装配式钢结构建筑研究＊

李凯文 ，纪 敏 ，万 鑫

（1.无锡环境科学与工程研究中心，江苏 无锡 214153；2.无锡城市职业技术学院，江苏 无锡 214153；3.无锡汽车工程高等职业技术学校，江苏 无锡 214153）

1 装配式建筑发展现状

建筑业是我国国民经济的支柱产业，“十三五”期间装配式建筑经历了政策密集出台期。2016—2019年全国31个省（自治区、直辖市）出台装配式建筑相关政策文件的数量为686个。部分省市政府提出2025年装配式建筑占比发展目标，黑龙江省目标占比达到30%，西安市目标占比不低于40%，陕西省目标占比达30%以上，江西省目标占比达40%。从国家政策来看，2016年国务院首次发文推动装配式建筑发展，提出“在未来10年之内的装配化水平应占新建建筑面积的30%”的目标，各地政府也相继提出装配式建筑的发展规划目标。各地深入贯彻落实中央城市工作会议精神和《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》。坚持市场主导、政府推动的基本原则，积极制定政策措施，逐步健全技术标准体系，有效推动装配式建筑快速发展。2020年全社会建筑业增加值7.3万亿元，同比增长3.5%，GDP占比7.18%。但我国建筑业长期存在生产和管理粗放、能耗高等问题，在人口红利消退、环保压力加剧的背景下，建筑业转型升级势在必行。从2016年国务院提出“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%”，再到2021年国家能源局“正式启动分布式整县推进工作”，建筑行业正在逐步摆脱过去粗放式低效的生产模式。

2 装配式钢结构建筑发展现状

在此背景下，装配式建筑发展迅猛。装配式建筑方面，持续看好钢结构和装配式装修两种方式，二者需求景气度均长期维持在高位，且供给端较为分散，生产方式变革之下，行业领军企业有望重塑传统模式中高度分散的行业格局，通过新技术、新体系、新生态等优势构筑较高护城河壁垒，从而指数级跃增业务半径，扩大国内乃至全球市场份额（见图1）。

图1 装配式钢结构应用

3 装配式钢结构光伏建筑一体化发展方向

中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于推动城乡建设绿色发展的意见》中关于实现工程建设全过程绿色建造中指出：开展绿色建造示范工程创建行动，推广绿色化、工业化、信息化、集约化、产业化建造方式，加强技术创新和集成，利用新技术实现精细化设计和施工。大力发展装配式建筑，重点推动钢结构装配式住宅建设，不断提升构件标准化水平，推动形成完整产业链，推动智能建造和建筑工业化协同发展，顺应我国绿色低碳、科技赋能，环境可持续发展的时代需求。“双碳”达标为绿色产业的发展创造了巨大宏伟的市场空间。在国家“双碳”使命和战略目标的驱动下，以及各级政府的环保政策激励下，众多传统产业也开始向绿色产业加速转型升级。例如在汽车行业，2018年我国开始实施“双积分”政策，引导传统车企从燃油车向新能源车转型，同时助力一批新能源车企脱颖而出。在建筑行业光伏建筑一体化（BIPV）作为庞大的建筑市场和潜力巨大的光伏市场的结合点，必将存在无限广阔的前景。

大数据、云计算、物联网、区块链、量子技术等以往无法想象的科技创新正井喷式诞生，加速应用在节能环保、清洁生产、生态农业、绿色基础设计建设等领域，成为企业实现“双碳”达标最核心的驱动力量。住建部数据显示，我国的广义建筑能耗约占全社会总能耗的30%。从“耗能建筑”向“节能建筑”“产能建筑”的转变，是城市低碳发展的重要议题。

“十三五”期间，我国城市中光伏建筑一体化可应用面积为17.9亿m2，城市新增光伏建筑应用装机容量在1 000万kW以上。光伏建筑一体化是将太阳能发电产品集成并作为建筑组成部分的技术，电池及储能作为建筑物外部结构的一部分，既具有蓄电功能又具有建筑材料的功能。项目实施钢铁加芯片AI装配，科技赋能，能有效推进我国环境可持续性发展的需求。

4 “智能孪生装配式建筑”发展方向

智能孪生装配式建筑是指将建筑所需要的墙体、叠合板等预制构件提前通过BIM系统模型在孪生虚拟仿真条件下实现最优化搭配，然后在工厂按标准生产，直接运输至现场进行装配施工，实现建筑过程从“建造”到“智造”的转变。智能孪生装配式建筑的特点从国家提出的“六化”展开，即标准化设计、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、再智造生命周期管理。智能孪生装配式建筑优势体现在性能可视可靠、施工进度快、节能环保、节约人力、节省模板、提高施工质量、循环再建造等方面。

对比智能孪生装配式建筑与传统建筑，智能孪生装配式建筑可减少20%～80%的人工，并且更高效，最快能使工期提前50%。在建筑垃圾污水方面智能孪生装配式建筑可减少施工现场垃圾10%～70%，减少建筑污水5%～30%，能耗方面，智能孪生装配式建筑对比于传统建筑降低能耗10%～35%。此外智能孪生装配式钢结构建筑材料可回收再建造，建筑材料全生命周期管理可实现40%～70%的材料回收利用，充分体现创新、协调、绿色、开放、共享新发展理念。

5 结语

行业内将装配式建筑面积占房地产新建建筑面积的比重称为装配式建筑渗透率，用以表示一个国家装配式建筑的覆盖率。在全球范围内，目前我国装配式建筑渗透率仅为13.9%，对比发达国家差距仍旧巨大，代表国家如美国、日本、法国、新加坡等装配式建筑渗透率均达70%及以上，由此看来我国的装配式建筑行业发展潜力巨大，未来是“中国式装配式建筑”的黄金发展阶段。