产业观察|走近蓝海 —— 装配式引领的建筑产业革命

华夏幸福产业研究院 2019-06-10

建筑装配式建筑装配式结构

3563 字丨阅读本文需 13 分钟

图1 装配式建筑——像搭积木一样建造房子


忽如一夜春风来,随着近年来国家层面大力推广,装配式建筑加快发展。目前全国已有30个省市相继出台了指导意见和配套措施。刚刚竣工的雄安新区第一标——市民服务中心也全部采用了装配式建筑的施工方式,8栋建筑总面积36000平方米,封顶仅仅用了1000个小时,引起行业内外极大关注。一个万亿级的蓝海产业已经越来越近……


1.什么是装配式建筑?

装配式建筑是指用预制构件部品在施工现场装配而成的建筑,主要包含两部分:部品工厂化生产和现场装配式施工。同时,装配式建筑也对房屋建造的各个环节也提出了新的要求,包括集成化设计、工业化生产、装配化施工和一体化装修等,涉及领域包括建筑设计、BIM(Building Information Modeling,指建筑信息模型)、钢结构、混凝土、装修设计、新型建筑装修材料等。



可以更形象的说明,装配式建筑类似于“搭积木”。在传统施工中,需要将钢筋、混凝土等材料运至施工现场浇筑;而“装配式”施工则是把梁、柱、墙板、阳台、楼梯等部件部品甚至是内部装修材料,也就是“积木”在工厂里预先生产好,运到工地后简单快速地组合、连接、安装。


图2 装配式建筑动画示意


 2 .为什么装配式建筑会被追捧?

——施工过程实现3大可控:一是质量可控,解决了传统施工建筑的不隔音、不隔热、精度差等质量问题;二是进度可控,施工周期是传统建筑的1/3左右;三是成本可控,用人少、流程优、综合成本低。

 

——施工工艺实现5大变革:一是手工到机械的变革;二是工地到工厂的变革;三是浇筑到总装的变革;四是农民工到产业工人的变革;五是建筑工人到技术工人的变革。

 

——真正实现“五节约一环保”:一是节水80%;二是节能70%;三是节时70%;四是节材20%;五是节地20%;六是低碳环保。


▲装配式建筑与传统建筑相比管理先进,工期大为缩短。

▲装配式与传统建筑比较,施工现场更加整洁。

▲装配式建筑保温板夹在两层混凝土板之间,施工及使用更加安全。

▲装配式建筑管线在工厂内预埋实现部品化装修,施工效率更高。


3.国外经典案例

项目名称:美国纽约帝国大厦

建设日期:1930—1931年

项目概况:曾为世界第一高大楼和纽约市的标志性建筑,建成于西方经济危机时期,成为美国经济复苏的象征,如今仍然和自由女神像一起成为纽约的标志。帝国大厦共有102层,高443.5米,由Shreeve,Lamb & Harmon建筑公司设计。采用预制钢结构现场组装等装配式建筑施工方案,只用了410天即建成,提前5个月启用,资金上比预计的 5000万美元减少了10%,被美国土木工程师学会(ASCE)评价为现代世界七大工程奇迹之一。


图3 装配式施工的美国纽约帝国大厦


 4.装配式建筑主要技术

以PC构件制作为例,装配式建筑材料准备工艺如下:

(1)制作不同大小、形状的PC钢模具

(2)机械制作PC内钢筋笼

(3)预先铺设石材、面砖等饰面材料

(4)再放入事先已绑扎好的钢筋、各类预埋件

(5)经过加工厂、总包、监理隐蔽验收后浇筑混凝土

(6)混凝土蒸汽养护,蒸汽养护6—9小时候,混凝土强度达到70%后脱模

(7)检查合格后编码按工地的进度装车运送到工地

 

现场建筑整体装配阶段工艺如下:

(1)安装外墙板(三明治夹心保温板)

(2)墙板连接件安装、板缝处理

(3)叠合梁安装,接口锚接

(4)内墙板安装,接口锚接

(5)柱、剪力墙钢筋绑扎

(6)电梯井道内模板安装

(7)剪力墙、柱模板安装

(8)墙、柱浇筑混凝土


5.市场增量有多少?

2016年,国家对建筑行业的转型发展提出了具体要求,使“装配式建筑”上升到了国家战略层面。中央和国务院印发了《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》,明确了要大力推广装配式建筑,建设国家级装配式建筑生产基地,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%。

 

装配式建筑是集成实现绿色建筑的最主要的方式,住房和城乡建设部印发的《中国绿色建筑行业发展“十三五”规划》进一步强调,随着“十三五”规划政府提出60%的城镇化目标以及2020年30%的新建绿色建筑覆盖率,绿色建筑面积的增速将保持30%以上。

2011年,我国装配式建筑行业市场规模为28.8亿元;到2016年已达到3363亿元,装配式建筑面积10000万平方米,6年间增长了117倍。统计数据显示,当前我国装配式建筑占新建建筑面积仅为3%左右,我国装配式建筑处于发展初期,蕴含着巨大的发展潜力。


图4 2011-2016年我国装配式建筑行业市场规模


未来十年内装配式建筑将占新建建筑面积30%,新增房地产需求较多的地区也是装配式建筑推进力度较大的地区。以现有的装配式建筑平均价格计算,2025年的市场规模将达到47000亿以上。


6.各地提出了什么样的发展目标?

北京:到2018年,实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到20%以上;到2020年,实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%以上。以下三类项目全部采用装配式建筑:

(1)北京市保障性住房和政府投资的新建建筑。

(2)通过招拍挂方式取得城六区和通州区地上建筑规模5万平方米以上国有土地使用权的商品房开发项目。

(3)在其他区取得地上建筑规模10万平方米以上国有土地使用权的商品房开发项目。

 

上海:以土地源头实行“两个强制比率”,即2015 年在供地面积总量中落实装配式建筑的建筑面积比例不少于50%;2016年外环线以内符合条件的新建民用建筑全部采用装配式建筑,外环线以外超过50%;2017年起外环以外在50%基础上逐年增加。

 

此外,广东、湖北、山东、四川、河北、安徽、福建、河南、陕西、海南、吉林、贵州、云南、江苏、浙江、湖南、甘肃、山西等省均提出,到2020年,全省装配式建筑占新建建筑比例将达到30%以上。


7.行业发展存在哪些痛点?

一是政策支持力度不够。虽然政府近年来大力推进装配式建筑,设立了一些试点城市和产业基地,但有些政策并不利于装配式结构体系的推广。由于PC(预制混凝土)构件厂所生产的构件被视为商品,要征收17%的增值税,而其他建筑材料只按4%税率征收。另外,装配式部品从设计、生产及施工仍有诸多规定限制了装配式建筑的发展,尚需整合协调。

 

二是装配式技术标准体系缺乏。完整的混凝土预制装配技术标准体系没有形成,从建筑的设计、生产、施工、验收环节都缺乏标准,市场上没有适用于装配式施工的建筑标准定额可供参考,也缺乏能够熟练掌握装配式技术的施工单位。技术体系的不成熟阻碍了装配式建筑的发展,我国的装配式建筑部品标准数量远远达不到发达国家的水平。

 

三是产业管理不完善。混凝土预制装配建筑产品项目的实施,需要设计、生产、施工、后期维护等环节。国内只有少数企业拥有优质建筑预制构件生产能力,上下游产业链不完善,装配式建筑生产过程包括建筑产品的前期研发设计,到中期施工和后期运营维护,其中涉及的企业包括业主、设计单位、构件生产工厂、施工单位等,上下游企业仍没有形成一条完整的产业链。

 

四是装配式建筑工程成本较高。造成预制构件价格较高的主要原因是构件生产基地建设一次性投资大,构件摊销费高。装配式结构体系对比传统结构体系在成本上有一定增加,根据测算,混凝土预制装配技术增加建设成本约300—500元/平方米。


8.反对者的担忧是什么?

最近有反对者在网上发表了《让装配式建筑去死吧》的文章,指出装配式建筑造价高、施工困难,而且结构安全隐患;混凝土结构不是搭积木,构件之间的节点连接非常关键,结构设计上达不到“强节点强锚固”的要求;以目前的技术,混凝土结构的楼梯和低层建筑可以使用装配式建筑,坚向构件和高层建筑肯定不行,并呼吁让装配式建筑去死吧。

 

与此同时,网上也掀起了大量反驳上述观点的文章。一般来讲,新出现的颠覆固有模式的新技术一定会出现大量反对声音。如果我们仔细研究装配式建筑的国家标准,就不会轻易得出这样的否定结论。按照装配式建筑三个国家标准(混凝土、钢结构和木结构)条文说明:装配式建筑是一个系统工程,是将预制部品部件通过模数协调、模块结合、接口连接、节点构造和施工方法等用装配式集成的方法,在工地高效、可靠装配并做到建筑围护、主体结构、机电装修一体化的建筑。因此只要严格执行国家相关标准,就不会存在所说的节点连接问题和安全隐患。


9.未来发展方向

装配式建筑不是新事物,大自然中连鸟类都可以用树枝和草搭出结实的装配式建筑——鸟窝。南美洲有一种园丁鸟,会用树枝盖一座带有庭院的鸟窝。

▲用树枝搭建的鸟巢可以说是“装配式建筑”的源头。


装配式建筑是现代中国工业化、规模化发展的必然,也是建筑产业升级、淘汰落后产能、提升建筑质量的必然。行业生态由此得到了调整与优化,大型的建造全产业链企业将会越来越多。

 

同时,建筑企业要统筹建筑结构、机电设备、部品部件、装配施工、装饰装修,推行装配式建筑一体化集成设计。进一步提高绿色建材在装配式建筑中的应用比例。开发应用品质优良、节能环保、功能良好的新型建筑材料,并加快推进绿色建材评价。鼓励装饰与保温隔热材料一体化应用,推广应用高性能节能门窗。

 

装配式建筑不仅仅是建筑方式的革命,同时也对新型建筑材料提出了更高的要求,通过大量绿色新型建筑材料应用以及电子信息技术融合,未来有四个重要发展方向:


一、装配式建筑方式促进了更多新型绿色建材的发展应用;

二、装配式建筑对通用构件的普适性和标准化提出的新的要求;

三、装配式建筑对BIM技术和射频识别技术在设计、生产、运输和组装提出了新的应用需求支撑;

四、以智能家居牵引,装配式建筑将向建筑智能化解决方案发展,演进成为智能装配式建筑产业(IAB—Intelligent assembly building)。


▲雄安市民服务中心采用具有可拆卸、可循环的模块装配式建筑新技术。

▲雄安市民服务中心内部装修也是在工厂同步制造到位,现场快速安装。

▲未来装配式建筑向建筑智能化解决方案发展。


注:本期文章部分信息来源于新材料在线、前瞻研究,新材料科技、知乎等;部分图片来源于Juan Cruz Mountford & Jon Tyson & Luke Brugger & Hong Jiang on Unsplash 


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