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装配式建筑项目绿色施工创新的研究

装配式建筑项目绿色施工创新的研究

在环保和健康居住的双重需求下,房地产行业也向绿色、低碳、健康的居住模式转型。在此背景下,继3月“可送达性”测评圆满结束后,4月中旬,嘉里再度推出中国房企“产品力100”测评研究工作2022绿色低碳系列专辑。通过客户调研、行业调研、产品调研,解读发布绿色低碳领域的研究成果,通过对企业、项目案例的深入调研,分享干货。

随着全球经济的不断发展,人口的不断增长和环境问题的日益突出,低碳经济越来越受到人们的重视,也成为经济增长的新亮点。在中国,建筑能耗的比例逐年增加。中国建筑节能协会能耗委员会数据显示,2018年我国建筑全过程总能耗占总能耗的46.5%;我国建设全过程碳排放总量占全国碳排放量的51.3%。作为一个高排放、高能耗的行业,并涉及一个庞大的产业链,传统的发展模式需要改变,这是中国实现“双碳”目标的关键环节,受到全行业乃至国家的高度关注。

另一方面,装配式建筑立足于尽量减少建筑工程对环境的破坏,有效节约资源,融入绿色环保理念。它们是绿色低碳地产的重要体现,具有环保、提高生产效率的优势,受到国家一系列政策的支持。房企作为建筑产业链的重要一环,承担着绿色低碳的社会和环境责任,在装配式建筑领域不断探索和实践。本文将深入探讨装配式建筑和装配式精装发展的驱动因素、技术优势和痛点,同时介绍房企和典型项目案例分析,展望装配式建筑未来发展趋势。

01

中国的装配式建筑占比超过20%。

步入快速发展时期

所谓装配式建筑,是指将传统施工方法中的大量现场作业转移到工厂,在工厂制造建筑构件和配件,运输到施工现场,通过可靠连接在现场组装安装的施工方法。从生产到安装,采用标准化设计、工厂化生产、装配式施工、信息化管理、智能化应用。装配式建筑是现代工业化生产方式的代表。同时具有节能、环保、全周期价值最大化等特点。,践行了绿色低碳的理念,符合绿色建筑可持续发展的要求。根据主体结构的不同,装配式建筑可分为钢结构、混凝土结构、木结构和其他三种类型。

我国在20世纪50年代,通过借鉴前苏联和东欧国家的技术,初步建立了工业化和机械化的物质基础,其中以混凝土结构为主体的装配式建筑发展迅速。20世纪80年代至21世纪,由于抗震性能差、防水隔音等问题,装配式建筑的发展进入低潮。从2008年到2013年,建筑技术的进步为装配式建筑的发展奠定了基础。同时,环保政策的收紧导致劳动力短缺,装配式建筑的发展迎来了新的机遇。2013年以来,中央和地方政府加大了对装配式建筑的推广力度,并持续出台相关政策。装配式框架结构、装配式剪力墙结构等多种形式的建筑技术日益成熟,我国装配式建筑进入快速发展期。

2016年全年,我国总装新开工面积达到1.14亿平方米,占全年总新开工面积的4.9%。2016-2020年,我国装配式建筑规模快速增长,新建装配式建筑年复合增长率达到53.3%。2020年全年,全国新开工装配式建筑面积达到6.3亿平方米,同比增长50%,约占新开工建筑面积的20.5%,完成了《装配式建筑“十三五”行动计划》提出的到2020年达到15%以上的工作目标。2022年3月,住建部正式发布《建筑节能和绿色建筑发展“十四五”规划》,要求到2025年,城市新建建筑全部建成绿色建筑,当年城市新建建筑中装配式建筑比例达到30%。未来,中国装配式建筑将继续快速发展,并趋于成为建筑领域的主流模式,助力建筑领域二氧化碳排放峰值和碳中和的实现。

02

装配式建筑主要包括

政策、人口、产业驱动

近年来,我国装配式技术加快发展和普及,装配式建筑普及率大幅提高。其核心驱动因素可归纳如下:

一是国家相关政策陆续积极出台,引领绿色装配式建筑加速发展。整体来看,国家层面的相关政策集中在两个方面,一是绿色低碳,二是推广装配式建筑。2013年,国务院颁布绿色建筑行动计划,旨在围绕绿色建筑、绿色施工、绿色建筑推动中国建筑业转型升级;2016年,国务院在《关于进一步加强城市规划建设管理的若干意见》中提出,加大政策支持力度,用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑的30%。此后,基于发展规划、标准体系、产业链管理、工程质量等维度,国家给出了明确要求,大力发展装配式建筑被提升到国家战略层面。

二是人口红利下降,劳动力成本上升倒逼行业转型升级。根据第七次全国人口普查的数据,中国16岁至59岁的劳动年龄人口有8.8亿。与2010年相比,劳动年龄人口减少了4000多万,人口红利在下降。而传统的建筑行业是劳动密集型行业,对工人的依赖性很高。随着人口红利的逐渐消失,人力成本不断上升,倒逼行业转型升级,节省更多人力成本的装配式建筑优势显现。装配式建筑模式将原本现场施工的钢筋工程、木工支模、混凝土浇筑等部分劳动力转移到预制构件加工厂,高度集成的产业化优势弥补了人工成本增加带来的潜在成本增加。

三是产业配套逐步完善,装配式建筑成本降低。在政策、技术进步和市场引导的推动下,我国装配式建筑的设计、生产、施工、装饰等相关行业的能力迅速提升,带动了构件运输、组装安装、构件生产等新型专业化公司的同步发展。2019年,中国预制混凝土构件生产线2483条,设计产能1.62亿平方米;钢结构生产线2548条,设计产能5423万吨。到2020年,全国装配式建筑产业基地328个,省级产业基地908个。未来随着装配行业的进一步完善,预计装配建造成本将进一步降低。

03

装配式建筑节能环保。

降本增效等诸多优势。

随着建筑业的快速发展,建筑结构发生了许多变化。装配式建筑作为一种新型建筑技术,具有环保、节能、材料低碳化、功能科技化、构件预制化、施工高效化、生产工业化和装修一体化等特点。与传统建筑结构相比。装配式建筑以其诸多优势成为当前建筑行业的主要方向和必然趋势,是我国建筑行业的又一次新的改革和进步。

优点:解决建筑质量通病,提高房屋综合品质。

在建筑施工中,施工技术和技术人员的专业水平直接影响建筑工程的施工质量。由于施工人员技术水平参差不齐,施工中经常出现各种问题。通过批量生产,装配式建筑可以大大减少这些问题的干扰,有效促进建筑工程的质量和安全。此外,装配式建筑结构构件的精度偏差由厘米级变为毫米级,改变了传统的连接方式,减少了“肥梁肥柱”问题,最大限度地减少了湿作业,增加了建筑的使用面积,使室内空房间舒适,建筑的安全性、耐火性和耐久性系数更高。

优点:减少施工现场的安全隐患。

装配式建筑运到施工现场后,用起重机械进行安装。只要严格遵循相关操作规程和构件组装原则,就可以完成建筑的施工工作。与传统施工中的高处空作业和露天作业所面临的危险和天气影响相比,更具优势,大大减少了施工现场的安全问题。

优点:充分发挥工业化技术,提高生产效率。

装配式建筑是工业化生产构件,大多采用钢模批量生产,减少了脚手架和模板的数量,施工企业的投资成本更低。有些建筑构件的生产形式非常复杂。如果采用传统模式进行加工,不仅生产时间长,而且部件质量也会受到严重影响。装配式建筑构件只需要提供模板就可以依靠工业技术,直接省略传统模式中不必要的工序,有效缩短工期。

优点:降低人力成本,弥补劳动力不足。

随着人民生活水平的提高,从事建筑行业的工人越来越少,相关技术人员也处于短缺状态。受传统施工工艺影响,建筑工程造价越来越高,施工队伍综合能力向老龄化方向发展。在这种环境下,建筑行业不仅无法发展,甚至受到阻碍。装配式建筑可以利用机械生产和组装构件,施工人员只需将构件组装起来就可以完成施工任务,大大降低了施工中对人员的需求,提高了生产效率,促进了建筑业的可持续发展。

优点:绿色施工节能减排,减少声音污染。

装配式建筑选用的材料是可循环利用的建筑材料,环保节能效果高,比传统建筑材料更具生态效应。装配式建筑模板不仅可以循环利用,还可以减少脚手架等辅助工具的使用和木材、钢材的应用。其次,大规模工厂化生产可以减少传统建筑工地带来的噪音和环境污染。

优点:模块化设计,延长建筑寿命。

装配式建筑在安装过程中要有一定的原则。安装前,要做好相关单元的布置。模块化设计与生产相结合,形成建筑结构的单元生产。这不仅可以提高装配式建筑的施工效率,而且具有很强的标准化施工特点,提高建筑施工的质量和安全性。

04

在政策激励下,房企自主研发装配式集成系统。

项目的装配率大大提高。

在国家政策和住宅市场产业化趋势明确的推动下,房企纷纷加入装配式布局大军,在装配式建筑和装配式精装领域不断探索,逐渐形成了自己独特的装配式建筑体系,并将其纳入发展战略。

目前,为大力推广绿色低碳建筑,促进装配式建筑的普及率,国家政府不断出台总的指导方针政策和装配式评价标准,地方政府也积极响应,给予切实可行的财政补贴。其中,北京市对实施范围内预制率50%以上、组装率70%以上的民间投资项目给予财政奖励;对总建筑面积3万平方米以上、上海市预制装配率45%以上的装配式住宅项目,每平方米补贴100元;在广东建筑节能发展资金中,重点支持装配式建筑和BIM应用,对认定合格的给予补贴,单项补贴最高不超过200万元。

在此背景下,房企自主研发装配集成系统的热情进一步高涨,推动了项目装配率的提升。其中,万科采用了自主研发的“5+2+X”建筑工业化系统,通过智慧施工系统实现了智能互联工地和绿色工地,在实现节能减排的同时提高了质量和效率。太原市广东旺项目包括26栋住宅和商业建筑的单剪力墙结构,组装率为50%,预制率为40%。融创探索基于“BIM+自动化+装配式”的数字化建筑体系。北大一院强调高标准商品房技术的多样性和综合性,多种技术的融合,实现绿色建筑、装配式建筑、超能耗建筑、健康建筑、宜居技术和管理模式等六大部分,其中装配式率高达91%,全面提升住宅品质和性能。金茂致力于装配式产业链智慧科技服务,打造“金茂建科生态圈”,建设金茂汇创产业园和智能无人工厂,打造装配式产业链一体化生态圈。深圳龙华金茂府项目施工采用装配式铝模,预制率15%,组装率50%以上。

05

绿色预制建筑

尚未形成市场本身的良性循环。

规模、成本、技术等方面都有痛点。

从起步到规模化发展,从政府主导到市场化跟进,装配式建筑呈现出整个国家和产业链的发展趋势。然而,由于其在行业中处于早期阶段,不可避免地面临一些有待解决的问题。由于规模、成本、技术、人才等问题,装配式建筑尚未形成市场本身的良性循环。这里总结一下,让更多的企业和员工了解行业发展中存在的问题和市场需求,作为转型升级决策的参考。

1.装配式建筑仍然缺乏长期的实践和经验

我国幅员辽阔,地震带众多,由于不同地区的抗震等级要求相同,对建筑的抗震要求也不同。但是,目前我国在装配式建筑减震隔震领域的研究和实践还存在一些不足,特别是在材料性能、保温构造缝、防水构造缝等方面缺乏长期的实践和经验。,这导致了装配式建筑的发展。

2.装配式建筑评价标准不统一,装配式组装率拼凑。

现阶段装配式建筑的评价标准“政出多门”,各地有各种规定。业内对装配式建筑的认识还没有统一的标准。目前,各地对装配式建筑的分级、评估和鉴定存在较大差异,概念也不完全一致。比如有的省市规定必须使用一定比例的竖向预制构件才能认定为装配式建筑,而有的省市只需要使用一些叠合板、一些楼梯或阳台就可以认定为装配式建筑。另外,对于预制率、组装率、预制组装率等关键指标,各省市都有自己的计算规则。由于缺乏统一的评定标准,甚至出现了“为装配而装配”“装配”应付考核的现象。

3.新型装配式建筑结构技术难度大,存在“绕过主体结构”的现象。

装配式建筑是一项系统工程。从主体结构到机电安装、装修,从水平结构到垂直结构,从地上结构到地下结构,都要以建筑物为载体。通过标准化设计、工厂化生产、装配式施工、信息化管理,最终实现智能化建设。目前钢结构围护体系、节点连接、抗裂、隔音、外露梁柱等关键问题仍难以解决,技术瓶颈难以突破。装配式建筑中PC构件的连接、防水和保温性能有待提高,其可靠性和耐久性仍是国内外研究的重点问题。很多地方缺乏创新意识,拼组装率,避免主体结构组装,进而影响装配式建筑。

4.装配式建筑行业技术人才短缺。

受传统建筑的影响,装配式建筑行业面临着人才短缺的问题。第一,我国高校开设的建筑学专业大多不涉及装配式建筑相关的课程和内容。同时,由于这方面的研究水平不高,相关资料收集困难,很多想学习装配式建筑理论知识的人无法在短时间内取得进步。二是由于我国的装配式建筑还处于起步阶段,实际的装配式建筑很少,所以很多建设者缺乏装配式建筑的经验,无法完全掌握装配式建筑技术,也无法掌握装配式建筑设备;第三,装配式建筑的发展虽然大大减少了建筑工程的劳动天数,但也对施工人员的综合素质提出了更高的要求。同时,由于装配式建筑建成后需要定期维修,维修人才的需求也成为一个严峻的问题。

5.装配式建筑的设计缺乏整体思维。

受限于人力资源,目前我国在装配式建筑设计领域并不处于领先地位,部分设计人员尚未明确装配式建筑的生产、加工、施工流程,同时缺乏建筑整体设计思维。这就导致在实际施工过程中,大部分装配式建筑的预制构件存在二次劈裂现象,无法充分发挥装配式建筑的高效特性。

6.国家和行业技术标准与团体标准的衔接脱节。

2016年起,住建部停止审批新的国家和行业技术标准,转而鼓励制定团体标准和企业标准。除与质量安全相关的强制性标准外,通用技术标准已退出历史舞台。然而,由于国家和行业标准与团体标准缺乏衔接,大多数企业和专家仍然依赖于国家和行业标准,导致团体标准的推广应用面临巨大阻力。此外,团体标准编制门槛低,数量偏多,重复编制现象严重,缺乏权威认可。因此,推广应用装配式建筑新技术需要编制众多的地方标准,进行多次专家论证,严重影响了技术创新和科技成果的推广应用。

7.没有建立完善的产业化管理体系。

产业化经营是装配式建筑发展的基础,也是整个装配式建筑行业发展的上限。但从实际建筑市场来看,我国尚未建立完善的系统化、产业化管理体系,导致整个产业链存在严重的不协调问题。此外,随着市场竞争的日益激烈,一些小企业缺乏足够的资金和管理能力来开展装配式建筑。如何保证中小企业的发展和更加公平的建筑市场,也成为装配式建筑发展的瓶颈。

8.装配式建筑的成本核算缺乏“全社会成本”的概念

装配式建筑的成本计算也是一个系统工程。成本内容既要包括直接成本,也要包括环保成本等社会成本。然而,在实际操作中,相关企业往往只关注直接成本,而忽略了社会效益和由此带来的资源节约。因此,在采用装配式建筑技术时,仅仅满足于当地的最低组装率要求,导致装配式建筑在政策压力下发展成为一种被子。

9.高端产品市场的定制需求存在一定的局限性。

在行业发展初期,产业链上下游的信息差异和资源差异是项目获取的隐性壁垒。随着行业水平的提高,制造业的竞争依赖于大规模生产和柔性生产,实现大规模定制需求是对这个行业生存能力的最大挑战。

06

未来的绿色预制建筑趋向于

工业化、数字化和智能化

随着环保、人口、技术等因素的影响,建筑行业改革的浪潮已经来临,装配式建筑正在发展,建筑工业化转型势不可挡。目前,通过不断创新,装配式建筑技术可以提高装配式建筑产品的性能和质量,增强企业产品的竞争力。未来,建筑施工系统和行业将超越现有模式和产业形态,实现装配化和产业化,逐步进入数字化施工和智慧施工。

1.新型绿色装配式建筑体系将得到广泛应用。

绿色装配式建筑是建筑工业化和工业现代化的重要标志,新型绿色装配式建筑体系将在未来得到广泛应用。

我国“十三五”规划纲要提出,要牢固树立和落实创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念,其中绿色发展成为落实纲要的主基调。建筑业是三大高耗能行业之一,必须践行绿色发展之路。

常见的钢筋混凝土材料在生产过程中会产生大量的粉尘,影响环境,而混凝土原材料在开采过程中会破坏当地的环境。目前,发达国家正在重视发展新型绿色装配式建筑体系,主要由复合结构体系、钢结构、钢塑结构、木结构等组成。其目标是使装配式建筑从设计、生产、运输、施工、使用到处置的整个建筑生命周期中,对环境的影响最小,资源效率最高,使建筑的构件系统向安全、环保、节能、可持续发展的方向发展。

2.装配式超低能耗建筑是未来的发展方向。

在建筑行业的碳排放中,贡献最大的是建筑运营过程中产生的能源消耗。超低能耗建筑因其低能耗而备受关注,有利于实现建筑行业的碳中和。中国许多城市颁布了超低能耗建筑的地方标准和鼓励政策。装配式施工可以大大降低能耗,加快施工进度。同时,通过隔热与建筑结构的一体化,提高了隔热层的施工质量和建筑的安全性。因此,装配式超低能耗建筑也是装配式建筑发展的一个重要方向。

3.未来的装配式建筑可以定制。

随着互联网技术与建筑行业的不断融合,未来的装配式建筑是可以定制的。定制成本与建筑规模密切相关。未来基于网络的定制装配式建筑的主要模式包括:在定制环境内联网,实现定制过程中的住宅组装;定制环境与整个装配企业联网,实现定制环境、企业产业链信息系统等子系统的装配事务;与企业联网产业链,实现产业链上下游企业建筑资源的共享、组合和优化利用。可以预见,随着工业互联网的快速发展,将给建筑行业带来装配式建筑定制网络化的新变革。

4.未来将实行一体化施工和总承包。

2019年,住建部、发改委联合发布《房屋建筑和市政工程总承包管理办法》,明确鼓励采用总承包方式,为发展装配式建筑铺路。

根据日本的工业化经验,在发展初期,在社会化程度不高、专业化分工尚未形成的条件下,只有培育龙头企业,技术体系和管理模式才能逐步成熟,各种大型专业企业发挥主导作用,带动整个行业的发展。装配式建筑从设计、施工到施工的每一个环节都对从业人员提出了更高的专业技术要求。因此,拥有一支专业、合作的总承包队伍就显得尤为重要。在RD实施一体化的现代企业运营管理模式,构件生产、施工装配、运营管理等环节可以充分发挥设计、生产、施工、装配、管理一体化的资源优化配置,实现建筑绿色制造。

5.形成标准化、规范化的行业发展体系势在必行。

目前,我国装配式建筑构件的标准化和通用化程度较低,通用化体系采用定型构件的方法。基于组件部件和连接技术的标准化和通用化,一个组件工厂生产的组件可以在各种类型的房屋之间互换和通用化。通用系统适合组织部件生产的专业化和社会化,更有利于高度机械化和自动化的流程,是工业化的完美形式,也必然是未来的发展趋势。

建立标准的建筑设计体系,合理协调和控制预制构件的多样性,实现预制构件的通用性和互换性,实现不同构件的标准化和模块化,加快设计速度和施工效率。同时,加强区域合作,消除合作壁垒,加强核心技术的研究和突破,加大知识产权的保护和管理,形成适合我国国情的装配式建筑技术体系和标准体系。

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文章:Cree的产品评估

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