别是面向高层住宅整体现浇的“空中造楼机”技术,值得行业关注。
“空中造楼机”凸显互补优势
2013年,住宅科技产业技术创新战略联盟组织十多家产业链技术企业开展了“北京市公租房标准化产品设计示范建造与空中造楼机成套机械装备研发”的重大课题。“空中造楼机”模拟一座现代化的移动造楼工厂。由于装备标准化率〉95%,因此可在不同工地间转移,实现重复和循环建造。
“空中造楼机”建造技术与装配式建筑技术一样,符合“工程质量可控、建安成本可控、建造周期可控和减少建筑垃圾排放”的建筑工业化目标,满足绿色建造节地、节能、降噪、减少建筑扬尘的要求。
相同的是:预制和现浇都需要格构钢筋楼承板或混凝土叠合板、楼梯、预制隔墙、钢筋网等在工厂生产。区别的是:“空中造楼机”沿建筑高度方向运动,通过造楼机建造平台实现剪力墙的现场浇筑。在整栋建筑建造完成后,“空中造楼机”在不同工地间转移重复使用。而预制构件厂不能移动。
显然,“空中造楼机”现浇体系,符合混凝土材料的基本特性,能够生产出抗震性能好、性价比高、适应高层住宅市场需求的高质量产品,符合国家现行钢筋混凝土设计验收规范,符合绿色施工要求。“空中造楼机”技术适宜建造80-180m高层住宅,与PC(即预制装配混凝土结构)技术的适用高度形成互补,将在大中城市棚户区改造中发挥更大优势。
创新助力建筑业转型升级
从“空中造楼机”的理念提出到2.0版的设备面世,前后经历了8年时间。对探讨我国建筑工业化发展路径具有重要启示意义。就国家政策层面,我个人认为,绿色建筑是实现建筑业绿色发展的载体,建筑工业化是实现绿色建筑的手段,而装配式建筑只是建筑工业化的路径之一,今天的装配式建筑是狭义的装配式建筑。
“空中造楼机”的创新研发给建筑工业化发展路径和建筑业转型升级带来更多的思考和启示。通过产业链联合创新改变今天的建筑业“包工头”思维,包括碎片化政府管理、碎片化工程服务和单专业技术路径,推行模数化、少规格、多组合、规模化的建筑工业化理念,开发以机器换人工的质量控制技术。
通过工业化、标准化、信息化,实现建筑业与制造业、服务业和信息业之间的产业融合,转型传统建筑业和制造业,形成面向终端用户的成品交付模式的现代建筑服务业,部分消化钢铁等过剩产能,对接中国制造2025。通过产业转型、能源价格、污染偿还的市场规则和倒逼机制引导建筑工业化与住宅产业化、绿色建筑与生态城市的发展进程,并将安全、健康和绿色作为建筑的关键性能指标。
通过“成品住房”交付模式,从供给侧改革和需求侧引导两方面,建立住宅产品单一责任主体负责制,优化企业结构和业务链条,打造集开发、设计、生产、施工、安装、运维于一体的住宅工业化集团,从而销售成品住房而不是中间产品。同时,利用“互联网+”理念,促进“成品住房”产品生产与售后服务模式创新,建立部品部件生产与流通体系,专业化维修服务,实现“像造汽车一样建造房子”。