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理论前沿 | 叶浩文:我与袁镔教授就“装配式建筑发展问题”谈访录

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  • 2019-06-30 10:36:01
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简介 编者按:习总书记指出,推动形成绿色发展方式和生活方式,是发展观的一场深刻革命。日前,由中国工程院院士肖绪文作序,中建科技集团有限公司董事长叶浩文撰写的建筑施工类重要专著《一体化建造》,已经由中国建筑工业出

编者按:习总书记指出,推动形成绿色发展方式和生活方式,是发展观的一场深刻革命。日前,由中国工程院院士肖绪文作序,中建科技集团有限公司董事长叶浩文撰写的建筑施工类重要专著《一体化建造》,已经由中国建筑工业出版社正式出版发行,深受读者喜爱。本网也以“高端访谈”的形式对专著作者进行了独家专访。为进一步扩大交流,让“一体化建造——建造活动的思维方法和新时代的绿色发展观”更加深入人心,助推我国建造方式变革,本网将陆续摘录刊发该专著的相关内容,以飨读者。敬请关注!

本期为大家推介的是“一体化建造”系列之九:我与袁镔教授就“装配式建筑发展问题”谈访录


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2017年4月,我有幸在中建科技有限公司办公室接受了《生态城市与绿色建筑》杂志主编袁镔教授的采访,就当前绿色发展背景下装配式建筑的现状及发展进行了深入的对话。


袁镔:2016年国务院出台了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》,提出力争用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%。现阶段,我国为什么要大力推广装配式建筑?我国装配式建筑发展的现状如何,处于什么样的阶段?


我国的装配式建筑于新中国成立后开始起步,在1970~1980年代出现了建筑工业化、装配化的高潮。改革开放后,随着经济发展水平的提高,人们对住宅多样化和个性化的要求日益提升,加之装配式大板建筑本身便存有防水、外观等方面的弊端,因此逐渐淡出了人们视线。近几年,鉴于绿色发展、建筑业转型升级等要求,住房和城乡建设部提出大力发展装配式建筑,发布了三大装配式建筑规范及《装配式建筑评价标准(征求意见稿)》(建标标函[2016]248号)。从整体现状和趋势来看,装配式建筑已成为我国未来的战略发展方向。


叶浩文:1970~1980年代出现的装配式大板建筑是在当时经济基础薄弱、钢筋水泥等材料缺乏的情况下,基于刚性需求和建设效率提出的,因其存在防水、抗震以及外观设计等问题被逐渐弃用。而在现阶段,从国际范围来看装配式建筑技术已经成熟,在此情况下,中央提出大力发展装配式建筑具有国家战略层面的意义,概括地讲,集中体现为5个方面需要,即贯彻党中央绿色发展的需要,实现建筑产业现代化的需要,保证工程质量的需要,缩短建设周期的需要,及推进供给侧改革的需要。《意见》明确指出:发展装配式建筑是建造方式的重大变革,是推进供给侧结构性改革和新型城镇化发展的重要举措,有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平,有利于促进建筑业与信息化工业化深度融合、培育新产业新动能、推动化解过剩产能。

相关数据显示,当前建筑业的能耗较高,相关能耗占社会总能耗的30%左右。而装配式建筑大部分在工厂生产,能大大降低施工能耗。据统计,采用装配式建筑可实现节水80%、节能70%、节材20%、节地20%。同时,通过工厂生产和现场装配,最大程度地将传统现浇施工的室外作业、高空作业和手工作业转变为室内作业、地面作业和机械作业,不仅有利于改善建筑业的劳动作业环境,也有助于进一步提高建筑业的安全生产管理水平。

总体而言,我国装配式建筑的发展仍处于初级阶段,其比例和规模都不尽如人意,在发展中存在4个方面瓶颈:

(1)市场培育不够充分。虽然国家和各地政府积极引导,但公众认识还较为保守,市场投资主体主动采用装配式建造方式的意愿还不是很强烈;

(2)技术体系不够成熟。装配式建筑在技术标准的编制推广、产品体系的发展完善、关键技术的集成创新、工厂生产自动化工艺等方面还存有较大不足;

(3)质量管控工作有待加强。当前装配式建筑的工厂生产检测和连接装配验收等环节还不规范,有可能带来重大的质量安全隐患;

(4)行业队伍水平有待提升。行业内工程技术人员的能力水平需要提高,施工人员操作技能的培训也急需加强。

虽然我国装配式建筑在发展过程中还有诸多不足,但随着中共中央、国务院发展装配式建筑顶层设计的陆续出台,以及住建部和各地方具体政策的逐步落地,装配式建筑已在我国形成了很好的政策发展环境。据不完全统计,目前已有17个省50多个市相继出台发展装配式建筑的指导文件,2016年全国新开工的装配式建筑面积已超过3 500万m2。同时,为进一步明确发展装配式建筑的阶段性任务,引导其规范化发展,住建部出台了《“十三五”装配式建筑行动方案》(建科[2017]77号),并于6月1日正式实施《装配式混凝土建筑技术标准》(GB/T51231-2016)、《装配式钢结构建筑技术标准》(GB/T 51232-2016)和《装配式木结构建筑技术标准》(GB/T51233-2016),《装配式建筑评价标准(征求意见稿)》也已形成。此外,国家科技部还在“十三五”重大专项课题研究中广泛组织行业人员进行建筑工业化科研课题攻关,对基础理论、顶层设计、产业链整合和技术评估等多方面进行深入研究。我真切地感受到自2016年以来,全行业发展装配式建筑的激情已全面点燃。相信在不远的将来,装配式建筑在设计方法、全产业链统筹、生产自动化及智能化、现场装配工法及工艺上都会有较大突破,并从技术体系与管理水平上有力助推装配式建筑的产业化发展。


袁镔:预制率或装配率是装配式建筑的重要指标之一,也是政府制定装配式建筑扶持政策的主要依据指标。能否谈谈您对装配式建筑装配率的看法?



叶浩文:住建部组织全国专家编制的《装配式建筑评价标准(征求意见稿)》提出以装配率衡量装配式建筑的装配化程度,并明确指出其衡量指标包括:装配式建筑的承重结构、围护墙体和分隔墙体、装修与设备管线等。可以从4个方面来理解把“装配率”作为衡量指标的原因。

第一,是实现建造方式转变的需要。大力发展装配式建筑,就是要推行有利于节约资源能源、减少施工污染、提升劳动生产效率和质量安全水平的预制装配建造方式,这是生产方式的一次重大变革。这种先进生产方式的最显著标志就是将传统的大量现场施工转移到工厂进行加工制造,而装配部分的工程量基本是通过工厂生产加工的,因此将“装配率”作为装配化程度的衡量指标,无疑是一种科学的评价依据。并且,若想评定一个项目的建造方式到底是现浇还是预制,就应有一定的“量”,如果一个项目包括主要受力构件在内的大部分构件都是预制装配的,而并非少数、辅助构成,即实现量变到质变,才是实现了建造方式的转变。从建造方式的角度对装配率提出要求,有利于推动装配式建筑的发展,但若主要受力构件不做预制装配,则装配式建筑很难有大的突破,生产方式也不会有大的突破。

第二,是推动装配式建筑系统化装配的需要。《意见》将装配式建筑定义为:用预制部品部件在工地装配而成的建筑。这表明装配式建筑应以“预制装配为主”,是“建筑、结构、机电、装修一体化”的建筑。如果只做结构部分的装配,那便谈不上“装配式建筑”,而仅是“装配式结构”。把建筑的围护墙体和分隔墙体、装修与设备管管线等,连同建筑的主体结构一并纳入“装配率”的考核指标,更有利于推动装配式建筑的一体化设计和系统化装配,更有利于提升装配式建筑的整体质量和建造品质。

第三,是推动各地装配式建筑均衡发展的需要。近两年我国装配式建筑的发展呈现出明显的不均衡态势,上海、合肥、深圳等地积极探索装配式建筑的自身发展规律,并结合国外的先进经验,发展水平较高,装配率提高很快,有的工程项目已达到80%以上,且在连接技术和隔振抗震技术等方面取得了很好的创新突破。“装配率”评价标准的出台,有利于进一步促进各地区装配式建筑的均衡发展,全面提升我国装配式建筑的整体建造水平。

第四,是带动新兴产业规模化发展的需要。国家之所以大力发展装配式建筑,还因其能够催生一些新的产业,促进经济发展,产生新的动能。近两年,伴随着装配式建筑的发展,在围护墙体和分隔墙体、装修与设备管线等领域,已产生了诸如门窗、墙板和卫浴、厨房类等生产制造企业,但由于标准化、通用化程度低,这类企业尚未实现规模化发展。此次将“装配率”作为衡量指标,非常有助于加快推动部品部件和机电管线生产的标准化、模块化、规模化,带动新兴产业的快速发展,进一步适应我国推进新型城镇化建设的发展需要。


袁镔:那么装配率与建筑工业化是什么关系?



叶浩文:简单地讲,“装配率”指的是单体建筑正负零标高以上的承重结构、围护墙体和分隔墙体、装修与设备管线采用预制部品部件的综合比例。而“建筑工业化”早在1970年代就有通用的定义,即按照大工业生产方式改造建筑业,使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程,其基本途径是设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化。进入21世纪,又提出了“新型建筑工业化”的概念,即以采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理为主要特征的生产方式,在开发、设计、生产、施工、运维等环节形成完整有机的产业链,实现建造全过程的工业化、信息化、集约化和社会化。

从上述概念可以看出,虽然装配率与建筑工业化没有直接关系,但二者也存在一定的联系:装配率体现的是一个装配式建筑的装配化程度,而发展装配式建筑是推进建筑工业化的有效手段,因此装配率的高低会影响到工厂加工构件部品的“量”,而这个“量”会在一定程度上体现建筑工业化的整体发展水平。


袁镔:可以从以下3个方面理解装配式建筑。第一,标准化设计:建筑部品应有模数才能进行批量化生产,模数化是大规模工业化生产的基础,工厂所生产的模数化部件、构件要能通用于在大多数建筑项目,而不能只适用于某个具体项目;第二,装配式建造的完整过程应该包括标准化设计、工厂化生产、装配式施工以及后期的信息化管理4个步骤。同时,装配式建筑不仅是人们(包括建筑设计从业者)通常所认为的主体结构的装配化,还应该包括建筑、结构、内装体系和机电设备4个系统的统筹和装配化。

现在,国家已经开展了很多装配式建筑的试点、示范项目,与传统建筑相比,这些示范项目在节约成本、提高生产效率等方面有哪些实际优势?



叶浩文:装配式建筑目前尚处于发展初期,各地区采取的技术还不统一。此前由于设计、加工生产、施工装配等产业环节脱节,导致装配式建筑与传统现浇方式相比,成本有所增加、施工进度却不快。为适应装配式建筑的发展要求,国家明确提出:装配式建筑项目原则上应采用工程总承包模式。

来自各领域的专家研究认为,EPC(Engineering Procurement Construction,设计、采购、施工总承包)工程总承包管理模式是装配式建筑降低成本、实现又好又快发展的重要模式。通过调研在建的装配式建筑示范项目发现,EPC建造模式已成为解决装配式建筑效率、质量和成本问题的有效方案。综合来讲,在装配式建筑项目中采取EPC模式有6大明显优势。

第一,有利于实现工程建造组织化。EPC模式明晰了工程建设单位的职责定位,改变了传统管理模式的碎片化,激活了工程总承包方的统筹能力,推进了装配式建筑设计、采购、制造、施工的高度融合和无缝衔接,有助于实现工程建设的高效组织。

第二,有利于实现工程建造系统化。EPC模式使项目各方在工程总承包方的统筹下形成有机的整体,通过BIM(Building Information Modeling,建筑信息模型)技术的全过程应用,在统一的项目管理平台下,集成应用各专业软件,统一标准化接口,保证信息共享、协同工作,实现建筑、结构、机电、装修的系统化装配。

第三,有利于实现工程建造精益化。EPC模式使工程建设主体责任更加明确,在管理机制上保障了质量安全管理体系的完整、全覆盖,能有效落实各方主体质量安全责任。同时,有利于全面发挥技术体系优势,促进技术与管理的融合,实现精细化管理,全面提升工程质量,确保安全生产,适应“美丽中国、健康中国、平安中国”的发展要求。

第四,有利于实现建造成本最低化。在EPC模式下,通过设计优化、集中采购和统一管控,有利于降低工程建造成本。工程总包方将各参建方目标统一到项目整体目标中,能以整体成本最低为目标,取得施工各方的最大化利益。

第五,有利于实现工期管理最优化。在EPC模式下,通过整体设计,有序把控工厂生产和现场装配的重要节点,突破时间、空间限制,做到合理统筹、穿插施工,能发挥其高效建造优势,极大缩短工程建设工期。

第六,有利于实现技术创新集成化。EPC模式有利于项目结合整体目标需求,明确体系化的技术研发方向,集成创新工程建造技术。避免从局部环节研究单一技术,难以发挥集成优势的问题。


袁镔:我国的装配式建筑目前处于发展初期,最终要发展得好,一定要获得市场认同。市场认同就是刚才您讲的成本问题,那么装配式建筑今后如何发展才能被开发企业逐渐认可?



叶浩文:目前,我国的装配式建筑是国家通过政策引领、引导,促进发展的,若想获得市场认可,必须按照“三个一体化”建造方式进行发展。

第一个“一体化”是从系统化装配的角度提出的,是指建筑、结构、机电和装修一体化。需要有先进的设计理念与方法,统筹建筑、结构、机电和装修4个子系统,使其成为一个系统且完整的工程,才能形成一个成熟的产品。装配式建筑唯有通过设计主导下的系统性装配,才能在模数化、标准化的基础上打造出功能完善、品质优良的建筑产品。

第二个“一体化”是从工业化生产的角度提出的,是指设计、加工、装配一体化。工厂预制与现场浇筑最大的不同是需要考虑预构件工厂加工和现场装配的协同问题,从而降低生产成本,提高生产效率。

第三个“一体化”是从产业化发展的角度提出的,是指技术、管理、市场一体化。要实现产业化发展,需要以市场为导向,推进技术管理体系和政府的各种监管机制以及工程报建、验收、招投标等制度的对应。如设计和施工是否可以一次招标、质量验收与检测制度如何适应装配式建筑的发展需要等等。

总之,发展装配式建筑一定要遵循新型建造方式的规律要求,只有在EPC工程总承包模式下,坚持“三个一体化”建造方式,才能全面发挥装配式建造的优势,赢得更加广泛的市场认可,从而推动装配式建筑产业化的发展进程。


袁镔:那么,推行EPC模式,是否可以是设计方和施工方作为联合主体投标?


叶浩文:投标的方式是灵活的,设计方和施工方联合投标,或者以施工方为投标主体皆可,只要具备相应的工程总承包能力、有明确的责任方和清晰的管理体系即可。EPC工程总承包方需全方位地对整个项目负责,保障质量安全体系的全覆盖和有效落实,统筹安排设计、采购、加工、装配、装修,按照“三个一体化”要求进行建造,这也是装配式建筑未来的发展方向。



袁镔:在“设计标准化、生产工厂化和施工装配化”前提下,如何处理装配式建造和建筑艺术效果之间的关系,减少“千城一面”的现象?

根据我国1970~1980年代装配式建筑发展的经验来看,标准化后确实容易出现立面单调的问题,大板住宅的建筑立面外观基本是千篇一律的。将来大面积发展装配式建筑,也会面对建筑艺术形态处理的问题。如果不能调动建筑师的积极性,较好地协调解决建筑艺术形态和装配式建造之间的矛盾,那么装配式建筑的发展也会遇到很大的阻力。



叶浩文:从根本上讲,这其实是如何协调统一标准化与多样化的问题,我认为不会出现此前“千城一面”的问题,可从以下两个方面进行分析。

一方面,标准化是装配式建筑设计的核心和灵魂,装配式建筑首先必须做到标准化设计,这一点是毋庸置疑的。但是标准化设计和“千城一面”是完全不同的概念。标准化是指部品、部件的模数模块化和标准化,是从建筑构件生产适应工业化大生产需要的角度提出的,可使工厂便捷、快速地规模化生产,以降低成本、提高效率,同时在装配时也能够适应机械化装配的需要。

另一方面,对模数化、标准化的构件和部品进行装配是可以实现多样化的。在平面上,可以通过卧室、客厅、厨房、卫浴等不同模块组合成不同户型,也可以通过标准户型之间的不同组合实现多样化;在立面上,可以通过灵活运用色彩、质感、表面机理、光影、尺度、凸凹关系元素的不同组合来实现多样化,即使用标准化的模块也能组合成多样化的平面和空间。

预制装配的基础是通过标准化的设计使若干构件、部件具有通用性,这是过程的标准化,通过不同构件的有机拼装,则会出现结果的差异化和多样化。国外许多优秀的案例皆呈现出了千变万化、丰富多彩的良好效果(图1~3)。说明标准化和多样化是有机统一的整体,而非尖锐的矛盾关系,大力发展装配式建筑,完全不必有“千城一面”的担忧。

  


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图8-1 新加坡阿德摩尔住宅(Ardmore Residence) 图8-2 澳大利亚波浪大厦

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图8-3 南澳大利亚健康与医疗研究所(South Australian Health and Medical Research Institute,SAHMRI)



袁镔:目前,我国的装配式建筑与国际上一些国家装配式建筑的发展相比,在理念、水平方面有哪些不同?差距在哪里?



叶浩文:目前,我国装配式建筑的整体水平在国际上是相对滞后的。具体来讲,日本在装配式建筑尤其是其框架体系方面较为先进、成熟。日本属于地震高发区,其减震、隔震技术处于世界领先地位。剪力墙受力形式复杂,其装配式建筑(包括住宅类建筑)一般以框架体系为主。在日本的高层建筑和超高层建筑中,装配式建筑的应用更为普遍,高度60m以上的建筑普遍采用装配式建造,而我国住宅类建筑采用框架体系的较少,高层建筑采用装配式的也不多。美国广泛应用双T板、预制柱和预制空心楼板,大跨度的多层停车场、工业厂房、仓库和商店普遍采用预制装配,而我国此类建筑非常少。欧洲国家装配式建筑构件生产的自动化程度比较高,拥有自动化的生产线、流水线,由于所在地域抗震要求低,混凝土预制构件钢筋少,连接比较容易。

结合我国抗震要求高和工业化加工技术还不成熟的实际情况,我们应综合学习日本的隔震、减振技术和欧洲先进的自动化生产技术。目前,国家“十三五”装配式建筑重点研发计划已有相关研究内容的安排,业内很多企业也在积极开展自主研发创新,可以预见,我国装配式建筑的设计、技术水平,在不久的将来肯定会有突破性的发展。


袁镔:从我国装配式建筑的现状来看,装配式建筑的发展潜力如何?


叶浩文:我对装配式建筑在我国的发展潜力是比较乐观的。当前,大力推进装配式建筑发展受到党中央、国务院、建设部和各级政府相关部门的高度重视,也得到了业界的积极响应和广泛参与。而且现在的装配式建筑理念、理论、技术和工艺较1970~1980年代的大板建筑时期已经有了很大进步,具备了控制建造过程中的各种问题的能力。通过在发展中加强监管和管控,围绕“科技引领、设计支撑、精益加工、集成装配、品质保障、三个一体化建造方式”,装配式建筑的产业化发展能力必将得到质的提升。


采访:袁镔 / Interviewed by YUAN Bin

文:生态城市与绿色建筑编辑部 / Edited by ECGB Editorial Department

(该文主要转自 我国装配式建筑的现状与发展--中国建筑股份有限公司副总工程师、中建科技集团有限公司董事长叶浩文访谈[J],生态城市与绿色建筑,2017)


文章来源:建筑工业化中国装配式建筑

责编:书予

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