劉 凱,張英彤,段萬國,王 鑫,龔黎明
(1:中國建筑第八工程局有限公司上海分公司,上海 200082;2:吉林建筑科技學(xué)院市政與環(huán)境工程學(xué)院,吉林 長春 130114)
建筑業(yè)作為國家經(jīng)濟發(fā)展的主要支柱性行業(yè)[1],其穩(wěn)步持續(xù)發(fā)展對整個國家的進步至關(guān)重要[2]。裝配式建筑因其在節(jié)能環(huán)保、施工快捷、成本可控、安全耐久等方面突出的特點,已明確成為中國建筑業(yè)未來的發(fā)展方向[3]?,F(xiàn)階段正值國家推行裝配式建筑示范項目和示范基地的緊要關(guān)頭,2015年11月14日住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展綱要》中指出:2020年裝配式建筑應(yīng)占新開發(fā)建設(shè)項目的20%以上,加快裝配式建筑示范城市建設(shè),打造現(xiàn)代化住宅裝配式建筑PC產(chǎn)業(yè)基地[4]。隨著對裝配式建筑政策和規(guī)范的完善,技術(shù)措施的改進,裝配式建筑的優(yōu)勢更加凸顯,并保持快速穩(wěn)定發(fā)展[5]。傳統(tǒng)建造方式的弊端不僅有能源消耗巨大、建造效率低、資源浪費嚴(yán)重等現(xiàn)象,而且建筑質(zhì)量難以保證,對環(huán)境影響程度較大。
為加快裝配式建筑市場開展,國務(wù)院出臺的《關(guān)于大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見》中指出:為加快城鎮(zhèn)化建設(shè),發(fā)展綠色建筑,提高先進建造技術(shù);各地區(qū)需根據(jù)自身情況,因地制宜發(fā)展裝配式建筑,爭取到2025年裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%[6]。并根據(jù)城市發(fā)展水平在全國范圍劃分為“重點推進、積極推進、鼓勵推進”三類地區(qū),逐步推進裝配式建筑規(guī)模,“裝配式建筑2015—2020發(fā)展目標(biāo)分解”如圖1所示。
圖1 裝配式建筑2015—2020發(fā)展目標(biāo)分解
雖然我國大力推廣裝配式建筑,但由于各地區(qū)經(jīng)濟實力、支持政策、市場環(huán)境及認(rèn)知程度的不同,裝配式建筑在發(fā)展中也存在一些問題[7]。目前,國內(nèi)建設(shè)單位、構(gòu)件生產(chǎn)廠家及眾多施工單位開展裝配式建筑的舉措主要集中在技術(shù)層面,如構(gòu)件參數(shù)化設(shè)計、預(yù)制生產(chǎn)工藝、現(xiàn)場套筒灌漿技術(shù)及外墻板接縫處理等。但是在裝配式建筑項目實施過程中,更多的問題是由于管理層面的不完善所造成的,施工方式還未從現(xiàn)澆建筑的建造方式完全轉(zhuǎn)變[8]。一般來說,當(dāng)前國內(nèi)裝配式建筑的實施方法是以設(shè)計為導(dǎo)向,但設(shè)計單位在對裝配式建筑深化設(shè)計過程中未能充分考慮各類構(gòu)件生產(chǎn)條件、成品運輸?shù)跹b能力及現(xiàn)場各類部品、構(gòu)件的協(xié)調(diào)要求,以致于進入構(gòu)件生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝環(huán)節(jié)后,容易發(fā)生設(shè)計沖突和施工沖突,導(dǎo)致設(shè)計變更,進而導(dǎo)致構(gòu)件生產(chǎn)廠家和安裝現(xiàn)場的待工待料,影響工程進度和質(zhì)量,增加項目的整體成本[9]。
西方發(fā)達國家開展工業(yè)化建造之路較為領(lǐng)先。在眾多典型國家中:日本是最早實現(xiàn)將住宅在工廠中批量生產(chǎn)的國家,美國對于其裝配式住宅提出了舒適性、多樣性和個性化等要求,法國開創(chuàng)了工業(yè)化建筑的先河,并且眾多工業(yè)化程度較高的國家都已經(jīng)研發(fā)其裝配式建筑專用體系[10]。其中,國外典型國家裝配式建筑應(yīng)用情況見表1。
表1 國外裝配式建筑應(yīng)用情況
自2015年以來,我國裝配式建筑飛速發(fā)展。在傳統(tǒng)建造方式的基礎(chǔ)上逐步開展對多層、小高層辦公及住宅建筑的改進和創(chuàng)新,通過對裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件部品化生產(chǎn),將建造成本進一步壓縮,與傳統(tǒng)建造成本差別不大。截至2018年,全球裝配式建筑調(diào)查中美國、日本等國裝配式建筑滲透率均超過70%,相較于其他國家,我國滲透率為38.5%,仍有較大發(fā)展空間。2018年中國裝配式建筑滲透率與主要發(fā)達國家對比如圖2所示。
圖2 2018年中國裝配式建筑滲透率與主要發(fā)達國家對比
截至2019年,全球范圍內(nèi)裝配式建筑市場規(guī)模已達到2 468億美元,同期增長速度保持在15%以上,預(yù)計全球裝配式建筑市場規(guī)模將達到2 987億美元,其增長率達到21.3%。2011年—2020年全球裝配式建筑市場規(guī)模如圖3所示。
圖3 2011年—2020年全球裝配式建筑市場規(guī)模
隨著工業(yè)化程度地提高,裝配式建筑的優(yōu)勢愈發(fā)明顯,預(yù)計到2025年(如圖4所示),全球裝配式建筑市場規(guī)模將達到4 932億美元。
圖4 2019年—2025年全球裝配式建筑市場規(guī)模預(yù)測
截至2018年,亞洲地區(qū)裝配式建筑市場占全球市場的56%,歐洲市場占25.6%。對于我國裝配式建筑發(fā)展而言,雖然起步相對較晚,但是在國家政策支持下,自2013年以來,逐步進入快速發(fā)展階段。截止到2019年,中國裝配式建筑市場規(guī)模已經(jīng)攀升到全球比重的42.75%。2019年全球各地區(qū)裝配式建筑市場占比如圖5所示。
圖5 2019年全球各地區(qū)裝配式建筑市場占比(%)
美國自20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機,開始工業(yè)化建設(shè)之路,裝配式建筑體系因其節(jié)約能源、成本節(jié)約及工業(yè)化生產(chǎn)的特點與工業(yè)化建設(shè)不謀而合。2017年美國裝配式建筑市場規(guī)模達到380億美元,同期復(fù)合增率達到11.76%,后逐年上漲,增長率保持在10%以上。2019年市場規(guī)模達到475.8億美元,通過簡單測算,預(yù)計到2020年美國裝配式建筑市場規(guī)模將到達528.6億美元。2010年—2020年美國裝配式建筑市場規(guī)模變化如圖6所示。
圖6 2010年—2020年美國裝配式建筑市場規(guī)模
早在17世紀(jì)初,歐洲就開始了建筑工業(yè)化之路,是最早進行裝配式建筑工業(yè)化制造改進與創(chuàng)新的地區(qū)。2017年歐洲裝配式建筑市場規(guī)模達到500億美元,同期復(fù)合增率達到17.65%,后增長趨勢略有下降;2019年市場規(guī)模達到652.7億美元,預(yù)計到2020年歐洲裝配式建筑市場規(guī)模將到達716.8億美元。2010年—2020年歐洲裝配式建筑市場規(guī)模變化如圖7所示。
圖7 2010年—2020年歐洲裝配式建筑市場規(guī)模
在20世紀(jì)60年代日本在制定的第1個“新住宅建設(shè)5年計劃”中指出:新建住宅工業(yè)化率(日本住宅工業(yè)化率=裝配式住宅建設(shè)戶數(shù)/住宅建設(shè)總戶數(shù)×100%)需達到15%,此后的每個新住宅建設(shè)5年計劃都會做出新的目標(biāo)和改進措施。在其政府強有力的干預(yù)和支持下,日本的裝配式建筑得到飛速發(fā)展,充分提高了日本住宅工業(yè)化水平,為產(chǎn)業(yè)化住宅的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。
2018年日本裝配式建筑市場規(guī)模達到147.6億美元,同期復(fù)合增長率達到18.08%,后增長趨勢略有下降;2019年市場規(guī)模達到169.4億美元,預(yù)計到2020年日本裝配式建筑市場規(guī)模將到達190.3億美元。2010年—2020年歐洲裝配式建筑市場規(guī)模變化圖如圖8所示。
圖8 2010年—2020年日本裝配式建筑市場規(guī)模
自20世紀(jì)50年代,我國開始對裝配式建筑進行摸索,由于新中國剛剛成立,各項專業(yè)、技術(shù)比較落后,相對應(yīng)的裝配式建筑質(zhì)量問題較多,例如:屋面板密封防水效果不好、樓層板開裂、層間隔聲效果差,致使裝配式建筑的發(fā)展在很長時間內(nèi)處于停滯階段。進入90年代后,現(xiàn)澆混凝土技術(shù)迅速發(fā)展,以致于裝配式建筑陷入低谷,甚至徘徊在起步階段,我國裝配式建筑發(fā)展歷史見圖9。
圖9 我國裝配式建筑發(fā)展歷史
自2012年以來,隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,新型綠色建筑的快速升溫,加之勞動力成本增加,裝配式建筑進入快速發(fā)展階段。三十年來我國房屋建筑面積發(fā)展?fàn)顩r如圖10所示。
圖10 我國房屋建筑面積發(fā)展?fàn)顩r(m2)
自2015年裝配式建筑各項政策、辦法出臺,裝配式建筑行業(yè)急速升溫,2017年我國新建裝配式建筑面積達到1.54億m2,占2017年新開工房屋面積比例達8.4%,面積較2016年增長31.6%。2018年新建裝配式建筑面積達到1.7億m2,占2018年新開工房屋面積比例達11.5%。2011年—2019年新建裝配式建筑面積變化趨勢如圖11所示。
圖11 2011年—2019年新建裝配式建筑面積變化趨勢
1)政府推廣裝配式項目。①現(xiàn)在很多人都認(rèn)為裝配式建筑的質(zhì)量沒有保障,因此政府應(yīng)該進行相應(yīng)的宣傳,讓人們接受裝配式的樓房;②標(biāo)準(zhǔn)化對裝配式住房有著至關(guān)重要的影響,用企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)來要求市場顯然沒有公信力,所以政府要制定相關(guān)的規(guī)章制度;③裝配式還處在新型階段,因此,政府跟有關(guān)部門應(yīng)該加大對其補貼力度,讓裝配式住宅能更好的進行推廣。
2)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)優(yōu)勢-施工生產(chǎn)。①縮短工期:在預(yù)制外墻板安裝時就預(yù)留了安裝外窗用時要用的木磚,當(dāng)主體結(jié)構(gòu)封頂后便可以立即實現(xiàn)外圍封閉,在預(yù)制外墻和預(yù)制飄窗時便同時預(yù)制完成了保溫層及裝飾層,且預(yù)留了很多后期使用的孔洞,減少了裝飾工程施工中的開洞、安裝埋件、墻體開槽等;②降低工程造價,由于預(yù)制構(gòu)件都是由生產(chǎn)廠家集中預(yù)制,再運到項目工程現(xiàn)場,所以不管是預(yù)制件的生產(chǎn)還是施工工地現(xiàn)場的安裝都是流水式可復(fù)制的勞動過程,工人很容易施工,熟練程度高,從而提高工作效率,降低工程造價。
3)項目管理一體化-工程管理監(jiān)督。裝配式建筑施工技術(shù)相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工來說,技術(shù)要求更高,從設(shè)計、生產(chǎn)、到施工都有很高的要求,同時對項目的監(jiān)管也提出了高標(biāo)準(zhǔn)要求。讓監(jiān)管部門有新的挑戰(zhàn)。在整個生產(chǎn)過程中,要求監(jiān)管部門對規(guī)劃設(shè)計階段、構(gòu)件生產(chǎn)制造階段、營造施工階段、運營維護階段都有完備的管理標(biāo)準(zhǔn)、各個環(huán)節(jié)之間都沒漏洞,最終讓監(jiān)管體系日趨完善。
當(dāng)前我國正在以超高的速度進行著城鎮(zhèn)化的進程,建筑行業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展中扮演了支柱產(chǎn)業(yè)的角色,然而建筑行業(yè)存在多項弊端,包括過高的資源和能源消耗、高污染等,都是我們必須解決的問題,而發(fā)展裝配式建筑則是一個行之有效的解決辦法,也是對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的回應(yīng),對于整個社會的發(fā)展都有至關(guān)重要的意義。然而任何事物在發(fā)展初期都有各種困難,裝配式建筑在建設(shè)初期的投入需求較大,僅僅從短期投入來看,經(jīng)濟效益可能并不具備優(yōu)勢,但是從建筑的全壽命周期考慮,裝配式建筑因其在節(jié)能環(huán)保、施工快捷、成本可控、安全耐久等方面突出的特點,已明確成為中國建筑業(yè)未來的發(fā)展方向。