装配式建筑的发展瓶颈与未来发展趋势研究

装配式建筑的发展瓶颈与未来发展趋势研究

夏炎

陕西省泰烜建设集团有限公司

摘要：发展装配式建筑是牢固树立和贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享五大发展理念,按照适用、经济、安全、绿色、美观要求推动建造方式创新的重要体现。基于此,该文首先详细分析了我国装配式建筑的发展现状,而后阐述了装配式建筑未来的发展趋势,最后提出了装配式建筑发展的对策。

关键词：装配式建筑；发展瓶颈；未来趋势

1前言

建筑业作为我国国民经济的支柱产业,在其发展历程中对经济增长、城乡建设以及民生改善等作出了巨大的贡献。在此背景下,我国“十四五”规划进一步明确了建筑行业“新型工业化、信息化、绿色化”趋势。新型建筑工业化是一种整合设计、生产、施工等建筑产业链的可持续发展的新型生产方式。装配式建筑与新型建筑工业化一脉相承,大力发展装配式建筑是建筑行业落实绿色高质量发展要求的重要举措之一。通过发展新型建造方式,能够促进传统建筑业转型升级。

2装配式建筑应用优势装配式建筑的应用优势

主要概括为以下两点：

2.1有效缩减施工建设周期

在装配式建筑施工设计图纸中，会采用大量可以实现在制造工厂生产条件下批量化生产的构件、配件。根据装配式建筑设计图纸及相关规范的指导下，在制造工厂进行组装或运输到施工现场进行组装，配合相应的机械设备，在指定位置完成构件、配件的吊装与安装作业，极大提升装配式建筑的施工建设效率，大大缩短施工建设周期，降低建设单位的投资成本，增加综合盈利空间。

2.2稳定提升节能减排效果

施工单位的现场作业会受到场地、天气等多种因素限制，导致节能减排效果不佳，不仅会产生大量废水、废气，还会造成较为严重的施工材料浪费，与节能减排相悖。在采用装配式建筑后，制造工厂会综合生产工艺、生产效率、质量等因素，充分发挥工业规模化生产的优势，有效控制施工材料浪费。此外，废水、废气也会得到收集、利用，从多个方面有效管控构配件生产过程中造成的环境污染及节能减排问题。构件、配件加工、养护、验收合格后，可直接运输到施工现场进行吊装、安装作业，进一步控制资源消耗，从而实现对整个装配式建筑施工建设能源消耗、材料使用的有效控制。我国正在开展全行业的绿色发展建设工作，装配式建筑拥有良好的节能减排效果，将会是整个建筑行业未来发展的重要方向。

3我国装配式建筑发展现状

2016~2020年全国装配式建筑新开工建筑面积如图1所示，从图1可以看出，全国装配式建筑新开工建筑面积从2016年的1.14亿m2发展到2020年的6.3亿m2，年均增长率为54.1%。根据结构类型不同，装配式建筑分为装配式混凝土结构、装配式钢结构和装配式木结构等。住房和城乡建设部2020年度全国装配式建筑发展情况数据显示，2020年新开工装配式混凝土结构建筑4.3亿m2，占新开工装配式建筑的比例为68.3%；装配式钢结构建筑1.9亿m2，占新开工装配式建筑的比例为30.2%。由此可见装配式混凝土结构和装配式钢结构在装配式建筑中的占比最高，两者占比之和达98.5%，其中装配式混凝土结构占比最高，将近70%。由此说明，当前我国装配式建筑的主要结构类型是装配式混凝土结构和装配式钢结构。

图1：2016~2020年全国装配式建筑新开工建筑面积

4我国装配式建筑目前存在的问题

4.1发展不够平衡

部分地方政府推进装配式建筑发展的意识不强，土地、财政、税收、金融等方面的支持政策过于笼统，无法落到实处，在土地出让、规划许可、施工图审查、施工许可等重要环节把关不严，装配式建筑项目落地依然较少。当前，装配式建筑中的大部分为混凝土结构，装配式钢结构住宅占比较低，装配式钢结构主要为工业建筑和公共建筑。学校、医院、保障性住房等政府投资项目采用装配式方式建造推进力度不够，而社会投资开发的房建项目采用装配式建造的相对较多。

4.2标准化、工业化程度较低

目前，我国并未制定相应的模数标准来应对新型建筑工业化的模数要求，标准化构件和部品部件的使用规模尚需进一步扩大，集成化、模块化建筑部品的相关标准图集仍在编制中。2020年，《钢结构住宅主要构件尺寸指南》发布；2021年，《装配式混凝土结构住宅主要构件尺寸指南》和《住宅装配化装修主要部品部件尺寸指南》发布；2022年，《装配式住宅设计选型标准》发布。相关文件的颁布实施，促进了装配式建筑的标准化发展。但总体来看，我国装配式建筑的标准化、工业化程度还较低。

4.3信息化发展缓慢

BIM技术可以实现建筑模型可视化，使得勘察、设计、生产、施工和运营维护等各方人员有效地沟通并共享项目信息、协同工作，有利于控制施工成本、进度与质量。当前，BIM技术已经应用于部分装配式建筑项目中，但基本还停留在模拟、展示层面，缺少建设工程的全生命期应用，因此，我国装配式建筑的信息化发展还比较缓慢。

4.4施工管理水平不高

设计单位对构件生产、施工关注不够，现阶段普遍按照现浇混凝土结构设计后再由生产企业进行深化拆分设计，对生产施工组织的衔接、指导作用不强，出现成本、工期增加等问题。装配式建筑中大量的预制构件和部品部件需要在装配式工厂制作，因而施工现场除了普通现浇构件的现场施工，施工单位更加要考虑预制构件和部品部件的物流运输、现场定位、起吊安装和连接，而这些对于施工单位来说，是一个比较新的施工领域，相应的施工管理水平不高。

5我国装配式建筑发展的对策及建议

5.1实现构件和部品部件的标准化

扩大标准化构件和部品部件使用规模的首要任务是实现构件和部品部件的标准化，标准化便需要制定满足新型建筑工业化要求的模数标准，同时也需要编制主要标准化构件的尺寸指南、建筑部品的相关标准图集，从而从源头实现构件和部品部件标准化，进而扩大其使用规模、降低其使用成本。目前，若干构件尺寸指南文件已经颁布实施，但其仅局限于装配式住宅建筑。

5.2将BIM技术应用于装配式建筑全生命周期

在装配式建筑全生命周期运用BIM技术能方便勘察、设计、生产、施工和运营维护等各方进行信息沟通。而实现这一目标便需要建立装配式建筑项目全生命周期协同平台。该平台可以实现设计各专业之间的沟通，比如快速分析建筑模型的碰撞情况，从而帮助相关设计人员更有效地实现精细化设计、避免施工阶段的返工，而这对于集成化、模块化建筑部品的设计大有裨益。由于平台信息的即时共享，装配式建筑构件的生产也更加便利高效，高精度的模型可以直接指导构件的生产，用于设计构件模具、统计构件类型和数量、编制生产计划等。对于装配式建筑最关键的装配施工环节，平台可以通过搭建可视化模型，提前模拟装配式建筑的装配施工过程，从而指导现场的精细化施工。在运营维护阶段，平台不仅记录了项目的勘察、设计、生产、施工信息，而且可以动态记录项目交付后建筑的实际情况，进而利于项目的运维管理。由此可见，BIM技术应用于装配式建筑全生命周期有着巨大的优势和发展前景。

5.3加大力度培养装配式建筑管理人员和产业工人

装配式建筑的不断发展需要人才的不断输送。首先，高校和职业院校应适应装配式建筑的发展，更新人才培养方案，设立相关专业或者开设相关课程。其次，政府相关部门、院校、行业企业等应通力合作，积极培养装配式建筑产业工人。此外，可以探索装配式建筑执业资格制度，一方面可以规范装配式建筑行业发展，另一方面可以调动从业人员积极性，提高其职业技能。

5.4优化升级工艺工法

针对装配式建筑生产施工过程中的转角板折断、叠合板断裂、外墙板保温层断裂等平板制作安装问题，预制构件的连接问题以及管线与构件的埋设问题等，优化升级工艺工法，比如使用相关的辅助工具、吊装桁架筋、稳定套筒灌浆质量等。这样才能全面提升装配式建筑的施工质量，确保装配式建筑更加安全，进而推动其发展。

6未来发展趋势

6.1新材料与新技术应用

装配式建筑的发展依赖新材料和新技术的创新应用,具体为：第1,不断发展的材料科学为装配式建筑带来了更轻、更环保的建筑材料。例如,高性能混凝土和轻质复合材料被广泛用于制造更耐用、更有效的预制构件。第2,在技术创新方面,数字化和自动化技术的应用逐渐改变装配式建筑的设计和生产过程。3D打印技术使建筑设计更加精确和灵活,并提高了生产效率。可持续发展技术在装配式建筑中变得越来越重要。例如,太阳能集成、雨水回收系统和高效隔热材料等被集成到建筑设计中,提高装配式建筑的能源利用率和环境可持续性。

6.2数字化与自动化

在装配式建筑中的应用数字化和自动化技术被广泛应用于装配式建筑领域。这些技术为提高效率、降低成本、提升质量和安全性提供了新的手段。BIM使装配式建筑从设计到施工的每个阶段都更加精确和高效。通过利用BIM技术,设计师和工程师能在虚拟环境中准确模拟建筑的全生命周期,并预测潜在问题。自动化技术在生产预制构件方面也起到了关键作用。例如,利用机器人和自动化生产线,可以提高生产速度,减少人工错误,确保构件质量的一致性。自动化技术的应用还有助于减少物料浪费,使生产过程更加环保。此外,数字化工具,如增强现实（AugmentedReality,AR）以及虚拟现实（VirtualReality,VR）,也被越来越多地用于设计演示和施工指导。这些技术不仅提升了客户参与度,而且有助于施工人员更准确地理解和执行设计意图。数字化和自动化技术正在装配式建筑中发挥着越来越重要的作用,其不仅推动了行业的现代化,也为未来建筑行业的发展提供了新方向。

6.3可持续发展与绿色建筑

在装配式建筑发展过程中,可持续发展和绿色建筑越来越重要。具体表现为：第1,环保材料的使用在减少建筑对环境的影响方面发挥重要作用。例如,使用可回收或可再生的建筑材料有助于减少能源消耗以及碳排放。第2,能源利用效率的提高对装配式建筑的可持续发展起重要推动作用。采用被动式设计原理、高效的能源系统和可再生能源技术（如太阳能和风能）,可显著降低建筑的运营成本和对环境的影响。第3,水资源的循环利用是装配式建筑发展过程中的重要研究方向。通过积极利用雨水回收系统和高效的水处理技术,可有效节约水资源。可持续发展和绿色建筑技术与装配式建筑结合,不仅有利于环境保护,而且也符合全球对构建人类命运共同体的追求。

结语

研究发现，虽然装配式建筑在提升建设效率、减少环境影响方面具备显著优势，但其在发展过程中仍存在诸多问题。为了有效解决这些问题，要积极改进政策与监管框架，加强技术创新与研发投入，并做好市场推广与教育培训工作，加强行业协作，实现装配式建筑标准化。

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