装配式建筑调研报告

一、装配式建筑概论（一）什么是装配式建筑1、装配式建筑是采用工业化的生产方式，在工厂制造建筑构件和部品部件（包括梁、柱、楼板、内外墙板、楼梯板、门窗、水暖电设备等）然后运送到施工现场，通过可靠的连接装配而成的建筑。装配式建筑也称“建筑工业化”、“住宅产业化”、“建筑产业现代化”。2、结构体系：主要包括装配式混凝土（PC）结构、装配式钢结构、装配式现代木结构等结构体系。3、主要特征：设计标准化、生产工厂化、施工装配化、装修一体化、管理信息化、应用智能化（全过程、全产业、全生命周期）。4、装配式建筑的组成：结构构件维护构件结构构件维护构件部品部件水暖电全装修梁、柱剪力墙叠合板外墙板内墙板门窗阳台楼梯整体厨卫给排水电气暖气内装修集成吊顶外装修1、传统建筑业生产方式存在四大弊端：过去几十年建筑业的大发展为我国经济增长、人民生活水平提高、城市化进程加快作出了巨大贡献；同时，我们也必须看到，以手工作业为主，现场砌筑的砖石结构和现浇混凝土结构一统天下的传统粗放式建筑生产方式存在严重弊端：①消耗大量能源资源，我国每年新建房屋面积近20亿平米，建筑能耗占社会能耗总量50%以上，80%以上为高能耗建筑；建筑施工用水占到淡水供应量的17%。②劳动生产率低于其他产业，科技对建筑产业的贡献率最低，与发达国家比，建筑业人均竣工面积仅为欧美发达国家的四分之一。③建筑寿命周期短，耐久和品质性能差，我国被拆除的房屋平均寿命只有30年左右，不到欧美等发达国家的二分之一。④对环境污染严重，目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%-40%，约为发达国家的两倍；我国大中城市空气污染约15%左右来源于建筑工地扬尘和装修施工。2、装配式建筑呈现四大优势：①节能降耗效果明显，与传统现浇建筑比较，装配式建筑节能70%、节水80%、节材20%、节地20%、节时30%，每100平米可减少建筑垃圾5吨（减少40%）。②施工质量有保障，采用工厂化生产、信息化管理技术手段，质量可控，施工质量误差由原来的厘米级缩小为毫米级。③施工工期短、效率高；施工不受季节气候影响，工期可缩短三分之一，从而达到节约投资成本、提升建筑业劳动效率。④大大减少人工，有效应对当前“建筑用工荒”“建筑工地后继无人”的困惑。3、发展装配式建筑是大势所趋：大力发展装配式建筑是贯彻落实党中央国务院节能减排、绿色发展的重要路径，是供给侧结构性改革、提升建筑产品质量和品质的重大举措，推进装配式建筑已是大势所趋。①经济发展内在要求：新时期我国经济发展已进入“新常态”，中央提出新型工业化、城镇化、信息化、绿色化发展要求，作为建筑业必须寻求新的发展方式，转变生产模式，装配式建筑正好体现了新型工业化、信息化、绿色化要求，装配式建筑的大面积推广应用将催生新的业态，形成新兴产业，成为新的经济增长点。②资源能耗压力的倒逼：传统建筑生产方式消耗大量能源资源，不可持续，资源环境是制约我国经济社会发展的瓶颈之一；《国务院关于印发“十三五”节能减排综合治理工作方案的通知》国发（2016）74号文件提出，到2020年，城镇绿色建筑面积占新建建筑比重提高的50%，推进绿色施工方式，推广节能绿色建材、装配式和钢结构建筑。③新型城镇化发展需要：预计到2030年，我国城镇化率将达到70%左右，转移农村人口3.9亿，这种大规模的人口转移需要大量的建设规模支撑，目前我国每年建设量在30亿平米以上，如果10年后中国装配式建筑占比达到30%以上，则有10亿平米的装配式建筑量。④建筑业转型升级需要：我国建筑业仍然是一个劳动密集型的传统产业，面对新形势，建筑产业从传统产业向现代化产业转型升级为工厂制造、现场装配、提升工程建设的绿色建造水平，是建筑产业实现现代化的重要手段，是实现社会化大生产的重要途径。⑤建筑人力资源紧缺使然：传统建筑施工作业，手工操作劳动强度高、作业条件差，越来越多的年轻人不愿从事建筑业劳动，建筑工地农民工年龄普遍偏大，民工荒、用工难的出现，使建筑业面临劳务紧缺危机，建筑业人工成本的比例由10年前的16%上升到30%左右；装配式建筑使构配件工厂化后，可最大限度减少现场工作量，机械化施工、信息化管控，可大大提升建设效率，实现农民工向产业工人转型。二、装配式建筑政策研究（一）党中央国务院文件1、1999年，国务院印发了《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》（国办发〔1999〕72号），系统地提出了推进住宅产业化工作目标任务，学习日本经验，引进国外技术、推广应用新技术、新产品、新材料、新工艺。2、2016年2月，中共中央国务院《关于进一步加强城市规划建设管理工作若干意见》（中发〔2016〕6号）明确提出：发展新型建造方式，大力推广装配式建筑，力争用10年左右的时间，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，在具备条件的地方发展现代木结构建筑。3、2016年9月，国务院办公厅《关于大力发展装配式建筑的指导意见》（国办发〔2016〕71号）文件中明确提出发展装配式建筑的总体要求和八项重点任务及四项保障措施。意见提出：“以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区，常住人口超过300万的其他城市为积极推进地区，其余城市为鼓励推进地区，因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑。力争用10年左右的时间，使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%”。4、2016年12月20日《国务院关于印发“十三五”节能减排综合治理工作方案的通知》国发（2016）74号提出“到2020年，城镇化绿色建筑面积占新建建筑比例提高到50%实施绿色建筑的全产业链发展计划，推进绿色施工方式，推广节能绿色建筑、装配式和钢结构建筑”。5、2016年12月21日《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》国办发（2017）19号提出“推广智能和装配式建筑，坚持标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，推动建造方式创新，大力发展装配式混凝土和钢结构建筑，在有条件的地方倡导发展现代木结构建筑，不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑比例达到30%”“装配式建筑原则是应采用工程总承包模式”。6、2016年9月5日，国务院印发《关于开展质量提升行动的指导意见》提出：“大力发展装配式建筑，提高建筑装修部品部件的质量和安全性能，推进绿色生态小区建设”。（二）住房城乡建设部文件1、2017年3月23日，住房城乡建设部关于印发《“十三五”装配式建筑行动方案》《装配式建筑示范城市管理办法》《装配式建筑产业基地管理办法》的通知建科（2017）77号文提出：到2020年，全国装配式建筑占新建建筑的比例的达到15%以上，其中，重点推进地区达到20%以上，积极推进地区达到15%以上，鼓励推进地区达到10%以上；到2020年，培育50个以上装配式建筑示范城市，200个以上装配式建筑产业基地，500个以上装配式建筑示范工程，建设30个以上装配式建筑科技创新基地。2、2017年6月13日，住房城乡建设部贯彻落实《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》重点任务分工方案的通知建市（2017）137号文中提出：装配式建筑原则上应采用工程总承包模式。推广智能和装配式建筑、坚持标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，推动建造方式创新。大力发展装配式混凝土和钢结构建筑，在具备条件的地方倡导发展木结构建筑。加快推进建筑信息模型（BIM）技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用，实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理。（三）北京市委市政府文件1、2017年3月1日，《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》（京政办发〔2017〕8号）提出，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，基本形成适应装配式建筑发展的政策和技术保障体系。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，推动形成一批设计、施工、部品部件生产规模化企业，具有现代装配建造水平的工程总承包企业以及与之相适应的专业化技能队伍。2、2018年2月7日，北京市规划和国土资源管理委员会关于印发《北京市装配式建筑项目设计管理办法》的通知（市规划国土发〔2017〕407号）文件中，明确了装配式建筑项目设计管理办法、深度要求、技术方案、预制率计算式以及装配式混凝土结构建筑工程施工图设计文件技术审查要点。3、2022年4月27日，北京市政府发布了《北京市人民政府办公厅关于进一步发展装配式建筑的实施意见》（京政办发〔2022〕16号），到2025年，实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到55%，基本建成以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用为主要特征的现代建筑产业体系；以新型建筑工业化带动设计、施工、部品部件生产企业提升创新发展水平，培育一批具有智能建造能力的工程总承包企业以及与之相适应的专业化高水平技能队伍。《京政办发〔2017〕8号》同时废止。三、装配式建筑发展的动态分析（一）全国装配式建筑发展情况根据住建部发布的《2020年度全国装配式建筑发展情况的通报》，京津冀、长三⾓、珠三⾓三⼤城市群为重点推进地区，常住⼈⼝超过300万的其他城市为积极推进地区，其余城市为⿎励推进地区。从2017-2019年的统计情况上来看，重点推进地区新开⼯装配式建筑⾯积分别为7511万平⽅⽶、13538万平⽅⽶、19678万平⽅⽶，占全国的⽐例分别为47.2%、46.8%、47.1%，装配式建筑在东部发达地区继续引领全国的发展，同时，其他⼀些省市也逐渐呈规模化发展局⾯。2020年，重点推进地区新开⼯装配式建筑占全国的⽐例为54.6%，达到34398万平⽅⽶;积极推进地区和⿎励推进地区占45.4%，达到28602万平⽅⽶，重点推进地区所占⽐重较2019年进⼀步提⾼。其中，上海市新开⼯装配式建筑占新建建筑的⽐例为91.7%，北京市40.2%，天津市、江苏省、浙江省、湖南省和海南省均超过30%。装配式建筑产能主要分布在湖南、江苏、⼭东、江西等地，其中湖南省的产能占⽐最⾼，且主要是PC结构产能。这主要是因为中国最⼤的PC构建制造商和PC设备⽣产商——远⼤住⼯总部位于湖南长沙，为湖南省发展装配式PC建筑提供了便利条件。根据中建部发布数据，2020年湖南省装配式混凝结构产能占⽐19.8%，江苏11.5%，排名第二，⼭东9.6%，排名第三。钢结构⽅⾯，中国装配式钢结构产能则主要集中在长三⾓地区，其中江苏省的钢结构产能占⽐约为1/5，位居⾸位。（二）北京市装配式建筑发展情况1、发展历程上世纪90年代初，北京的大板建筑“突然死亡”之后，全国的预制装配式建筑经历了15年左右的“停滞期”。2007年开始，北京市结合一些试点示范工程项目，进行了近十年的实践和探索。研究、优化、完善了装配式剪力墙结构住宅建筑体系并编制了一批国家和地方工程建设标准。从北京市装配式建筑发展历程来看，大体经历了研发试点阶段(2007-2009年);优化完善阶段(2009-2013年);体系成熟、全国推广阶段(2013-至今)三个阶段。2、发展现状作为首批“装配式建筑示范城市”，北京市装配式建筑发展一直走在全国前列。2018年，装配式建筑规模继续扩大，新开工装配式建筑项目155个，建筑面积约1377万平方米，占全市开工建筑面积的29%。2019年新开工装配式建筑219个项目、约1413万平方米，占全市新开工建筑面积的26.9%，新开工装配式建筑连续三年超额完成既定目标。2021年8月北京住建部发布数据，2020年北京新建装配式建筑面积2207万平方米，占比已达30%以上，实现了新版城市总规的阶段目标。2018-2020年北京市装配式建筑配套构建生产能力逐年提升，2020年新开工装配式建筑占全市新开工建筑面积的30.1%，北京市及周边地区建成投产的装配式部品生产基地已达40家以上，其中预制混凝土部品设计年产能超过380万立方米，钢结构部品设计年产能约80万吨。2022年4月25日，北京市人民政府办公厅发布《关于进一步发展装配式建筑的实施意见》，明确到2025年，实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到55%。其中，新建地上建筑面积2万平方米以上的保障性住房项目（包括公共租赁住房、共有产权住房和安置房，下同）应采用装配式建筑；通过招拍挂文件等方式设定相关要求，商品房开发项目、新建地上建筑面积2万平方米以上的公共建筑项目、工业用地上的新建厂房和仓库应采用装配式建筑。《关于进一步发展装配式建筑的实施意见》提出了工作目标：到2025年，实现装配式建筑占新建建筑面积的比例达到55%，基本建成以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用为主要特征的现代建筑产业体系；以新型建筑工业化带动设计、施工、部品部件生产企业提升创新发展水平，培育一批具有智能建造能力的工程总承包企业以及与之相适应的专业化高水平技能队伍。（三）装配式建筑发展存在的主要问题1、市场环境不成熟①目前装配式建筑市场上施工方、设计方以及供应商等较为稀缺；②规范标准未完善，技术工艺有待开发；③新型材料研发成果不显著、应用和普及程度不高；④政府监督及验收机制不完善。2、成本方面①前期投入大、效益低。想要做强装配式建筑，就要拥有自己的预制工厂，因此撒网布局、投资建厂必不可少，同时工程开工初期即要生产大量构件，对资金要求高。②成本高、单价低。通过成本测算，预制构件成本相对现浇构件偏高，但单价往往偏低，此问题对施工单位较为不利。同时目前装配式建筑的设计单价较传统建筑单价亦未有所增加。在设计单价不变、传统设计院已经具备成熟传统建筑设计团队及力量的情况下，其从事装配式建筑设计的驱动力不足。此为前文所述设计方资源稀缺的主要原因。因此个人认为政府在研究政策时不能只对开发商进行“扶持”、整个工程项目建设的所有参与方均应周全顾及。③预制工厂辐射范围有限。一般情况下，一个预制工厂的“经济”辐射范围不超过150km，一旦超过此范围，构件的物流成本将急剧上升。因此，想要扩大布局，必须增建厂房。3、设计方面装配式建筑比较适宜采用EPC(工程总承包)的模式进行建设。故在市场上设计资源稀缺的情况下，一些专注于建筑产业现代化的企业往往倾向于建立自己的设计公司或团队。在装配式建筑建设的各个环节中，设计是中心。一个装配式建筑是否取得成功很大程度上取决于设计是否成功。对比传统建筑设计，装配式建筑项目的设计需要提前介入。装配式建筑在规划设计、建筑方案设计、施工图设计完成后新增了一项工艺设计(构件拆分及节点设计等)。设计师在工艺设计时需在预制工厂技术人员、施工装配技术人员的协助下完成，同时需要提前与塔吊公司、外架单位、土建劳务公司等沟通关于构件结构预埋、模板支撑及加固方式等事宜。然而，很多设计师往往在此环节上做的不到位(未提前介入与相关人员及单位沟通，或沟通不顺畅)，由于其构件生产经验、施工装配经验的不足，导致设计成果往往只考虑建筑的结构安全、使用功能，而忽略了经济性和可操作性。例如：由于设计的不标准化导致生产模具、物料使用率低、周转次数少而造成构件制造成本的增加;由于设计的不可操作性使得现场模板无法安装和加固，造成现场“边做边改”、“做做停停”、“不断返工”的现象，从而导致质量不能保证、工期失控。此外，目前装配式建筑设计上遇到的一些常见问题如下：①一味追求装配率，所有内墙及外围护体系均设计成钢筋混凝土构件，导致建筑整体刚度大，房间回音过大;②土建与机电交叉问题;③钢筋打架问题;④门窗洞口开设局限等等。4、质量问题装配式建筑工艺设计方案通常采用“竖向预制、水平叠合、节点现浇”的模式。如前文所述装配式建筑能提高建筑“大面”质量，但往往很难保证现浇节点的质量，装配式建筑常见的质量通病主要出现在节点上。目前很多装配式建筑质量问题尚无较好的解决办法。①预制“三明治”外墙板存水、渗水问题。目前预制外墙板为了满足减重、保温的功能，通常在外墙内嵌入挤塑板(XPS)、聚苯板(EPS)，此类材料具有较强的存水功能，在构件预制浇筑、现场节点现浇等过程均可能导致水渗入储存、后期慢慢蒸发外渗，导致墙面出现渗水或潮湿现象。②外墙胶耐久性、耐候性问题。目前预制外墙节点(竖向、横向)通常采用打胶工艺，使用的胶水为建筑耐候密封胶，市场上常见的如西卡、安泰等品牌，其理论使用年限不超过30年。而外墙胶一旦失效，我能想到的解决办法唯有全部凿除后重新施胶水。③施工冷缝问题。所有预制构件与现浇混凝土交接界面均可以理解为施工缝。施工缝处由于干、湿混凝土结合性不足，加上浇筑过程设备、操作人员的荷载扰动，通常导致结合部位出现冷缝、开裂、渗漏的问题。目前常见的办法是将构件与现浇混凝土交界面全部做成粗糙面，此方法在叠合梁、预制外墙的节点也许奏效，但在叠合板上很难彻底解决问题。叠合板在预制层和现浇层之间可以理解为一个大面积的施工缝，当施工缝由“线”上升至“面”后，单纯的粗糙面措施难以杜绝冷缝的产生。是否可以研发一种新型材料(干、湿混凝土界面粘合剂、或混凝土添加剂等)？我觉得这个可以作为新材料研究的一个课题和方向。④钢筋套筒连接节点无法实体检测。目前竖向构件(预制框架柱、剪力墙)的连接节点通常采用钢筋套筒灌浆连接技术(参考规范《钢筋连接用灌浆套筒JG/T398-2012》、《钢筋连接用套筒灌浆料JG/T408-2013》)。通过钢筋等强度代换减少一半的纵向主筋，在节点部位只取一半的主筋进行套筒灌浆连接。此工艺最大的问题是只能进行工艺送检(在实验室用钢筋、套筒、灌浆料制作连接接头后送检)，而无法进行现场实体检测，从而无法检验节点连接质量。⑤钢筋绑扎问题。装配式建筑很多节点上钢筋较多较密(如外墙节点上有现浇构件竖向主筋、横向箍筋、预制构件水平锚入筋等)，不仅钢筋绑扎效率低，更造成施工现场出现