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          政策?技術?成本?什么才是裝配式建筑的核心競爭力

          發布時間:2021-08-27 09:56:32 來源:http://www.soundassembly.net 分類:行業資訊 次瀏覽


          原文發表在建筑學會室內設計分會會刊《室內設計》2020年 NO.006期,增加了配圖

          摘要:

          近幾年裝配式建筑在規模和類型上都取得了長足發展,但仍存在標準化程度低、增量成本等障礙。裝配式建筑的進一步發展除了要靠技術創新,還要靠降低成本,也要靠政策推動,最重要的是發展裝配式建筑的核心競爭力,也就是要大幅度提高裝配式建造的整體效率,實現裝配式建筑的全過程高效益。

          關鍵詞:

          裝配式建筑 標準化 增量成本 整體效益

           

             自2016年國家“大力發展裝配式建筑”以來,裝配式建筑已經取得了長足的發展。到2019年,全國裝配式建筑的建筑面積已經達到4億平方米,實施裝配式建筑的類型也從住宅擴展到了學校、醫院、辦公樓、商業等公共建筑。


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          圖1 通州副中心職工宿舍商業

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          圖2 通州副中心周轉房(北投·朗清園)


             裝配式建筑的四個系統——結構系統、外圍護系統、內裝修系統、設備和管線系統,這幾項技術也有不同的發展。其中,結構系統從混凝土剪力墻結構擴展到混凝土框架結構、鋼框架結構、箱式模塊結構、輕鋼結構、鋼混組合結構、木結構等;外圍護系統也從幕墻系統擴展到多種裝配式外墻,如預制混凝土外掛墻板、蒸壓加氣混凝土條板、GRC墻板、UHPC墻板、ECP墻板等新型外圍護墻體;設備和管線系統的裝配式理論和技術也有發展,并在一些項目上進行了試驗;當然,這幾年發展最快、成效最顯著的仍屬內裝修系統。裝配式內裝修已經在多個不同類型的建筑項目上得到成功應用,項目的規模也越來越大,裝配式裝修在質量和速度上,已經具備對傳統裝修的全面優勢。


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          圖3 通州副中心綜合物業樓



          ?   誠然,裝配式建筑的發展取得了不俗的成績,但是,還是要清醒地看到,裝配式建筑的發展仍然處于初級階段。


             首先,裝配式建筑的標準化程度普遍還比較低,這也反映了我國建筑工業化的真實水平。標準化是工業化的基礎,也是裝配式建筑的基礎,沒有標準化就難以實施裝配式建筑。標準化程度低,制約了裝配式建筑的發展。實現標準化,首先要設計標準化,不標準的設計對裝配式建筑的增量成本貢獻最大。當然,標準化不是千篇一律,而是在標準化上的多樣化??梢詮膬煞矫鎭硗苿訕藴驶?,一是標準化設計,即設計方法應采用標準化,這是根本;二是從部品部(構)件層面實施標準化。部(構)件的成本對標準化設計最敏感。以裝配式混凝土建筑為例,由于裝配式混凝土建筑在我國裝配式建筑的市場份額中占比最大,推動PC構件的標準化就顯得特別重要??紤]到豎向構件受建筑平面、建筑高度、不同地震區、建筑造型的影響很大,實施標準化難度較大,所以,應著力在項目層級推動標準化;而水平構件,主要包括樓板、樓梯等構件,荷載變化不大,受限較小,可以在地區或全國范圍內實行標準化和系列化。如能實現,對于推動裝配式混凝土建筑降低成本具有直接幫助。受益的不僅是建設項目,也會促進構件生產企業的專業化發展,并提高生產效益。所以,談標準化,要特別重視部(構)件的標準化。


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          圖4 通州副中心職工宿舍


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          圖5 燕?!ぐ贋臣覉@(百子灣公租房)



             其次,裝配式建造方式與傳統建造方式相比,仍然存在成本增量上的障礙,這也上發展裝配式建筑的一個最引人注目的問題。經過幾年的實踐,越來越多的人意識到,裝配式建筑的增量成本是一個客觀存在,并且是難以消除的。因此,僅從成本著眼,并不能解決問題。


             那么,裝配式建筑進一步發展的出路在哪里呢?是靠技術創新,還是靠壓低成本,亦或是靠政策強推?裝配式建筑的核心競爭力究竟是什么?


             讓我們先看看什么是裝配式建筑。按照國務院【2016】71號文的定義——“裝配式建筑是用預制部品部件在工地裝配而成的建筑”,“標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修、信息化管理、智能化應用”是裝配式建筑的六大特征。


             預制部品部件是裝配式建筑的基本構成元素,主要在工廠進行生產。與其他國家不同,我國實施裝配式建筑,特別重視部品部(構)件的工廠化生產。裝配式建筑的三項技術標準(裝配式混凝土建筑技術標準GB/T51231、裝配式鋼結構技術標準GB/T51232、裝配式木結構建筑技術標準GB/T51233),都有專門章節對工廠化生產進行規定。有了這些規定,建筑業就從這里跨出了半步,將制造業的因素引入到了裝配式建筑的建設全過程中。從此以后,無論是設計師還是施工人員,都不得不考慮部(構)件的生產問題了??梢哉f,由于部品部(構)件需要在“工廠”進行預制和生產,因此,裝配式建筑天然就具有了建筑業和制造業兩個行業的特征。


             其次,從建筑工業化的角度看,裝配式建筑本質上屬于建筑工業化的一種特殊類型。關于“建筑工業化”,1974年聯合國出版的《政府逐步實現建筑工業化的政策和措施指引》是這么定義的:“按照大工業生產方式改造建筑業,使之逐步從手工業生產轉向社會化大生產的過程。它的基本途徑是建筑標準化,構配件生產工廠化,施工機械化和組織管理科學化,并逐步采用現代科學技術的新成果,以提高勞動生產率,加快建設速度,降低工程成本,提高工程質量?!睆亩x來看,建筑工業化也對構配件(即部品、部件)提出在工廠進行生產。隨著工業制造技術的進步,也有在工地進行預制生產的案例。以國內建筑行業的實際情況,要想在工地現場進行預制生產,從技術、設備和人才三方面看,條件均不太具備。要想提高建筑部品部件的質理,還得回到工廠進行生產。從全國范圍看,目前,部品部(構)件的工廠化生產仍處于供應鏈搭建的初期,技術、產能、人才的積累還遠遠不夠,距達到穩定和成熟還有很長一段距離。


             第三,目前的裝配式建筑的生產方式,屬于規?;呐慷ㄖ?。從歷史上來看,不少人受汽車工業(福特T型車流水線)的影響,認為大批量重復生產會帶來低成本,主張采用標準化戶型,著名建筑師勒·柯布西耶是致力于推廣重復生產住宅的代表人物。當下在國內,也有不少類似的聲音。但由于大規模重復生產建筑與現在的市場化需求相悖,這種統一戶型的辦法根本行不通。斯蒂芬·基蘭和詹姆斯·廷伯萊克在《再造建筑——如何用制造業的方法改造建筑業》一書中明確提出,二戰之后,“建筑學最大的改變就是建造方式從批量生產變為批量定制”。國內的實踐也是這樣,現在裝配式建筑的開發建設也是以項目為單位,不同項目之間由于設計方案不同,難以實現跨項目的部品部(構)件(尤其是結構的豎向構件)的通用化,只能在項目內,盡可能地提高部(構)件的標準化程度,進行批量化的定制生產。


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          圖6 現代建筑大師——勒·柯布西埃(圖片來自百度圖片)


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          圖7 福特T型車(圖片來源自《DK汽車大百科》)


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          圖8 福特T型車生產線(圖片來源自百度圖片)



             綜上所述,在增量成本難以消解的情況下,裝配式建筑發展的根本出路還是在于要大幅度提高裝配式建造的整體效率。


             提高建筑的生產效率,還是有很大的空間的?,F有建筑的生產周期是非常長的,單位以年計,短則三五年、長則十余年;反觀汽車、輪船、飛機的生產,則是以月為單位進行規劃的。如果裝配式建筑的生產也能夠實現以月為單位進行計劃,那么裝配式建筑當下有限的增量成本(裝配式混凝土建筑增量成本約100~500元/平方米),就不是主要問題了。


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          圖9 模塊化總裝造船


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          圖10 總裝造船主要流程

          (根據王平 任南 潘燕華 葛世倫等《船舶集成制造管理理論與方法》繪制)



             如何提高裝配式建筑的整體效益呢?


             首先,要進行全過程、系統化的管理,以項目全生命期的整體效益最優為目標,合理選擇技術方案和管理模式。這就需要克服只考慮單個專業、只考慮本階段(設計或施工)問題的慣性思維,全面考慮設計、生產和施工之間的關系,選擇前后匹配的技術方案和組織管理方案,并為項目實施中的變化留有調整空間,以規避項目過程中的風險。


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          圖11 裝配式建筑多線程同步設計


                 其次,應向制造業學習,借鑒其成熟的理論和方法,形成裝配式建筑的整體思路,提升裝配式建筑的效率。從經濟角度看,生產一棟建筑,與生產其他工業品的原理是相通的,總工作量不會因為生產場所的不同而產生根本的變化,但因為生產場所和人員的不同,會導致生產的效率發生很大的差異,生產的成本也會大不相同。工廠生產的效率無疑要比現場生產的效率高得多,損耗也要少得多,質量和成本也更有優勢。所以,將工作量從工地向工廠進行轉移,是裝配式建筑進一步發展的必然趨勢。因此,部品部(構)件會更加集成化、大型化。當前的船舶制造與裝配式建筑的生產具有很大的相似性,也是兼具制造與建造兩方面特征的生產方式,船舶行業采用的集成制造、精益制造、并行工程、成組制造等理論和方法也為裝配式建筑的發展提供有益的借鑒。


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          圖12 船舶生產制造作業主流程

          (根據王平 任南 潘燕華 葛世倫等《船舶集成制造管理理論與方法》繪制)


                 

             第三,裝配式建筑生產的規?;慷ㄖ颇J?,要求部品部(構)件的生產制造企業要具備較強的“柔性生產”能力。對裝配式建筑部(構)件的工廠來說,信息化是基礎,智慧化是趨勢,少人化是方向。


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          圖13 裝配式內裝板材自動化生產線


            國家在2016年提出,用十年時間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%。到現在時間接近過半,回顧一下,可以說裝配式建筑的前半場的發展,政策推動所起的作用也許更大些。從今往后,裝配式建筑的發展進入后半場,裝配式建筑要以自身的效率優勢和質量優勢去開拓市場,這也是裝配式建筑需要大力培育的核心競爭力。



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