发展预制装配化建筑的问题与对策
2016-03-19李燕鹏
李燕鹏,王 伟
(中国建筑业协会 研究发展部,北京 100081,E-mail:jzyxhyfb@163.com)
发展预制装配化建筑的问题与对策
李燕鹏,王伟
(中国建筑业协会 研究发展部,北京 100081,E-mail:jzyxhyfb@163.com)
发展预制装配化建筑是改革工程建造方式,实现建筑业转型升级,保持持续健康发展的必由之路。回顾了我国推广预制装配化建筑的进展情况,从产业基础、关键技术、标准规范、政策落实、宣传引导、职业技能培训、承包方式、监管体系等8个方面剖析了目前我国预制装配化建筑发展存在的问题,有针对性地提出了发展预制装配化建筑的对策建议,对我国发展预制装配化建筑、推进建筑产业现代化具有借鉴价值。
建筑工业化;预制装配化建筑;工程建造方式;转型升级;对策建议
推进建筑产业现代化需要采用工业化、信息化技术发展新型建造模式改造传统产业,发展预制装配化建筑是其中一项重要内容。这是改革工程建造方式,实现建筑业转型升级,保持持续健康发展的必由之路。
我国学者对建筑工业化和推广预制装配式建筑的研究由来已久。王景[1]引述中国建筑业协会会长、住房和城乡建设部科技委副主任王铁宏的观点,要想加快工厂化装配式建筑发展,一要贯彻落实《中共中央国务院关于进一步加强城市规范的若干意见》,二要重新审核现行有关标准。王俊[2]等在回顾我国各时期建筑工业化发展状况的基础上,提出了新时期发展建筑工业化的必要性与紧迫性,对装配式混凝土结构在目前推广应用中存在的问题进行了讨论,并提出了有关建议。叶浩文[3]阐述了推进新型建筑工业化发展的政策机遇,从政策扶持机制、设计技术体系、关键技术及集成技术、成本、舆论宣传和行业队伍水平6个侧面,剖析了推进新型建筑工业化发展过程中面临的困难和问题,提出了加快推进新型建筑工业化发展的对策。叶明等[4]剖析了新型建筑工业化的内涵,从加强领导、政策引导、制度保障、技术支撑、培育产业等5个方面,提出了推进新型建筑工业化发展的工作建议。严薇等[5]认为装配式结构体系的发展,不仅可以解决施工中存在的问题,而且是实现建筑工业化的关键。提出以技术创新为基点,对装配式结构体系的结构性能、施工方法、预制化生产等方面进行科研,对建筑工厂等相关企业进行流程再造,推动建筑工业化的发展。郭正兴[6]对江苏省推广应用的预制装配混凝土结构体系进行了总结,提出了预制装配混凝土结构推广应用面临的难题与对策。
本文基于上述研究,在深入调研的基础上,回顾我国推广预制装配化建筑的进展情况,剖析目前我国预制装配化建筑发展存在的问题,有针对性地提出我国发展预制装配化建筑的对策建议。
1 我国推广预制装配化建筑的进展情况
我国从20世纪50年代开始推行装配式混凝土结构,近几年预制装配化建筑发展迅猛,呈现出前所未有的发展势头,但总体来说还处于探索的起步阶段。
1.1国家有关推进预制装配化建筑的政策
2013年1月1日国务院办公厅转发的国家发展改革委、住房和城乡建设部绿色建筑行动方案(国办发〔2013〕1号)中第(八)条提出推动建筑工业化,要求住房城乡建设等部门要加快建立促进建筑工业化的设计、施工、部品生产等环节的标准体系,推动结构件、部品、部件的标准化,丰富标准件的种类,提高通用性和可置换性。推广适合工业化生产的预制装配式混凝土、钢结构等建筑体系,加快发展建设工程的预制和装配技术,提高建筑工业化技术集成水平。支持集设计、生产、施工于一体的工业化基地建设,开展工业化建筑示范试点。积极推行住宅全装修,鼓励新建住宅一次装修到位或菜单式装修,促进个性化和产业化装修相统一。
2014年1月1日住房和城乡建设部《绿色保障性住房技术导则》(简称《导则》)开始施行,《导则》中提出在绿色保障性住房建设中宜推进产业化发展技术,并从标准化设计、装修一体化、结构体系及预制构配件和施工技术方面专项设置了产业化技术指标,为绿色保障性住房建立完善的实施机制提供了可靠的、切实有效的保障,有助于各地政府形成绿色保障性住房产业链,建立覆盖全寿命期的配套服务体系。
2016年2月6日中共中央国务院下发的《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中要求提升城市建筑水平,发展新型建造方式。大力推广装配式建筑,减少建筑垃圾和扬尘污染,缩短建造工期,提升工程质量。制定装配式建筑设计、施工和验收规范。完善部品部件标准,实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工、现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地,加大政策支持力度,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。
2016年4月《装配式建筑系列标准应用实施指南》(简称《指南》)出版,该《指南》系统地梳理了各结构类型建筑现有标准,并对各标准进行了充分协调,用简明实用的语言将不同层次标准通过技术点糅合在一起,并给出科学合理的指导建议,以期为装配式建筑技术及标准规范的应用推广提供更专业权威的技术保障。
另据了解,全国已有江苏、福建、河北、河南、湖北、湖南、陕西、安徽、海南、四川等省及上海、天津、重庆、青岛、大连、深圳、南京、合肥、杭州等城市制定了68个指导文件,从土地、规划、财政、税收、金融、房产销售等多个角度提出了政策措施,有效地引导和推动了建筑产业现代化的发展。
1.2我国预制装配式建筑的主要结构体系及发展情况
目前,我国预制装配式建筑结构的主要体系是预制装配式混凝土结构、钢结构和木结构三大类。钢结构体系在过去多年的应用过程中已经积累了丰富的经验和成熟的技术;木结构由于结构性能的限制,发展和应用领域受到了制约;预制装配式混凝土结构因良好的结构性能和广泛的应用领域将被大范围地应用。我国的预制装配式混凝土结构建筑正处于起步阶段,一些大型企业已经开始探索预制装配式混凝土结构技术研发和实践应用,但尚未大面积地推广和应用,各企业的生产方式也各有特色。以下是几个大型企业的研究应用情况:
(1)北京住总集团主要推广应用的是装配式预制剪力墙结构体系,在项目实践上,已经累计完成100万m2的住宅产业化设计任务,其中50%已经施工完成。2014年该企业主编了《装配式混凝土结构表示方法及示例》、《钢筋混凝土板式楼梯图集》等国家标准图集,同年年底住总集团的住宅产业化研发与生产基地建成并投产。
(2)中国建筑第七工程局有限公司从2010年开始开展技术研发,投资建设了3个预制构配件厂和4条生产线,成立装配式设计院,建设3个示范工程,编制了2个行业标准和施工定额标准,以及自动化装配工艺。该企业主要设置了2套装配式结构体系,一套应用于住宅楼的预制剪力墙装配式体系,另一套应用于写字楼、厂房的钢混组合的框架结构体系。剪力墙体系采用U型环扣连接方式,框架体系型钢混凝土结构采用刚性连接方式。
(3)中南建设集团有限公司从2005年开始着手装配式建筑的研发和建设,累计完成130万m2的住宅装配化施工。其第一代装配式建筑的连接体系是预制混凝土浆锚连接体系,剪力墙边缘构件和其他构件均采用浆锚间接搭接连接,该体系应用于20层以下的建筑结构。第二代连接体系改进了第一代的浆锚连接体系,强化了边缘构件节点和连接性能,该体系的结构高度能够达到100m。第三代延展到混合连接。第四代体系是将约束浆锚与原浆锚体系结合,采用单排连接方式。该企业在工业化和绿色建筑方面的体系有3个:混凝土结构剪力墙体系框架体系、钢结构住宅和被动式建筑。
(4)河北建设集团有限公司于2014年开始建设占地212亩的绿色建筑产业园区,厂房面积超过7万多m2,规划建设有钢结构生产线、PC生产线、装饰幕墙和部品生产线。2016年年初,河北建设集团与天津大学建筑工程学院、大元建业集团、天津大学建筑设计规划研究总院、天津天筑建材公司共同发起成立了“京津冀建筑产业现代化联盟”。
(5)上海建工集团已累计完成200万m2的装配式建筑,形成了完整的设计、生产、施工的产业链。目前已建成了混凝土预制构件、工程装备、钢结构3个产业化基地,重点推广混凝土预制装配式建筑。
(6)浙江宝业建设集团有限公司的建筑产业现代化起步比较早,1996年就已经开始相关的研究。目前在上海、合肥、武汉、绍兴拥有8条流水线和1个国家建筑工程技术研究中心建筑工程与住宅产业化研究院,有钢结构、PC两个装配式建筑产品体系,另有玻璃幕墙、玻璃深加工、防火材料、木制品、钢结构组装、预制混凝土构件等多条单一住宅部品流水线。钢结构体系和混凝土PC体系分别引进了日本、德国技术,已经累计完成300万m2的装配式建筑。
(7)成都建工集团2014年开始启动装配化工作,投资2.1亿元的生产基地建成投产,目前是四川省规模最大、拥有2条国内领先生产线及配套设施的生产基地。能生产房屋建筑及综合管廊、海绵城市等市政工程的各种构配件,设计年产能15万m3,可以满足150万m2预制装配化建筑的需要。由成都建工集团编制的《装配式结构混凝土工程施工与质量验收规范》已经被四川省列为地方标准。该公司在发展住宅产业化的同时,在公共建筑和市政工程上也有创新和应用,如公司的办公楼采用全装配式结构,所有构件均采用装配式按照三星级绿色建筑标准设计施工,绿地中心东村幼儿园项目、中环路改造工程、露天停车场改造项目成为当地预制装配建筑的示范和样板工程。
2 我国预制装配化建筑发展存在的问题
由于我国发展预制装配建筑还处于试点阶段,相关的标准规范、规章制度尚未健全,基于专业分工的生产布局没有形成,以及关键技术有待改进等因素,其成本、工期与传统现场现浇混凝土的施工方法没有比较优势,致使行业和社会认同程度不高,预制装配建筑的发展面临困境。
(1)产业基础薄弱,成本较高。尽管国内建筑工业化在不断加速,但还未形成规模较大、生产能力较高、具有高技术引领性的产业基地或示范园区。由于构配件生产厂家多数还处在筹建期,工厂建设一次性投入较大,难以形成短期效益。受运输半径和装配式建筑数量的限制,工厂任务不够饱满,难以形成产业化规模,预制装配式建筑的成本要高于传统现浇方式,因此短期内较难成为建筑生产的主要方式。
(2)关键技术有待提高,连接方式存在创新空间。目前我国应用最多的装配式混凝土结构体系是装配整体式混凝土剪力墙结构,该结构体系通过竖缝节点区后浇混凝土和水平缝节点区后浇混凝土带或圈梁实现结构的整体连接,竖向受力钢筋采用套筒灌浆、浆锚搭接等技术进行连接。最终通过构件与构件、构件与后浇混凝土、构件与现浇混凝土等关键部位的连接,保证结构的整体受力性能。这些节点连接方式普遍存在由于受力钢筋较多、密度较大等原因导致的节点连接繁琐、不易操作、质量难以保证等情况,因此关键节点连接技术有待提高,连接方式存在创新空间。
(3)缺乏统一的规范和标准。目前,我国在预制装配化建筑领域的标准化体系建设比较滞后,国家或地方在推广预制装配化建筑领域的政策和标准制定上没有总体架构和规划。虽然国家和很多地方出台了一些预制装配式施工的规范标准,但缺乏全国范围内统一的行业规范和标准,没有形成适用范围广泛的模数标准和成套技术标准,相关的结构体系、产品体系、配套技术体系还处于探索研究阶段。对预制装配式结构设计、施工中构件制作、运输、现场测量、吊装和节点连接等各个环节所采用的标准均以企业编制推动为主,缺乏全面的统筹规划,产品类别和技术指标千差万别,不能做到系统性和完整性。这使得预制装配式施工从项目设计、审批、工程施工到项目验收各环节没有国家级别的行业规范和标准可遵循。
(4)有关政策落实不到位,开发商积极性不高。近些年来国家和各地方政府相继出台了关于推进建筑产业现代化的相关政策,但大多数政策均停留在总体要求层面上,具体细节落实不到位。另外实际操作过程中预制装配化建筑的施工成本仍高于传统技术施工成本,且工期优势也未得到体现,开发商的积极性不高,多数持观望态度,未能大面积推广。
(5)宣传引导不够,社会认知程度较低。尽管现阶段大家对预制装配化建筑的优点达成了一定的共识,但由于宣传和引导不够,传统的市场观念促使很多使用者认为装配式建筑的质量得不到保障,公众尚难以普遍接受新型装配式结构住宅。
(6)职业技能培训滞后,人力资源素质难以满足需要。装配化建筑的生产工艺和建造流程相对于传统作业方式是革命性的变化,传统的建筑方式技术工人多为农民工,缺乏相应的培训,现有的技能难以短时间内胜任装配式构件的生产和安装技术要求,企业产业工人和管理人员培训及储备明显不足。
(7)承包模式存在弊端。装配式建筑需要设计、生产和施工高度的协调整合,而国内建筑行业现有的设计、生产和施工管理是相互分离的,未能真正地形成上下游产业链。设计单位没能从设计阶段即开始建筑的装配化设计,而是由构件生产企业或施工单位将按现浇结构设计的图纸,拆分成装配式结构构件,之后按照自行研发的连接体系生产配件。这种方式生产的构配件存在一定的局限性,与其他企业的构配件不能通用,严重限制了整个产业链的发展,造成资源的浪费。
(8)质量、安全监管体系缺失。目前装配式建筑的设计、生产、运输、施工到验收缺少完整的质量、安全监管体系,在整个过程中没有统一的控制规范和标准,有关的规章制度尚不健全,具体责任部门落实也不够明确。
3 发展预制装配化建筑的对策建议
发展预制装配化建筑不仅需要政策的指导和支持,更需要全行业充分认识国民经济新常态对建筑业转变发展方式的要求,根据建筑市场变化的趋势,从建筑业供给侧改革,促进产业结构调整出发,统筹规划、协同推进、因地制宜、勇于实践。通过建立健全标准体系和规章制度,改进创新关键技术,破解预制装配化建筑的发展瓶颈。
(1)制定总体规划,完善标准体系的建设。发展预制装配建筑,首先要建立健全相应的标准体系。通过借鉴国际先进做法和成功经验,在总结现阶段成熟技术的基础上,研究制定发展预制装配建筑的总体规划和构件生产、施工安装、质量监督检验全过程,以及主体结构、装饰工程、设备安装、运营维护全系统的标准体系,用以规范和指导预制装配建筑的科研、设计、构件制造和施工安装活动,为我国建筑产业现代化的发展提供强有力的技术支撑。
(2)创新关键技术,提升工程质量。从事预制装配建筑生产的设计单位、构件生产厂家和施工单位,应从建筑多样性、构件标准化出发,加快相关技术的研发和应用,特别要注重通用预制构件及连接节点技术的改进和创新,确保工程质量,不断提升预制装配建筑的品质。
(3)完善规章制度,健全市场监管。建设行政管理部门应根据预制装配建筑生产的特点,完善相关的招标投标、施工许可、质量监管和竣工验收备案的管理制度,以保证预制装配建筑工程的顺利进行。在构件生产环节,可采用生产许可证或产品质量认证制度,以落实质量监管确保构件产品质量和工程质量。
(4)整合行业资源,走专业化发展之路。建筑行业应按照城市规划和推进建筑产业现代化的要求合理调整生产布局。施工企业和商品混凝土生产企业应充分利用现有的土地和设备资源,发展专业化、标准化的预制构件生产企业。建筑机械设备租赁企业和施工单位也应根据预制装配建筑的发展趋势调整设备购置和安装作业力量。要防止产生“大而全”、“小而全”的重复建设。
(5)转变工程建造方式,发挥大型企业的带动作用。大型建筑业企业应积极采用EPC模式的工程总承包建造方式,优化设计、施工资源配置,加大预制装配建筑研发和推广的力度,对设计、生产、物料、设备资源进行有效管控,提升工程质量和综合效益。有条件的地区可通过科学规划,建设一批集设计、研发、生产、物流、施工为一体的现代化建筑产业园区或示范基地,引进一些国内外技术领先的企业,发挥示范和引领作用。
(6)根据市场需求,因地制宜发展预制装配建筑。发展预制装配建筑应充分考虑市场需求和工程项目的特点,先易后难、逐步推进。现阶段,应依托保障性住房、公共建筑和市政基础工程项目进行试点。先从中低层建筑工程、市政工程预制构件生产开始,形成成熟的技术,逐步提高装配化建筑的比例和装配率。同时,要通过技术进步和精细化管理,切实降低预制装配建筑的建造成本,缩短建设工期,充分体现预制装配化的优势,赢得市场需求。
(7)开展技能培训,加强宣传引导。推进建筑产业现代化,对从业人员素质提出了更高的要求,发展预制装配建筑也需要具有相应技能的产业工人队伍。不但要对新生代农民工进行就业前培训,也要对现有技术工人进行新的岗位培训,企业的技术管理人员也需要更新和补充专业知识。有关政府主管部门和行业协会应通过组织各种形式的技能、业务培训,为发展预制装配建筑提供人力资源保障。同时要在全行业、全社会开展宣传工作,以普及预制装配建筑知识。首先要让从业人员充分认识发展预制装配建筑的重要意义,正视存在的问题和发展的难点。要让公众了解预制装配建筑的性能和优势,取得社会认同。
(8)加大政策扶持力度,落实奖励措施。我国预制装配建筑的开发建设尚属探索和试点阶段,不但需要政府部门统筹规划,采取有效措施来积极创造条件,也需要政策的引导和支持。目前国家和一些地方政府陆续出台了一些涉及政策规定和鼓励措施。在土地、资金、税收奖励政策,以及加快行政审批、开辟标绿色通道、提供物流运输保证等服务内容,应让这些政策措施真正落实到实处,并结合市场倒逼机制,加快发展预制装配建筑的步伐,有利推进建筑产业现代化的进程。
4 结语
本文在回顾我国推广预制装配化建筑的进展情况、剖析目前我国预制装配化建筑发展存在问题的基础上,从8个方面提出了我国发展预制装配化建筑的对策建议:制定总体规划,完善标准体系的建设;创新关键技术,提升工程质量;完善规章制度,健全市场监管;整合行业资源,走专业化发展之路;转变工程建造方式,发挥大型企业的带动作用;根据市场需求,因地制宜发展预制装配建筑;开展技能培训,加强宣传引导;加大政策扶持力度,落实奖励措施。希望这些对策建议,能够对我国发展预制装配化建筑、推进建筑产业现代化产生一定的指导作用。
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Problems and Countermeasures on the Development of Prefabricated Assembly Building
LI Yan-peng,WANG Wei
(Department of Research and Development, China Construction Industry Association,Beijing 100081,China,E-mail:jzyxhyfb@163.com)
Development of prefabricated assembly building is only way to reform construction methods,to achieve the transformation and upgrading,and to maintain sustained and healthy development of the construction industry. Based on review of the progress of China's promotion of prefabricated assembly building,existing problems of to develop prefabricated assembly buildings are analyzed from 8 aspects of industrial base,key technology,standards, policies,publicity and guidance,occupation skill training,contracting methods,and supervision system in China. Countermeasures and suggestions are put forward to develop prefabricated assembly building.
construction industrialization;prefabricated assembly building;transformation and upgrading;countermeasure and suggestion
TU741
A
1674-8859(2016)05-001-05
10.13991/j.cnki.jem.2016.05.001
2016-05-16.
中国建筑业协会预制装配化建筑课题.
李燕鹏(1959-),男,高级经济师、副研究员,研究方向:建筑经济;
王伟(1982-),男,工程师,研究方向:施工管理。