新型建筑工業(yè)化發(fā)展及展望

1、新型建筑工業(yè)化發(fā)展與展望引言2015年是我國新型建筑工業(yè)化的發(fā)展年，行業(yè)關注度不斷提高。中國建筑科學研究院、中國建筑股份有限公司、中國建設科技集團股份有限公司等單位發(fā)起的建筑工業(yè)化產業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟在2015年正式成立并全面開展工作。本文結合行業(yè)發(fā)展與聯(lián)盟工作，介紹我國新型建筑工業(yè)化的發(fā)展情況，并對十三五及今后建筑工業(yè)化有關工作進行展望。本文收錄于中國城市科學研究會主編的中國綠色建筑2016。1 建筑工業(yè)化解析1.1 什么是建筑工業(yè)化建筑工業(yè)化是指采用減少人工作業(yè)的高效建造方式，并以“四節(jié)一環(huán)?！奔疤岣吖こ藤|量為目標的建筑業(yè)發(fā)展途徑。建筑工業(yè)化的實施手段主要有標準化、機械化、信息化等。建筑工

2、業(yè)化的建造方式主要包括：傳統(tǒng)作業(yè)方式的工業(yè)化改進，如泵送混凝土、新型模板與模架、鋼筋集中加工配送、各類新型機械設備等；裝配式建筑，如新型裝配式混凝土結構、鋼結構體系與工業(yè)化的外墻及內墻墻板結合、新型木結構等；建筑、精裝、廚衛(wèi)等非結構技術。新型建筑工業(yè)化，主要是針對目前國家與建筑業(yè)的新形勢，繼續(xù)推廣優(yōu)勢技術、產品與作業(yè)方式，開發(fā)新領域、滿足新需求。1.2 建筑工業(yè)化的發(fā)展動力隨著我國人口紅利的逐漸消失，勞動力成本快速上升。同時，不斷推進的城鎮(zhèn)化進程，將維持大量的建設需求。建筑業(yè)的勞動力問題不僅是勞動力價格提高，還包括與其他行業(yè)競爭勞動力而促進改善作業(yè)環(huán)境、勞動強度帶來的成本提升，甚至要考慮機械化

3、代替勞動力所增加的投入，這些都是推動建筑工業(yè)化發(fā)展的主要因素。國家大力推廣以“四節(jié)一環(huán)?！睘槟繕说木G色建筑，建筑業(yè)在國家節(jié)能減排工作中承擔重要任務，社會對空氣、噪音等環(huán)保問題日益重視，房屋建造質量從可持續(xù)發(fā)展與綜合經濟效益兩個角度出發(fā)均應不斷提高，這些都需要通過建筑產業(yè)轉型升級、推廣建筑工業(yè)化來實現(xiàn)。1.3 政策支持黨的十八大報告提出堅定不移地走“新型工業(yè)化道路”；國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2014-2020年）明確提出“強力推進建筑工業(yè)化”；綠色建筑行動方案（國辦發(fā)20131號）也將“推動建筑工業(yè)化”作為重點任務；2014-2015年節(jié)能減排低碳發(fā)展行動方案（國辦發(fā)201423號），明確提出要“以

4、住宅為重點，以建筑工業(yè)化為核心，加大對建筑部品生產的扶持力度，推進建筑產業(yè)現(xiàn)代化”。住房和城鄉(xiāng)建設部及各地方政府、行業(yè)主管部門也出臺多項鼓勵發(fā)展政策。最新發(fā)布的中共中央國務院關于進一步加強城市規(guī)劃建設管理工作的若干意見中明確提出“大力推廣裝配式建筑；力爭用10年左右時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%；積極穩(wěn)妥推廣鋼結構建筑。在具備條件的地方，倡導發(fā)展現(xiàn)代木結構建筑”。1.4 建筑工業(yè)化的促進力量目前我國建筑工業(yè)化最主要的促進力量是住房和城鄉(xiāng)建設部及各級地方政府。萬科集團為首的房地產公司是近年來裝配式混凝土住宅快速發(fā)展的源動力，寶業(yè)集團等傳統(tǒng)產業(yè)化單位的加入為行業(yè)繼續(xù)發(fā)展提供了支撐，而

5、中建總公司及下屬工程局、地方大型總承包單位的加入則將發(fā)展帶入高潮。中國建筑科學研究院等傳統(tǒng)技術優(yōu)勢單位在行業(yè)從冷到熱的全過程中，在研發(fā)、標準等方面提供了堅實的技術支撐，以北京市建筑設計研究院等為代表的設計單位提供了全流程設計服務。同時，針對建筑工業(yè)化發(fā)展的特點，出現(xiàn)了專業(yè)咨詢與服務、設備、配套產品的專業(yè)技術企業(yè)，并不斷有其他行業(yè)的單位借產業(yè)化之機進入建筑業(yè)。2 發(fā)展情況2.1 傳統(tǒng)作業(yè)方式的改進從建國至今，我國就先后形成了裝配式混凝土工業(yè)建筑、磚混（砌塊）空心板建筑、鋼結構工業(yè)建筑、裝配式混凝土大板多高層住宅等工業(yè)化建造方式，并在特定時期內發(fā)揮重要作用。雖然從上世紀90年代開始普遍推行現(xiàn)澆混凝

6、土結構，各類工業(yè)化建造方式的應用均有所減少，但其積累的技術、經驗與人才仍在受益于整個行業(yè)。我國現(xiàn)澆混凝土建造方式的發(fā)展源于近20年來巨大的工程建設量及農民工進城提供的廉價勞動力。現(xiàn)澆混凝土的發(fā)展過程也在不斷“工業(yè)化”：模板從木模、小鋼模發(fā)展到全鋼（鋼木、鋼塑）大模板及爬模、滑模等工具模板體系，可達到結構免抹灰的鋁模系統(tǒng)應用范圍逐漸擴大，超高層建筑施工已應用國際領先的智能化施工裝備集成平臺；從混凝土現(xiàn)場攪拌到全面應用預拌混凝土、預拌砂漿，自密實混凝土的應用有效降低了作業(yè)強度并提高了效率與質量；鋼筋焊接網與成型鋼筋專業(yè)配送的推廣應用，實現(xiàn)了節(jié)約材料與勞動力的雙重效果；混凝土結構本身，高性能外加劑、

7、再生骨料、型鋼結構與組合結構等的應用也可提高性能與質量。上述改進都是建筑工業(yè)化的建造方式，大多都屬于國家標準綠色建筑評價標準中鼓勵、推薦的技術。2.2 裝配式混凝土結構發(fā)展裝配式混凝土結構是近年來我國建筑工業(yè)化發(fā)展的熱點與焦點。2005年之后，國內由萬科集團、瑞安集團等地產公司發(fā)起，在借鑒國外（境外）技術及工程經驗基礎上，從應用住宅預制外墻掛板開始，成功開發(fā)了具有中國特色的高層裝配式混凝土住宅結構體系。考慮到我國住宅的建設與居住習慣及與現(xiàn)有設計、施工方式的銜接，裝配式混凝土住宅的結構體系大多為剪力墻結構，并采用了“等同現(xiàn)澆”的設計與建造方式。具體為：樓板多采用鋼筋桁架疊合樓板或預應力疊合樓板，

8、墻體按技術體系分為三明治承重剪力墻、外模板（PCF）承重剪力墻、無保溫承重剪力墻及外掛非承重墻板、嵌入式非承重外墻，預制非承重內墻等。對于承重剪力墻，預制墻板豎向鋼筋連接又分為鋼筋套筒灌漿、漿錨搭接、機械連接等不同方式。根據(jù)裝配率的不同，有不同的技術組合，低裝配率普遍采用墻體預制技術，高裝配率采用墻體+樓板預制技術。隨著各地方政府在保障房建設中的積極推進及在各項配套政策鼓勵、支持下，國內裝配式混凝土結構住宅發(fā)展迅速。根據(jù)不完全統(tǒng)計，2013年-2015年全國每年有1000萬平方米的裝配式住宅建設量。但在這些工程中，實際裝配率并不高，真正超過50%的墻體、樓板均預制的建筑不會超過20%，部分建筑

9、甚至只采用了預制樓梯、飄窗。至2015年，全國新建改建的新型預制構件生產線近50條，主要生產鋼筋桁架樓板與預制墻板，分為全自動與半自動，單條生產線的造價從500萬到上億元。住宅之外，公共建筑外墻掛板、預制體育場看臺等近年來也有較多應用。預應力混凝土雙T板在從遼寧到浙江的沿海地區(qū)工業(yè)建筑中廣泛應用。2.3 鋼結構發(fā)展鋼結構建筑最易于實現(xiàn)工業(yè)化方式建造。發(fā)展鋼結構是我國建筑工業(yè)化發(fā)展的關鍵問題。相比國外鋼結構建筑的多種結構體系，我國在技術與規(guī)模上都均在較大差距，且有很大的發(fā)展空間。改革開放之前我國鋼產量低，相對價格高，此時鋼結構主要應用于各類大跨度工業(yè)建筑及少量公共建筑中，鋼結構建筑的發(fā)展與研發(fā)均

10、受到限制。上世紀80年代我國從國外引進工業(yè)化輕鋼建筑，并在單層工業(yè)建筑中普遍應用；自90年代開始，國家開始提倡鋼結構住宅，從國外引進低層鋼結構住宅體系并不斷改進，并用傳統(tǒng)鋼結構形式建造了一批高層住宅；本世紀以來，隨著國家經濟實力的增長，在大量建設的機場航站樓、高鐵站及城市地標建筑中，鋼結構占有絕對比例。我國鋼結構建筑占建筑總量、用鋼量占總用鋼量兩個比例均在5%左右，遠低于發(fā)達國家水平。鋼結構用量少的主要原因在于鋼結構住宅還未被社會普遍接受、總建設量小。2015年，我國鋼產量33年來首次下降，鋼材價格已達20年來最低水平。在國家化解鋼鐵產能，關停并轉的同時，大力發(fā)展鋼結構建筑、增加建筑用鋼量成為

11、國家與建筑行業(yè)“十三五”重要工作目標，有關部門針對鋼結構建筑的推廣鼓勵文件正在醞釀中。2.4 其他發(fā)展砌體結構也是一種較好的工業(yè)化建造方式。我國傳統(tǒng)粘土磚砌體結構存在侵占耕地、破壞環(huán)境及現(xiàn)場施工速度慢等劣勢，逐漸被各地限制使用。但各類新型砌體結構，采用友好型材料的其他砌塊，仍普遍應用在各類非承重填充墻體。對于承重砌塊建筑，我國經歷了上世紀末的發(fā)展高潮，建設了一批低層住宅，但近年來由于施工質量問題及高層住宅的發(fā)展，應用量有所降低。砌體結構的另一個發(fā)展就是配筋化，采用大型砌塊的配筋砌體剪力墻結構在黑龍江近年來也有幾百萬平方米的應用，最高高度已達100米。保溫結構一體化是一種免拆?，F(xiàn)澆混凝土結構，近

12、年來在我國也發(fā)展較快，多種新型自保溫模板在工程中推廣應用。隨著國外木業(yè)應用技術的引進及國際合作的增多，木結構建筑也有一定的研究與工程應用。國外引進的鋼結構、混凝土結構組合的盒子建筑也在部分地區(qū)開展應用。除結構技術外，建筑精裝工業(yè)化、結構裝修分離的SI體系也有研究與工程應用。3 存在問題3.1 政策支持尚不完善雖然在中央的多個重要文件中均提出推廣建筑工業(yè)化，但建筑工業(yè)化推廣的行業(yè)綱領性文件仍未出臺。缺少頂層設計，在一定程度上也造成各地推廣建筑工業(yè)化的總方針與路線不夠明確。以往對于建筑工業(yè)化的鼓勵政策多為地方政府針對本地區(qū)情況出臺，這些政策普遍存在下列問題：（1）獎勵政策力度有限。目前各地的獎勵政

13、策基本為按裝配式建筑面積獎勵3%的容積率（不支付土地出讓金或很少的費用），其中只有北京、上海得到真正落地，兩地也只有少數(shù)項目能夠拿到實際補償。裝配式建筑目前仍有一定的增量成本，按400元/平方米考慮，則只有土地樓面價達到1.32萬元/平方米，3%的面積獎勵才可帶來經濟效益，再考慮土建及其他成本，靠獎勵政策覆蓋增量成本只有在北上廣深等地可能性大，這也與行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)實相符。重慶等地有對預制構件生產企業(yè)按方量的獎勵政策，但從實踐及財政資金角度，這種鼓勵也是不可持續(xù)的。（2）過分強調裝配化及相關指標。將發(fā)展建筑工業(yè)化等同于裝配化，甚至只強調裝配式混凝土結構，是目前各地鼓勵政策的普遍特點，此種政策一定程

14、度上否定了我國建筑業(yè)已取得成績。我國的傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土結構建造積累了成熟、豐富的經驗，雖然存在重進度、輕質量等種種問題，但在現(xiàn)有行業(yè)管理與從業(yè)人員技術水平下，靠裝配式建筑來普遍提高工程質量也是不現(xiàn)實的。目前在各地強制推廣裝配式混凝土結構的保障住宅與商品住宅中，大部分開發(fā)商仍是應付政策的心理，僅貼著規(guī)定的預制率指標實施，甚至出現(xiàn)了下面1/3高度現(xiàn)澆，上面2/3高度預制的建筑。（3）缺少對于工業(yè)化技術的引導。建筑工業(yè)化的核心在于減少人工作業(yè)、“四節(jié)一環(huán)?！迸c提高工程質量，現(xiàn)有政策在過分強調裝配的同時，對上述核心要求的規(guī)定并不多。合理的發(fā)展模式是，通過政策對施工現(xiàn)場的環(huán)保、節(jié)能、質量、人員提出高要求，

15、并引導行業(yè)技術進步與轉型升級，淘汰落后技術與模式。在滿足政策要求前提下，現(xiàn)澆與預制由實施者自行選擇。引導性的政策需要大量的調研與數(shù)據(jù)為基礎，目前這方面的工作做的還很不夠。3.2 行業(yè)生產模式不適應目前行業(yè)普遍實施的生產模式是與大量應用現(xiàn)澆混凝土結構、勞動力以農民工為主相適應的。建設周期已壓縮到極限，開發(fā)商拿地后往往要求快速出圖并進場施工，設計時間很短。發(fā)展新型建筑工業(yè)化，無論是現(xiàn)澆結構還是裝配式結構，都需要建立專業(yè)隊伍與專業(yè)人才，培養(yǎng)產業(yè)工人。發(fā)展裝配式混凝土結構、鋼結構，更需要提前從建筑方案開始就全面考慮，不可邊建設邊設計，設計周期也長于傳統(tǒng)現(xiàn)澆結構。設計、施工的分離也決定了設計方無法充分考

16、慮施工制作要求，實際上很多裝配式建筑存在施工質量缺陷不僅僅是施工問題，而是設計方案不合理造成的。相比現(xiàn)澆混凝土結構，裝配式建筑的推廣需要考慮資金提前支付、多方協(xié)調等諸多問題。裝配式建筑增加的構件、配件采購環(huán)節(jié)，同樣增加了流通與稅費，不利于降低造價。發(fā)展建筑工業(yè)化，推廣裝配式建筑及其他先進技術，有必要改進現(xiàn)有的行業(yè)生產模式。3.3 裝配式混凝土建筑發(fā)展不夠均衡雖然以住宅為主的裝配式混凝土建筑近年來在國內飛速發(fā)展，但仍存在下列問題。（1）技術體系仍不完備由于我國住宅建設的實際情況，裝配式剪力墻住宅不得不面對高層甚至100m建筑的“難題”。我國的高層裝配式剪力墻住宅多采用預制與現(xiàn)澆結合的方式，如北京

17、常用的三明治剪力墻為邊緣構件現(xiàn)澆、其他部分采用灌漿套筒連接豎向鋼筋的預制墻體，此種結構同時具有預制、現(xiàn)澆兩種連接方式與施工過程，優(yōu)點在于方便與傳統(tǒng)設計、施工方式銜接，缺點在于手工作業(yè)多、施工操作與質量控制難度大、沒有充分發(fā)揮出裝配式結構的優(yōu)勢。相比裝配式混凝土剪力墻住宅，框架結構及其他房屋類型的裝配式混凝土結構發(fā)展并不均衡，國際上應用較多的高裝配率低多層建筑在我國的建設量仍很少，無法支撐整個預制混凝土行業(yè)的健康發(fā)展。（2）工程建造成本高、綜合效益不明顯由于技術體系不完備，結構體系沒有充分發(fā)揮裝配式結構的優(yōu)勢，在工程造價方面很難低于現(xiàn)澆結構。根據(jù)各地有關文件及相關測算，采用三明治墻板的剪力墻住宅

18、成本增加400元/平方米左右，如協(xié)調組織工作不利則還會增加。推廣裝配式混凝土結構可提高工程質量，但這是建立在完整的產業(yè)鏈基礎上的，否則不僅無法提高質量，甚至會因為新工藝的應用帶來隱患。造價提高而未取得到相應的綜合效益，則會影響裝配式混凝土建筑的進一步發(fā)展。（3）基礎研究與標準規(guī)范支撐不夠目前指導裝配式混凝土結構應用的基礎性標準裝配式混凝土結構技術規(guī)程JGJ1-2014編制工作歷時10年，主要原因就是基礎研究與工程經驗總結不夠。對于目前高層住宅應用較多的三明治夾心墻板技術，鋼筋豎向連接、夾心墻板連接件兩個核心應用技術仍需進一步完善。其中鋼筋套筒灌漿連接目前已有產品標準與應用技術規(guī)程，但漿錨搭接等

19、其他連接方式則缺少標準規(guī)范依據(jù)；各種夾心墻板連接件的產品標準、應用技術規(guī)程目前仍然缺失。將裝配式混凝土結構從住宅推廣到公共建筑及其他結構類型建筑中，技術研究與標準需要做更多的工作。（4）行業(yè)可持續(xù)發(fā)展基礎不牢由于前述多種原因，造成行業(yè)內企業(yè)缺乏持續(xù)盈利能力，近年來投資進入裝配式混凝土建筑領域的企業(yè)經營狀況都不樂觀。此種情況下造成整個行業(yè)可持續(xù)發(fā)展基礎不牢，需要通過培養(yǎng)專業(yè)人員、擴展技術路線、改變商業(yè)模式等長期工作予以改變。3.4 鋼結構建筑發(fā)展進程相對較慢（1）工業(yè)化程度低受結構方案選擇及構件加工精度影響，國內鋼結構建筑施工現(xiàn)場往往需要進行大量焊接作業(yè)，勞動力需求量較大、環(huán)境污染大，質量難以控

20、制。在國內大型公共建筑中，鋼結構、組合結構的應用比較成熟，現(xiàn)場施工裝備、勞動力匹配合理。而對于普通鋼結構住宅，與裝配式混凝土建筑類似，普遍存在建設量小而專業(yè)隊伍缺乏等問題，還未達到產業(yè)化作業(yè)水平。（2）關鍵產品與技術尚不完善由于以往建設量相對少，同樣要面臨我國現(xiàn)澆混凝土剪力墻住宅占絕對比例的局面，發(fā)展鋼結構建筑的過程中需要進一步完善的產品與技術還很多。鋼結構建筑在承重結構上相對成熟，但在三板與維護方面則尚存欠缺。三板（樓面板、屋面板、墻體板）的設計、施工標準化與防水、隔音、隔熱功能，及帶來的居住建筑舒適度問題，仍需要進一步改進、提升。防火、耐腐蝕同樣是制約鋼結構建筑發(fā)展的瓶頸性問題，不僅是產品

21、與技術問題，還涉及施工建造、使用維護過程中的管理問題。解決產品、技術問題的同時，建立完善的技術標準體系也十分必要。（3）未建立成熟的推廣應用產業(yè)鏈由于我國勞動力成本長期處于較低水平，且現(xiàn)澆混凝土結構施工技術處于國際領先，造成鋼結構建筑成本長期高于混凝土結構，建設量無法形成規(guī)模，體系完善程度、市場認可程度需要進一步提升。我國現(xiàn)有房屋建造模式是在現(xiàn)澆混凝土建筑基礎上建立的，而鋼結構本身最接近“像造汽車一樣造房子”、“把房子當產品賣”，鋼結構建設與混凝土結構存在差異，需要建立適應其發(fā)展的應用產業(yè)鏈。鋼結構建筑領域的優(yōu)勢企業(yè)，與開發(fā)業(yè)主、建筑業(yè)企業(yè)的聯(lián)合還不夠，應互相融合、共同發(fā)展，才能迎來鋼結構建筑

22、發(fā)展的春天。4 建議與展望4.1 培育建筑工業(yè)化發(fā)展全產業(yè)鏈如前文所述，建筑工業(yè)化不僅包括各類裝配式建筑，也包括現(xiàn)澆施工工業(yè)化和精裝、廚衛(wèi)工業(yè)化。實踐表明，建筑工業(yè)化必須是全產業(yè)鏈的工業(yè)化，建筑從設計出圖、生產制造、運輸配送、施工安裝、到驗收運營的全過程都要實現(xiàn)工業(yè)化。建立了全產業(yè)鏈，才有可能實現(xiàn)建筑工業(yè)化發(fā)展的標準化、機械化、信息化。建筑工業(yè)化發(fā)展以“四節(jié)一環(huán)?！奔疤岣吖こ藤|量為目標，是否能夠實現(xiàn)發(fā)展目標的主要影響因素為技術方案選擇、設計文件（包括方案、施工圖、深化等階段）、施工經驗與能力、產品選擇等，只有全過程互相協(xié)調，才能提高效率、保證質量。對于裝配式建筑，設計與施工的互動更為必要，只有

23、設計充分考慮施工與制作，才可帶來更大的節(jié)約與質量保證。4.2 技術體系、建筑類型多樣化發(fā)展建筑工業(yè)化不僅僅是裝配式建筑，這已經是行業(yè)的共識。根據(jù)不同的建筑類型選擇不同的工業(yè)化技術體系，以提高企業(yè)的市場競爭力。在建筑類型上，住宅之外的其他建筑，如多層停車庫、物流庫、大型商業(yè)中心、各類工業(yè)建筑，都可發(fā)展各種建筑工業(yè)化形式。發(fā)達國家在建筑工業(yè)化發(fā)展形式與建筑類型方面有較好的經驗，可供我們借鑒。具體如裝配式混凝土結構停車樓、干式連接墻板結構、各種模塊化鋼結構住宅、低多層高工業(yè)化鋼結構建筑等。發(fā)展裝配式建筑，可直接降低工程造價的主要手段為提高連接施工效率、采用預制預應力混凝土技術，這可作為下一步的重點發(fā)

24、展目標，其中開發(fā)適用我國的高效裝配連接節(jié)點是裝配式混凝土結構、鋼結構都要面對的重要問題?？紤]到我國鋼鐵產能過剩、鋼鐵價格持續(xù)下降的情況下，為各類鋼結構建筑的發(fā)展提供了機會，同樣需要針對建筑類型提出合理的鋼結構技術體系。4.3 加強技術研發(fā)與標準規(guī)范編制從結構新體系，到各環(huán)節(jié)的細節(jié)，發(fā)展建筑工工業(yè)化過程中還有眾多的技術問題需要一一攻關。對于現(xiàn)澆混凝土結構，包括新型模架體系研發(fā)、成型鋼筋應用技術體系建立、高性能混凝土推廣等研發(fā)；對于裝配式混凝土結構，包括低多層半干式連接墻體結構、預制預應力混凝土結構、村鎮(zhèn)房屋裝配式結構及相關配件的研發(fā)；對于鋼結構，包括適用不同建筑類型的新型結構體系、圍護系統(tǒng)、連接技術、系統(tǒng)集成等研發(fā)；鋼結構與預制預應力混凝土樓板結合具有較好的經濟效益，在歐美國家有較好的經驗，也可作為今后的發(fā)展與研發(fā)方向?？萍紴橄?，標準先行。近年來完成的系列標準已為大量高層裝配式混凝土結構住宅建設提供了可靠保障。在國家標準化改革的新形勢下，建筑工業(yè)化領域標準化工作要采用新的工作方式，以建立建筑工業(yè)化發(fā)展標準體系為基礎，研制關鍵標準，在重要關鍵規(guī)范方面取得突破，并補充產品、方法等配套標準，解決標準領域的制約瓶頸問題，促進行業(yè)快速發(fā)展。4.4 積極推廣EPC總承包模式設計、采購、施工一體化的EPC總承包模式在產業(yè)鏈整合、專