第一部分 中国建筑产业现代化实践
2013年全国建设工作会明确提出了“促进建筑产业现代化”的要求。建筑产业现代化是建筑产业化发展的总体目标,其概念主要包含以下方面:以新型建筑工业化为核心,运用现代科学技术和现代化管理模式,实现传统生产方式向现代工业化生产方式的转变并实现社会化大生产,从而全面提高建筑工程的效率、效益和质量。
2015年以来,国家对建筑产业化的重视程度越来越高,政策不断加码。2016年,由住房与城乡建设部组织编制的《工业化建筑评价标准》正式实施,对工业化建筑有了更明确、科学的划分标准。
2016年《中共中央 国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》又明确提出:“力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%。”
建筑产业现代化以建筑工业化为核心,那么何为建筑工业化?
根据百度词条:建筑工业化,指通过现代化的制造、运输、安装和科学管理的生产方式,来代替传统建筑业中分散的、低水平的、低效率的手工业生产方式。它的主要标志是建筑设计标准化、构配件生产工厂化,施工机械化和组织管理科学化。
1974年联合国发布的《政府逐步实现建筑工业化的政策和措施指引》中也定义了“建筑工业化”:按照大工业生产方式改造建筑业,使之逐步从手工业生产转向社会化大生产的过程。它的基本途径是建筑标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和组织管理科学化,并逐步采用现代科学技术的新成果,以提高劳动生产率。
实现建筑产业现代化主要有三种技术路径,即预制混凝土建造体系、预制钢结构建造体系和预制木结构建造体系。这都是以装配式建筑施工为方式的技术路径,我国目前应用最为广泛的是预制混凝土装配式建筑,占三种主流技术路径的65%以上。那么,建筑工业化等同于装配式建筑吗?
装配式建筑的定义,是指建筑的部分或全部构件在构件预制工厂生产完成,然后通过相应的运输方式运到施工现场,采用可靠的安装方式和安装机械将构件组装起来,成为具备使用功能的建筑物。
仔细研读这一定义,装配式建筑不完全等同于建筑工业化。像造车一样造房子是当下时髦的比喻。从设计概念车,完成概念车,到分析零部件设计,制造,到最终组装,造车是一个完整的过程。而装配式建筑的字面意思仅仅是最终组装过程,如果没有精密思考的整车及零部件设计,整车制造的时间会大大延长,引起成本的增加。同理,如果没有完整的工业化信息化整体建筑建造体系,仅仅强调建筑最终的装配化,也会产生成本的上升。
所以,建筑工业化的核心是整体产品通过效率最大化,实现高质量低成本。
建筑工业化必须进行数据化设计,将数据通过接口传输到MES工厂生产,这个过程要提高设计精度及传输精度,缩短时间。工厂生产环节对于建筑业工序来说是新增加的一个环节,要尽可能提高劳动生产率,提高质量,减少浪费,把成本降到最低。而在建筑装配环节,需要尽量节约工序和时间,如传统的现浇建筑有安装外部模板、固定钢筋、安装内模板和浇铸混凝土、混凝土养护、安装楼板模具、安装边缘和开口处的模板、安装钢筋、楼板混凝土浇筑、拆模、清洁模板,完工辅助工作等11道工序,每平方米耗时8.5小时,而如果使用工业化方式,体系设计得当的话,仅需要安装墙板、钢筋连接、楼板安装、钢筋连接、浇筑混凝土、拆除支撑、完工辅助工作等7道工序,每平方米耗时3.5小时,约可以减少55%的时间。但如果仅仅强调装配式建筑,设计无法实现自动数据传输,同时长期按照现浇形成的标准体系仅仅进行部分部件装配,很多本该节约的工序无法节约,这样的装配式建筑就不是全过程的建筑工业化,最终会大量增加成本,没有人能够为之长期买单。
那么,建筑工业化等同于预制PC吗?
搬到工厂的现浇不是建筑工业化。以叠合板为例,德国生产一平方米叠合楼板需要的平均人工工时是0.04小时,人均每天8个小时生产构件10~12m3,人工工资每小时300欧元左右。日生产叠合楼板1000m2的工厂,仅需要6~8人,而每平方米楼板售价约160欧元,或者每立方米2500欧元,在这种情况下,不需要政府补贴,工厂便可以持续发展;而在北京,人均日生产叠合楼板0.5m3,每小时人均生产1m2,工人每平方米工资约45元,日生产1000m2叠合楼板的生产线需要30多人,即使在构件销售每立方米3000元的情况下也很难盈利。同时,换一个地方现浇,在大量使用人工的过程中,废品率也大幅度上升。所以,建筑工业化PC部件的生产也应该与其他工业品的生产一样,要从流程梳理开始,以自动化生产为基础,逐渐走向人机互动智能高精度生产的低成本、高品质、高灵活性与智能化。
目前预制构件总体生产效率的情况,以四川省为例,四川省混凝土预制行业的发展处于全国相对较为平均的水平,混凝土预制构件的生产主要集中在相对简单的叠合楼板、楼梯、阳台、空调等水平类预制构件,2019年混凝土装配式建筑达到3600万平方米。根据对当地骨干企业的统计调查,四川省PC构件制造企业主要生产技术指标如下。(1)
- 除管理人员外的一线生产人员的人均日生产效率为1~1.2m3,优秀值1.5m3,低值0.7m3(上海的数据也为0.7m3)。
- 模台台面的平均利用率为50%左右。
- PC构件的平均装车时间为1.5小时,优秀值为0.5小时。
- PC构件卸车等待时间均值约为4小时,优秀值为1小时。
- PC构件堆场平均占用时间7~10天,优秀值为4天。
所以,从建筑工业化概念角度来分析,建筑由建筑业转向制造业,制造工业化的建筑,提高质量,提高整体效率,应该是建筑工业化的必经之路。
简单总结,建筑工业化是将建筑视为工业化的一个整体产品,整体提升效率、提升质量、降低成本的工业化过程,而不是一个个单独部件的自然生态,在此基础上产生的中国特色一体化装配式建筑,就是中国的新型建筑工业化,而实现中国建筑产业现代化的目标核心,正是以中国特色一体化装配式建筑为技术路径的中国新型建筑工业化。
(1) 四川省土木建筑学会建筑工业化专委会,成都市建筑材料行业协会:《2019年四川省装配式混凝土建筑产业发展报告出炉》,2021-01-03。