近年来,装配式建筑因资源消耗少、垃圾排放少、环境影响小,多次被写入国家有关指导意见中,要求“积极推广”“大力发展”。毫无疑问,装配式建筑是世界性的大潮流和大趋势,装配式建筑是对传统建造逻辑的一次革命,它对建筑企业的技术和管理提出了更高的要求。
目前,大力发展装配式建筑已经上升为我国的国家战略,国务院办公厅印发的《关于大力发展装配式建筑的指导意见》明确提出,要以京津冀、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%。由此将引发中国建筑行业的重大变革。
中国是世界上既有建筑和每年新建建筑量最大的国家。近几年来,我国年均房屋竣工面积达到40亿平方米,相当于美国加州建筑总面积的7倍。其中装配式建筑的比例却不足5%,与国际先进水平相比还有较大差距。与此同时,我国建筑在建造使用、拆解过程中大量消耗不可再生能源,并产生大量建筑垃圾,给生态环境造成极大破坏。前期大量交付的毛坯房在二次装修过程中又给资源、能源造成重复消耗和浪费,并产生大量垃圾,给建筑物造成极大安全隐患。
装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。发展装配式建筑是建造方式的重大变革,是推进建筑业供给侧结构性改革的重要举措,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。
在国家的大力推动下,全国兴起以装配式为载体的新一轮热潮,多个省市出台发展装配式建筑配套政策,以大企业为龙头,社会力量积极参与,装配式建筑在全国范围内得到大范围推广和应用,各地都有很多优秀做法和成功实践案例。
在全国大范围推广装配式建筑的同时,仍有不少突出问题需要我们给予高度关注。对此,中国建设科技集团副总裁、中国建筑标准设计研究院院长孙英总结了六大方面问题。首先,关于装配式建筑理念认识问题亟待统一。装配式建筑是由主体结构、外围护系统、内装系统、设备管线系统四个系统装配而成,但行业内有些从业人员把装配式建筑等同于主体结构系统装配,又把主体系统装配等同于钢筋混凝土结构,这一认识过于片面。
其次,缺乏一体化集成设计,装配式建筑是系统工程,它具有“两个一体化”集成整合特征,即全专业一体化,包括建筑、结构、水、暖、电、装修等;全过程的一体化,包括策划、设计、生产加工、施工安装、运营和维护等。“两个一体化”要以建筑设计为龙头进行集成整合。因此,如果没有把一体化集成设计摆在突出位置,就没有抓住装配式建筑关键环节、关键点。
第三,忽视结构安全问题。装配式建筑是百年大计,必须对结构安全风险以及现阶段技术发展水平有足够清醒的认识。孙英表示:“我国是多地震国家,结构安全存在一定的风险隐患,而一些企业却盲目大干快上,给结构安全造成潜在风险,这是非常危险的做法,不仅对建筑物不负责任,同时也不利于推动装配式建筑。”
第四,装配式建筑与制造业结合不够紧密。一方面,装配式建筑是建立在高水平制造业基础上,必须以高质量工业化为支撑;另一方面,装配式建筑给制造业带来更多机会,对制造业有着拉动提升和促进作用。装配式建筑应与制造业充分互动,如果仅仅是建筑业参与,而没有与制造业密切联动建筑工业化,这样的发展路径是不正确的。
第五,装配式建筑成本高,市场认同度低。目前,我国装配式建筑成本高出平均建筑15%,而且主要强调主体装配,用户缺少良好体验和获得感,因此市场反应不积极,甚至不接受,装配式建筑发展缺乏一定内生动力。实际上,单纯依靠政府补贴和政府强推的模式并不能持续推进装配式建筑的发展,必须找到装配式建筑发展更加市场化、可持续的发展模式。
第六,以BIM技术为核心的信息化支撑不足。装配式建筑与BIM技术的结合有着必然性,不以BIM技术为支撑发展装配式建筑的路径是错误的。除了上述这六个问题之外,目前还很多关于装配式建筑的问题,需要建筑行业的从业人员在装配式建筑发展过程当中给以高度关注,并进行认真分析研究、加以解决,只有这样,装配式建筑的发展才可持续,才能走到更加正确的轨道上。
装配式建筑是由四个系统全面装配而成。即主体结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统。只有这四个系统全面装配才是真正意义上的装配式建筑,而不仅仅是主体结构系统装配。
对于装配式建筑而言,它的核心价值往往体现在外围护系统、设备与管线系统和内装系统这三个系统装配上。全面实施装配化内装具有重要意义。目前我国的建筑装修模式是现场湿作业方式,大量使用水泥、陶瓷等建材,每年大约有20%水泥用作装修当中找平层、黏结剂,从而形成建筑垃圾,造成资源能源消耗高,这种作业方式使建筑质量和品质难以得到提升。如果采用装配化内装方式,以卫生间为例,将卫生间部品化,可以节约资源,提升建筑品质,同时整体卫生间日后拆除大部分材料都可以回收再利用,这符合循环经济发展的主流方向。
我国传统建筑当中设备与管线系统是埋在主体结构当中,这样的话给维修和更换造成很大困难,也与装配式建筑的发展理念不一致。孙英表示,可以采用SI(Skeleton-Infill)技术体系,即建筑支撑体和填充体完全分离体系。建筑支撑体是指主体结构,要求具有很强耐久性;填充体是指设备管线和内装等,要求易于维修、更换、改造。因此如果通过采用装配式内隔墙、吊顶,架空地面,使设备管线内装与主体结构分离,不仅仅可以大幅度减少湿作业,也便于管线维修更换,避免维修更换对主体结构造成的影响和破坏。
从国际上看,轻量化、多层化、集成化、装配化是外围护系统发展的主流方向,这样做有利于外墙保温、防水、防火,也利于外墙系统更换,可以创造出丰富多彩立面效果,打破千篇一律的视觉效果。
如今,我们正迎来数字化互联网时代,随着信息技术的迅猛发展,在信息化高速发展的大背景下,德国提出工业4.0,中国提出中国制造2025,其核心都是将信息技术与工业化紧密结合。相关数据显示,我国建筑业信息化的程度目前仅高于农业,排在所有行业的倒数第二。因此,在实施建筑工业化的过程当中,必须高度关注信息化,将工业化与信息化同步推进、融合发展。
装配式建筑在解决传统施工方式问题的同时,对施工管理和施工技术也提出了要求和挑战。装配式建筑的建设过程不同于传统方式,增加了深化设计、构件生产、物流运输阶段,施工阶段的主体结构施工由现场浇注转变为以装配式施工为主。装配式建筑采用传统的管理方法和技术,工作量大,管理难度大,效率低,通过使用BIM技术可以很好地解决这些问题。
相对于传统方式,在装配式施工中应用BIM技术,可以更有效地管控项目进度,提高质量管理水平,降低项目成本。通过施工方案模拟,可以优化施工计划;通过构件管理,可以及时下达、跟踪构件状态,避免因构件生产运输等问题影响进度;通过施工进度管理,可以形象直观地发现实际进度与计划进度的偏差,及时进行计划及相关资源调整,保证进度在可控范围内。通过吊装模拟,进行形象化的交底,保证吊装的精度;通过可视化的技术交底,保证构件的节点连接质量;通过构件质量管理,实现质量数据可追溯,提高了质量管理水平。通过场地布置,避免了构件的二次运输;通过施工方案模拟,优化了资源配置,避免了窝工、怠工等现象的发生;通过吊装模拟及可视化的技术交底,提高了工作效率和安装质量,降低项目成本。
从建筑行业内部来看,BIM技术与装配式建筑之间具有天然伴生关系。一方面BIM技术起源于制造业,装配式建筑的发展目标就是将传统建造业升级为先进制造业,两者结合是必然的。另外一方面,装配式建筑必须依托BIM技术进行一体化集成整合,最终实现社会化大生产。装配式建筑必须依靠BIM技术打通全专业、全过程数据链,实现数据传输与共享,最终打造出一个完整的高水平装配式建筑。