白 鴿(沈陽建筑大學, 遼寧 沈陽 110168)
2017年2 月,國務院辦公廳發布《關于促進建筑業持續健康發展的意見》,明確提出:“力爭用十年左右的時間,使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到30%。”2017年3 月,住建部印發《“十三五”裝配式建筑行動方案》《裝配式建筑示范城市管理辦法》《裝配式建筑產業基地管理辦法》,為各個省市推行裝配式建筑指明了方向,并使得我國裝配式建筑逐漸呈現出良好的發展態勢。當然,在發展過程中,相關企業仍然要受到技術和成本等因素的影響,必須要面臨成本、質量、安全、進度、施工技術、構件生產、標準規范、綜合效益及其他相關因素的挑戰。本文分析了我國裝配式建筑存在的問題,同時提出一些相關建議,旨在對我國裝配式建筑的發展產生一定的促進作用。
早在 20 世紀 50 年代,由于受到生產技術和建設能力的限制,我國提出了發展裝配式建筑,但發展速度十分緩慢。直到 20 世紀 90 年代末,我國才提出大力發展裝配式建筑,并開始重視裝配式建筑的各方面性能。自 2014 年以來,國務院及地方政府相繼出臺了關于發展裝配式建筑的文件,指明了裝配式建筑的發展方向。2017年11 月,住建部認定了首批 30 個裝配式建筑示范城市和 195 個產業基地。由此,我國裝配式建筑市場遇到了快速增長的機會,各省市陸續開始重視并加速發展裝配式建筑。據不完全統計,2018 年我國裝配式建筑開工面積達到 2.9 億 m2(約占新開工面積的 13.9%),比 2015 年的 7 360 萬 m2增加了2.164 億 m2。
近幾年,為了發展裝配式建筑,國務院及地方各級政府相繼出臺了很多優惠政策,公布了一些試點城市,設立了一些產業基地,但從行業發展的角度看,有些政策仍然不利于裝配式建筑的發展。以稅收政策為例,裝配式混凝土預制構件(Precast Concrete,PC 構件)的增值稅為16%,更高的稅額無疑增加了裝配式建筑的成本,而這些成本最終都要由消費者來承擔。
與現澆式建筑相比,裝配式建筑的增量成本主要包括PC 構件的生產成本和運輸成本。
(1)PC 構件生產所在的基地需要投入大量資金。由于前期資金投入較多,一些中小型企業沒有能力進行投資建設,能夠擁有更多資金參與投資建設的,只能是大型企業。構件生產企業較少是不爭的事實。
(2)PC 構件生產的標準化程度很低。生產構件期間,不同的構件會用到不同類型的模具,并且模具的周轉次數無法達到設計使用壽命,因而增加了模具成本。在構件裝卸運輸過程中,一些異型構件會降低空間的利用率,進而增加運輸成本。
(3)PC 構件的生產成本相對較高。與傳統施工方法相比,PC 構件的生產需要使用一些特殊基材如嵌入式部件等,以及一系列專用設備如 PC 構件自動化生產線、建筑PC 構件固定生產線等,因而 PC 構件的成本普遍高于傳統現澆件的成本。
(4)PC 構件的運輸成本相對較高。我國 PC 構件的標準化程度較低,其規格多種多樣,只能采取散裝運輸的方式。在運輸時,不合理的裝載和放置、不充分的固定措施、不良的路況等,都有可能給構件帶來致命傷害,包括磨損、磕碰等;無序裝運和反復裝運,在降低施工效率的同時,也有可能損壞構件。這些因素都會增加生產成本和運輸成本。另外,市場上生產預制件的企業不多且規模較小,生產地距離項目現場較遠,運輸效率較低,勢必增加運輸成本。
技術體系為裝配式建筑的發展提供了有效的支持。從技術體系的角度來看,到目前為止,設計和生產還沒有形成統一標準,一些施工單位還沒有熟練掌握裝配式施工技術和管理技術。雖然開發公司清楚地認識到裝配式建筑在以后的發展中會有相當大的潛力,并對它們充滿信心,但是目前許多承包商、生產廠家和建筑單位等仍未具備研究和開發裝配式建筑技術的能力。由此可見,不成熟的技術體系是造成裝配式建筑緩慢發展的重要原因。只有不斷地完善技術體系,裝配式建筑的技術體系才能更加成熟,才能得到更快發展。
裝配式建筑產業鏈是一個動態的增值鏈,主要是以裝配式建筑為對象,以每個利益相關企業為載體,以共同承擔風險、共同享有利益為引導,上中下游企業相互作用、相互依存的產業鏈[1]。相比于傳統模式,裝配式體系對產業流程各環節間的協同合作提出了更高的要求。從建筑設計、構件生產和構件運輸,到現場施工和運營維護,裝配式建筑的整個建造過程都需要每個主體、每個環節的密切合作,但我國的裝配式建筑仍處于初始階段,在每個環節上只有少數企業具有卓越的相關資質能力,很難形成一條成熟的產業鏈,使得裝配式建筑的配合作用在全壽命周期的每一個階段都顯得十分低下。
項目管理團隊運用三維模型在項目的各個階段(從項目批準到運營維護)都可以實時、有效、無誤地共享信息;項目建設中涉及的各個單位還可以采用碰撞試驗等方法提前模擬可能發生的問題,進而提高工作的協調性。目前,BIM 在多個建筑領域得到廣泛應用,但在裝配式建筑工程項目中,其應用場景需要拓展,應用水平也亟待提高。
裝配式建筑目前尚在推行起步階段,其成本相對傳統施工建筑要高出很多。當相關單位第一次采用裝配式建筑形式且沒有實現規模效益時,稅收減免、資金扶持、補貼等優惠政策將是全面推廣裝配式建筑的關鍵因素。因此,企業在發展裝配式建筑時,能否得到政策支持至關重要。
筆者認為,政府應當設立一個特定的部門以改進和推廣裝配式建筑。在各地發展裝配式建筑初期,政府應給予一定的優惠,尤其是對作為商品征稅的 PC 構件,應該給予一定的優惠。發展到一定程度后,可以按照規定收取相應的稅費,或者直接降低 PC 構件的增值稅以減少構件的成本,或者降低從事裝配式技術研發的企業及其相關企業的所得稅。由于裝配式建筑在發展初期需要投入很多資金,政府應當積極主動為 PC 構件生產企業提供一些幫助,以支持這些企業的建設與發展。對于資金充足、能力較強的企業,政府可以提供工業用地以及所需要的相關基礎設施等,幫助他們努力向裝配式建筑方向發展;對于資金不充足、能力不強的企業,政府應當放寬貸款條件,并提供技術咨詢及其他幫助。
裝配式建筑的設計主要涉及構件的標準化設計以及各專業之間的協同設計。構件的多樣性不僅限制了裝配式建筑的標準化,還降低了構件使用的重復率,從而增加一些材料的生產成本和運輸成本。目前,我國的設計標準或文件大多由省出臺,設計生產的構件總是達不到應有的標準化和通用化程度,從而限制了規模經濟的發展[2]。對此,我國應當首先解決設計模數的通用性和設計方案的標準性等問題,統一將構件的設計和零件的生產序列化,以利于模具的重復使用,從而大大減少模具更換,促進構件拼裝,在降低成本的同時,確保建筑的品質。
從裝配式建筑的全生命周期來看,設計階段應當注重構件的合理拆分,合理確定構件的大小,在減少模具類型和構件規格的前提下,務必保證構件的質量,同時還要提高模具周轉率。生產階段應當根據需要制訂好計劃以防浪費,要充分利用資源,盡量實現規模化、標準化生產,在生產構件的同時還要不斷改善構件的生產工藝,以提高機械化水平。運輸階段應合理考慮構件的運輸距離和路況,以免因長途運輸而造成成本過高和構件損壞。同時,根據構件的特點,合理選擇能夠加固構件的工具、裝車布置以及運輸工具,以防構件磨損、磕破,并擬訂詳盡的運輸和裝卸方案以降低運輸成本。施工階段應發揮吊車使用效率,結合現場布置情況,減少構件存儲和二次搬運,并采用分段流水施工法,提高安裝效率,減少措施費和人工費[3]。
我國裝配式建筑發展起步較晚,沒有像許多發達國家那樣形成了自己特有的裝配式建筑結構體系,在一定程度上延緩了發展進程。為此,我們要在大力推廣裝配式建筑并盡可能地保證其質量的前提下,快速發展自己獨特的裝配式建筑結構體系。采取標準化、系列化、配套化的方式,研究開發能夠適用于工業化生產要求的結構體系,系統設計如主體結構、圍護結構、廚衛、設備等建筑產品的部件和構配件[4]。此外,要努力提高構件和模數的協調性,促進形成構件體系的完整集成技術,使得建筑構件體系的模塑保持一致,為研究開發一系列標準化的建筑構件體系及其配套體系創造條件。
近幾年,我國多地相繼發展裝配式建筑,涌現了許多能力強大的裝配式建筑公司和施工單位。如果將國家試點項目的相關信息收集在一起,鼓勵行業中的領先企業向其他企業分享信息,帶動具有建造能力的建筑企業投入到裝配式建筑領域中,那么我國的裝配式建筑標準化體系也必定會得到進一步完善。
行業管理是裝配式建筑發展的基礎。裝配式建筑的建設包括設計、生產、運輸和施工等,目前已形成了一條完整的產業鏈。組成建筑主體的部件需要在工廠中預制并運送到施工現場進行安裝。這就要求構件設計與現場組裝保持高度協調,各相關企業均具有很強的合作能力。其中,地產開發商在資源(如資金)方面具有很多優勢,是產業鏈的核心,因此更要加以管理,以充分發揮其溝通作用。
從裝配式建筑的產業鏈形成開始,將裝配式建筑領域的生產、學習和研究相結合,培育裝配式上下游企業,以及集設計、生產、運輸、施工和后期維護于一體的綜合型領先企業。同時,推行總承包模式,鼓勵加強裝配式建筑領域各環節之間的聯系和合作,以提高裝配式施工過程的運作和溝通效率,并實行統一的綜合管理。此外,鑒于BIM技術能組合各方、各階段的信息并進行數據分析,在裝配式建筑中還應多加運用,使裝配式建筑的數據更加真實、準確。
BIM 技術能夠跟蹤部件生產進度和其他的一些信息,并在任何時候都能夠了解組件的進度。另外,施工單位可以通過 BIM 可以對實際的施工數據和計劃的施工數據進行比較和分析,找出它們之間的不同,不斷改善施工計劃,減少建設工期。
在設計階段,BIM 能夠為不同的單位提供多個數據端口。各專業設計單位通過設計好的 BIM 獲取所需要的圖紙,再運用這些圖紙準確獲取每個構件的位置信息,進行碰撞檢查,能夠快速、有效地發現并解決問題。在生產階段,生產企業能通過 BIM 獲取自己想要的信息,制造商通過射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)能夠清楚地掌握構件的生產進度等信息。在最后的組裝階段,將 BIM 與 RFID 結合在起來,能夠防止產生如因 PC 構件太多而引起的誤用或者遺失等問題。