装配式建筑发展现状及其制约因素与对策研究

姚 健 （山西应用科技学院 建工学院，山西 太原 030062）

1 装配式建筑发展现状研究

装配式建筑与传统建筑的生产建设过程有着较大的区别，相较于传统建筑以现场施工为核心的工作流程，装配式建筑是将工厂预制好的各类构件，运送到施工场地进行拼装，再通过后浇混凝土的方式进行连接。现场施工的各个环节均集中在构件的吊装环节，大大减少了施工现场的噪音污染、空气污染等环境负效应。同时，装配式建筑在施工效率方面也优于传统建筑，具有人工需求少、资源浪费少等优势。

1.1 基于碳中和及绿色建造理念背景下的装配式建筑研究现状

依托我国政府相关报告中提到的碳中和目标，建筑产业的可持续发展需要推广基于绿色制造理念的装配式建筑。较多学者已经开始了基于碳中和目标下的装配式建筑全生命周期理论研究，构建了装配式建筑对碳中和贡献度的综合评价体系，其结论表明装配式建筑对碳中和达到了高贡献度的程度[1]。赵彦革等[2]研究了基于装配式绿色建造评价标准，填补了装配式建筑领域绿色建造评价体系的缺失。通过构建相关评价体系，可实现从装配化水平、资源节约与环保、人员健康及综合效益四个方面对装配式建筑进行有效评价，进而能够规范装配式建筑的设计、生产与施工等各环节的绿色建造效果，推动装配式建筑的快速发展。

1.2 基于工程管理及成本控制研究为背景的装配式建筑研究现状

装配式建筑发展中，工程项目管理与成本控制，包括人力资源、物资设备等方面都在一定程度上影响了装配式建筑的发展。史玉芳等[3]利用SWOT（优势-劣势-机会-威胁）分析法，从成本管理、工程项目管理、工程质量、工程标准体系建设等方面建立了基于装配式建筑的SWOT 矩阵，以此提出了适合我国装配式发展战略的建议。满庆鹏等[4]根据装配式建筑施工的逻辑流程图以及资源参数等建立仿真模型，计算工期、成本、碳排放等指标的计量函数，进而优化人员配置方案，将工期缩短了近21%、成本降低近7%、碳排放减少近19%，将现行装配式建筑施工方案进行了进一步的优化。

1.3 基于施工技术创新背景的装配式建筑研究现状

装配式建筑的施工流程与传统建筑的施工流程存在较大差异，装配式建筑以构件现场拼装为主，影响装配式建筑的技术问题主要集中在构件的设计、预制、现场拼装、安装质量等方面，这些方面均会产生更多的建筑质量问题。邓朗妮等[5]提出了依托BIM（建筑信息模型）的装配式构件深化设计流程，依托Revit软件开发了设计平台，完成建库、验算、生产计划等工作，同时以SQL 数据库为数据存储平台，建立信息模型，进行分层推进装配式建筑设计构件信息管理，通过实例验证得知相较于一般装配式建筑构件设计方法，该流程可以有效提高构件的设计精度与可视化管理水平。Yao Jian 等[6]研究了利用无人机进行装配式建筑的倾斜摄影测量的相关方法研究，通过无人机实现施工三维地形模型构建，同时对装配式建筑构件进行了建模，其建模精度可满足城市级复杂场景下的单体、综合体建筑的模型构建，为装配式建筑构件的安装提供了数据基础。

2 装配式建筑发展制约因素分析

2.1 基于CiteSpace的装配式建筑发展制约因素分析

本文在研究装配式建筑发展的制约及影响因素时，为了保证相关结论的准确性、全面性以及时效性，本文选择了国内外核心期刊数据库近10 年来的相关文献，并利用CiteSpace 软件进行关键词提取与分析，初步得到了各学者研究的相关热点与重点内容，具体如表1 所示。

表1 中英文文献研究核心关键词

2.2 装配式建筑发展制约因素分类

从历年文献研究的结果数据及近年来实际案例调研数据可发现，装配式建筑的发展受到了不同因素的制约及影响，总体来看可将其分作5 个主要影响因素，分别为技术认知与应用、成本控制及工程项目管理、供应关系、市场接受与认可、地区政策及规范配套，具体影响因素分类如图1所示。

图1 装配式建筑发展制约及影响因素

2.2.1 技术层面因素

装配式建筑在我国的推广仍处于兴起阶段，在推广过程中仍存在较多的阻碍。从技术角度来讲，目前装配式建筑在构件设计与制造、施工现场安装等过程中的标准化方案不够完备，并且可操作性仍存在一定的不确定性。目前解决该问题的主要技术思路是依托BIM 技术，完成构件、建筑等数字化信息模型，统筹构件的制造、预拼装、碰撞监测等，将现场安装工作的风险降低到最低水平，减轻各承建单位的技术压力。但较多学者研究均表明，BIM 技术辅助施工操作标准化缺失，相关技术人才不足，多专业及多部门的协同管理与信息共享不够顺畅，多数施工单位仍习惯于传统项目管理的运作流程，难以流畅运作基于BIM技术为依托的信息化管理流程[7-8]。

除此以外，装配式建筑的结构部件设计也是一个重要的影响因素，不同于传统设计，装配式建筑构件需提前预制，预制过程需要对各参数进行精确把控，否则会直接影响后期拼装环节。包括较为复杂的结构模块与构件需要预制、运输、拼装等各项工作，而大批量的预制产品几乎不可能返工，不仅会增加制造成本，同时还会对工期产生严重影响，其风险是不言而喻的。考虑到不可控制的预制、安装、运输等效率和质量控制因素，也会对装配式建筑的推广产生较为严重的负面影响。

由于装配式建筑技术的匮乏与施工标准化的缺失等原因，导致社会及市场对装配式建筑本身存在一定程度的质量担忧，从而更多情况下仍然会选择传统的施工技术流程完成项目建设。

2.2.2 成本及管理因素

从市场调研及相关案例分析能够得知，相较于传统建筑的建设成本，装配式建筑的施工方法产生的成本较高，主要体现在以下方面：首先，装配式施工的高技能人工费用、设计费用、变更费用，尤其是各施工构件、模块等所产生的由工厂到现场的运输费用、车辆调度费用、场地吊装与布设费用等；其次，各产品构件是否通用式批量化生产，或是定制化生产、构件的生产规模与数量、设计工艺的复杂程度，相关税费等，均会较大幅度提高建筑成本。相关学者的研究成果也同样表明，在装配式建筑发展的制约因素中，建设成本较高是非常重要的一个因素[9-10]。

2.2.3 供应关系因素

装配式建筑是由多个供给单位共同提供业务服务以完成装配式建筑项目的推进工作，但由于各单位多数情况下并没有全面统筹与信息共享，这就导致各个单位之间独立工作，在各环节之间存在衔接不够紧密的问题，无形中给进度控制带来了较大困难。近年来，已经有较多装配式建筑项目在装配部件运输、安装等各个环节信息传递不方便，导致了装配式建筑管理的难度要大于传统工程项目管理，若能够解决好各供给单位之间的信息流转与衔接工作并改善供应链间关系形态，则会对装配式建筑的生产效率和市场占有率产生积极影响和一定的推动作用。

2.2.4 市场接受与认可因素

作为建筑市场与社会相关行业，建设单位与消费者均对装配式建筑有着一定的认知问题，前文已经提到了成本偏高、项目管理难度较大等因素会导致建设投资单位对装配式建筑缺乏投资热情。在建筑市场消费领域，多数消费者由于对建筑设计存在个性化需求，并且因无法正确认知装配式建筑的若干优势而仍对传统建筑交付形式有所偏爱等原因，也导致了在市场机制下装配式建筑无法占领主导地位。

2.2.5 区域政策倾斜导向因素

纵观全球范围，装配式建筑在部分国家已经推广并实施多年，同时也具备了较为完整的政策规范体系，部分国家则利用政府资助的相关部分、企业直接推动实施[11]。2017 年6 月，我国开始实施基于装配式建筑技术规范，并从装配式建筑结构、混凝土等方面给出了技术标准，由此可见，近年来我国已经着手研究以装配式建筑为背景的部分政策及技术规范。目前我国装配式建筑的政策文件多数还停留在理论阶段，对于实际施工需要的相关规范仍不能满足实际需求，国内现有的建筑行业管理制度及规范是将设计过程、生产施工过程分开管理，同装配式建筑一体化管理机制有较大出入。接下来则需要加快相关技术规范与政策的实践及可操作性验证，进一步推进装配式建筑的快速发展。

3 装配式建筑发展激励策略研究

持续加快推进装配式建筑的整体规模，从技术层面来讲，能够制定基于BIM技术的标准化作业流程是一项重要举措，该流程能够实现装配式建筑多专业、多环节的协同信息共享的精细化管理，该方式可以很好地规避装配式建筑项目管理的薄弱环节，提高一体化管理效率。拟从建筑各模块与部件的设计阶段便开始介入BIM 技术，按照设计要求，以信息模型技术实现构件安装等环节的碰撞检测，在满足碰撞检测的精度要求后，可以将相关构件少量进行加工生产，利用测绘技术观测构件特征点形态信息，并结合RFID 等技术实现快速对接，在工厂便可进行实体构件的预拼装。若拼装效果满足设计要求，则可以大批量生产，以此来提升后期大批量构件拼装效率。

从成本控制及项目管理角度来看，装配式建筑的建造成本偏高，而高成本的原因主要除高技能人工费用、设计费用外，构件的运输成本占比较大，若能够降低运输成本，则会对装配式建筑有很好的推进作用。这一方面，建议将中大型结构进行合理化拆分，减小单体构件的实际体积，从而能够在一定程度上降低运输成本；其次，可以在部分地区建立装配式建筑构件生产基地，采用本土化生产加工，减少跨地区运输成本。

从其他方面来看，建筑行业与政府部门需要加大对装配式建筑优势的宣传与普及，使得市场消费者能够接纳这种绿色建筑生产模式，并且逐步认同装配式建筑的建筑质量、使用寿命、设计风格等核心技术参数与传统建筑并无太大差别。同时，需加快制定标准化可操作性的施工技术方案与相关验收标准，使得标准化作业流程能够更好地适应市场建设需求。同时建议政府及相关部门通过完善补贴制度、降低开发成本与合理化行政管理审批流程，以提升投资建设方的开发意愿。

4 结语

文章在碳中和、绿色建造背景下，从成本控制、工程管理与施工技术创新视角下，对装配式建筑的发展现状进行了分析，剖析目前装配式建筑在全球范围内的研究热点与进展，同时总结装配式建筑的各类优势。同时，文章对目前我国装配式建筑的发展制约因素进行了分析，得出了技术综合应用不够完善、成本控制难度偏大及项目管理较为分散、市场供应关系不够稳定等方面的若干因素，制约着装配式建筑的快速发展。本文提出通过优化技术实施方案，持续推进BIM 技术应用、新型测绘技术应用的方面，拟将构件的设计-运输-安装等环节高度精简化，以压缩运输成本，便于全过程项目管理。同时提出了政策倾斜的若干办法，如设定补贴制度、优化行政审批流程等，进一步提升市场接受意愿，推进装配式建筑的快速发展。