新型建筑工業化背景下裝配式建筑發展現狀及策略分析

李 珊 張豪杰

建筑業作為我國國民經濟的支柱產業，在其發展歷程中對經濟增長、城鄉建設以及民生改善等作出了巨大的貢獻。隨著社會經濟環境的變化及新型城鎮化建設的推進，傳統建筑模式難以適應現代化建筑行業轉型發展的需要。從行業本身來看，施工人員呈現出老齡化、職業化不強等趨勢，人員整體素質偏低，競爭力不強。從外部環境來看，2020 年9 月，我國明確提出2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”的目標。傳統建筑模式帶來的資源消耗、噪聲、揚塵、建筑垃圾等會產生巨量的碳排放，這些都要求建筑企業必須走上建筑工業化之路。

在此背景下，我國“十四五”規劃進一步明確了建筑行業“新型工業化、信息化、綠色化”趨勢。新型建筑工業化是一種整合設計、生產、施工等建筑產業鏈的可持續發展的新型生產方式。裝配式建筑與新型建筑工業化一脈相承，大力發展裝配式建筑是建筑行業落實綠色高質量發展要求的重要舉措之一。通過發展新型建造方式，能夠促進傳統建筑業轉型升級。

1 裝配式建筑的市場發展態勢

1.1 國內裝配式建筑呈快速增長趨勢

以中華人民共和國住房和城鄉建設部（以下簡稱住建部）發布的相關統計數據為基礎，可以得到2015―2021 年我國新建裝配式建筑面積統計與增長情況，如圖1 所示，可見近年來我國新建裝配式建筑面積呈快速增長的趨勢。2021 年，新建裝配式建筑面積達到7.4 億m2，占新建建筑面積的比例已達24.5%。根據住建部發布的《“十四五”建筑業發展規劃》，到2025 年裝配式建筑占新建建筑的比例將達30%以上。

圖1 2015—2021 年新建裝配式建筑面積統計與增長情況（來源：作者自繪）

1.2 新開工裝配式建筑結構以PC為主

裝配式建筑是指由預制部件在工地裝配而成的建筑，按照結構類型大致可分為預制混凝土結構（Precast Concrete，PC）、鋼結構和木結構3大類，目前我國的裝配式建筑仍以PC 為主。2019 ～2021 年，PC 結構新開工建筑面積占比最高，2021 年PC 結構占比為67.7%。同時，PC 構件工廠快速增加，截至2019 年底，全國年設計產能在3萬m3以上的PC工廠已超1000家，PC 構件的市場規模已達189 億元，預計2025 年PC 構件的市場規模將增至1307 億元。

1.3 鋼結構發展前景廣闊

鋼結構因具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工簡便及工業化程度高等優點，已廣泛應用于大型廠房、場館和超高層等領域，在學校、醫院等民生基建領域，鋼結構占比也有較大的提升空間。從政策導向來看，政府通過相關配套政策推動鋼結構逐步向住宅領域發展。2019 年3 月，住建部在《住房和城鄉建設部建筑市場監管司2019 年工作要點》中提出，要開展鋼結構裝配式住宅建設試點，在試點地區保障性住房、裝配式住宅建設和農村危房改造、異地搬遷中，明確一定比例的項目采用鋼結構裝配式建造方式。

從試點省市發展情況來看，近年來深圳市加快推進以裝配式建筑為代表的新型建筑高質量發展，率先在保障房建設領域開展裝配式建筑的探索實踐，新建保障性住房項目全部實施裝配式建筑，為全面帶動建設行業全產業鏈向綠色化、工業化、智慧化、國際化方向發展起到引領作用。

2 裝配式建筑發展的制約因素

與傳統建筑相比，裝配式建筑因采用標準化設計、工廠化生產、裝配式施工的形式，符合工業化、綠色化、智能化、國際化等大趨勢，是一種可以有效節約資源、實現綠色環保、提高施工效率、加速工業化轉型的新型建造模式，在我國建筑業轉型升級過程中勢在必行[1]。我國裝配式建筑雖有一定基礎，但起步較晚，裝配水平與發達國家相比還存在一定的差距，在發展過程中面臨技術、成本、管理等多方面的制約因素。

2.1 技術不成熟

裝配式建筑涉及設計、生產、施工各個環節。設計是源頭，生產工業化的關鍵是標準化設計。目前，我國裝配式標準化設計程度較低，仍沿用傳統現澆模式進行建筑方案設計，再進行構件拆分設計，不符合工業化建筑發展的本意。在生產環節，優化預制構件的生產流程，改善構件庫存管理及運輸管理也是值得重視的問題。在施工階段，裝配式建筑在構件節點連接、組合安裝位置尺寸偏差、抗震性能等關鍵性技術方面的研究及經驗不足，導致裝配水平不高。

2.2 成本較高

從住建部發布的《裝配式建筑工程消耗量定額》來看，裝配率為20%～60%的混凝土結構小高層住宅平均建造成本為2152 元/m2，高層住宅平均建造成本為2416 元/m2，裝配式鋼結構高層住宅建造成本為2776 元/m2，傳統現澆混凝土結構建造成本為2000 元/m2。混凝土結構裝配式建筑成本較普通現澆成本高出

8%～21%[2]。

目前，預制構件生產尚未形成規模化效應，材料費居高不下，生產、管理等成本較高。預制構件的標準化程度較低，模具通用性不強，導致模具浪費較大、重復利用率低，從而增加了模具成本。除了預制構件成本、模具成本之外，運輸成本也同樣值得關注。預制構件體積和重量較大，且形狀多樣，隨著運輸距離的增加，運輸成本會大幅提高。由于尚未形成完善的產業鏈，裝配式建筑的生產、運輸成本較高，導致其建造成本很高[3]。

2.3 規范標準不健全

發展裝配式建筑需要形成滿足現代化工業生產需要、規范且健全的標準體系。目前，我國裝配式建筑一體化、標準化設計等關鍵技術還不成熟，雖然國家和地方出臺了一系列裝配式建筑相關的標準規范，但是尚未建立與裝配式建筑配套的標準技術體系及質量驗收標準。不同省份和地區的要求及規范尚未統一，很難達到構件的標準化生產和標準化施工，影響了裝配式建筑的建造水平和發展速度，導致工業化建造的綜合優勢不能充分顯現。

2.4 上下游產業鏈不健全

裝配式建筑產業鏈以建筑實施流程為主線，更加強調設計、生產、施工一體化。總體來說，裝配式建筑主要包括研發設計、裝備制造、原材料供應、構件生產、施工安裝和管理運維等6 大環節。

但是目前各環節呈現條塊分割的狀態，尚未形成上下貫穿的產業鏈，缺乏有效的銜接和協調[4]。在6 大環節中，涉及開發、設計、預制構件生產、運輸以及施工等單位，參與主體多，各方之間缺乏有效的資源共享平臺，協同作業程度低。

2.5 產業相關人才緊缺

裝配式建筑與傳統建筑相比，在建造模式上存在很大的區別。新技術、新方法的采用，新管理模式的推進等都對建筑行業的人才提出了全新的要求，傳統勞務工種的人才需求會逐漸趨向吊裝、裝配、焊接等高技能崗位。上下游產業鏈的協同發展離不開BIM技術的有力支持，但是目前掌握BIM技術、了解裝配式建筑設計和施工工藝技術的人才嚴重不足。同時，裝配式建筑在運維管理模式上發生了很大變化，推廣工程總承包等模式都對項目管理人員提出了更高的要求。很多工程項目管理人員欠缺工業化管理思維，對裝配式建筑整體流程缺乏系統性認識，不利于裝配式建筑產業的持續發展。

3 裝配式建筑發展的策略分析

從我國裝配式建筑市場發展態勢來看，盡管還面臨技術、成本、管理和人員素質等諸多制約因素，但是隨著建筑業轉型發展、高質量發展需求的不斷增加，裝配式建筑發展必將成為推動建筑業走向新型工業化、綠色化、智能化之路的利器，助力傳統建筑業轉型升級，實現可持續發展。

3.1 采用模塊化建筑，創新設計理念

模塊化建筑在裝配式領域發揮了一定的先行作用。武漢火神山醫院的建造為模塊化建筑提供了樣板。以每個房間作為一個模塊單元，在工廠中預制生產后運輸至施工現場，然后將各個空間模塊通過可靠的連接方式組裝成建筑整體。通過模塊化建筑積累項目經驗，不斷完善設計、生產和施工環節，建立完整的工業化思維。

創新設計理念，統籌考慮前期、部品設計、施工及后期運維等階段，加強標準化設計、系統化設計和信息化設計，通過建立具有一整套適應性的模塊及參數，完善設計選型標準與部品部件標準，編制集成化、模塊化部品相關圖集。全面推行標準化、通用化和模數化設計方式，使建筑部品實現通用性和互換性，提高標準化部品部件的應用比例。

同時，本工程應該推動項目前期技術策劃、規劃、設計、構件和部品部件的生產運輸、施工安裝以及運營維護管理。開展基礎共性標準、關鍵技術標準、行業應用標準研究，從而構建先進適用的建筑工業化及智能建造標準體系。

3.2 提高標準化程度，降低建造成本

在設計階段采取標準化、模數化、模塊化的思維，對不同規格的構件進行統一管理，提高預制構件的標準化程度，提高模具的重復利用率，可有效降低模具攤銷成本。合理安排和布置預制構件生產企業的地理位置，制訂合理的運輸路線，協調好構件生產、運輸及現場吊裝之間的關系，避免因銜接問題而導致運輸成本增加。在施工環節，進行流水施工和工序優化，做好施工現場管理。利用BIM 技術模擬現場施工情況，預設可能出現的問題，有針對性制訂解決措施，提高施工效率。

3.3 推動EPC總承包建造模式，提高企業建造管理水平

裝配式建筑對設計、生產和施工之間的銜接和協同提出更高的要求，EPC 總承包模式由工程總承包單位根據合同約定，承擔項目的設計、采購及施工建造等任務，集設計、采購、施工為一體，具有提高工作效率、降低工程成本、提高集成化程度等優勢，與裝配式建筑的發展需求具有較高的匹配度，有利于裝配式項目的建造。推動EPC 模式與裝配式建筑發展的結合，能夠使工程項目各環節得到更加合理的優化與組合。

支持大型設計單位、施工單位和部品部件生產單位發揮自身優勢，加強企業之間的深度合作及資源整合，向具有工程管理、設計、施工、生產、采購能力的工程總承包企業轉型。不斷提高工程總承包商的管理水平，將工程建設的全過程整合為完整的一體化產業鏈，全面發揮裝配式建筑的建造優勢。

3.4 推進BIM全過程應用，促進全產業鏈協同發展

BIM 技術因具有信息化、可視化、協同性等特征，能夠為裝配式建筑的發展注入新活力。BIM 技術對建筑實體模型進行仿真構建、模型碰撞測試與檢查，在設計階段優化調整設計方案，能夠更好地實現建筑、結構與安裝的集成設計[5]。通過強大的信息處理和信息收集能力，BIM 可以建立預制構件等信息，并加以動態控制及有效管理，提高構件生產環節及施工環節的精度和效率。

BIM 模型貫穿于建筑設計、構件及部件的工廠化生產、施工和運維全過程，搭建起統一、開放的數據共享、交換及協同的信息平臺，保證設計、生產、施工、運維全鏈條數據的統一性，降低預制構件設計、生產、裝配施工等環節的成本，協助實現裝配式建筑全過程的信息化管控，促進全產業鏈協同管理，從而提高裝配式建筑的實施效率。

3.5 培養適應裝配式建筑發展的人才

探索并建立適應新型工業化發展需求的人才培養機制，加大職業技能培訓力度，促進建筑施工人員向技術人才轉型。裝配式相關企業各工種的從業人員通過裝配式職業資格培訓后，取得相應的資格證書，持證上崗，進一步提升了高層次技術人員和管理人員的理論及技能水平，加強其對裝配式新技術、新工藝的認識。積極進行知識技能的更新和儲備，如BIM 技術、3D 打印技術、虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術、物聯網和建筑機器人等，引導傳統建筑人才向新型工業化、智能化和信息化方向轉變。

同時，優化高等院校的專業設置和人才培養方案，合理增設裝配式建筑方面的專業和課程。創新人才培養模式，鼓勵企業與高等院校共建實習實訓基地，培養裝配式專業技術人才。加大專業與產業融合的支持力度，成立由專家、企業工程師、高校教師共同參與的產教融合團隊，加強院校開設的專業課程和企業需求之間的銜接，為裝配式建筑發展提供人才儲備。

4 結語

隨著“碳達峰”與“碳中和”發展目標的提出，建筑業轉型升級與建造模式的重大變革已是大勢所趨。傳統建筑行業將逐步改變粗放型的生產方式，朝著集約化、精細化方向發展。裝配式建筑在“雙碳”及“建筑工業化”理念下，具有廣闊的發展空間，這對建筑行業及其從業人員而言，既是挑戰又是機遇。