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行业研究之住宅产业化概述

当和他人聊起住宅产业化,再也不会傻傻分不清楚这些名词到底指什么。

  1.建筑工业化

  建筑工业化(Construction Industrialization)是指“像生产汽车一样造房子”即采用工业化的生产模式建造工业和民用建筑,在设计、生产、施工、管理等环节形成完整的、有机的产业链,以现代机械化施工作业为特征、以工厂化生产制造为基础的大工业生产方式的全过程,实现建筑设计标准化,建筑构配件、制品、设备生产工厂化,施工机械化、装配专业化,管理科学化。

  建筑工业化的基本内容是:采用先进、适用的技术、工艺和装备,科学合理地组织施工,发展施工专业化,提高机械化水平,减少繁重,复杂的手工劳动和湿作业;发展建筑构配件、制品、设备生产并形成适度的规模经营,为建筑市场提供各类建筑使用的系列化的通用建筑构配件和制品;制定统一的建筑模数和重要的基础标准(模数协调、公差与配合、合理建筑参数、连接等),合理解决标准化和多样化的关系,建立和完善产品标准、工艺标准、企业管理标准、工法等,不断提高建筑标准化水平;采用现代管理方法和手段,优化资源配置,实行科学的组织和管理,培育和发展技术市场和信息管理系统,适应发展社会主义市场经济的需要。

  2.住宅产业化

  住宅产业化就是利用现代科学技术,先进的管理方法和工业化的生产方式去全面改造传统的住宅产业,使住宅建筑工业生产和技术符合时代的发展需求。就是住宅的生产方式(或者是技术手段),是运用现代工业手段和现代工业组织,对建筑工业化生产的各个阶段的各个生产要素通过技术手段集成和系统的整合,达到建筑的标准化、构件生产工厂化、住宅部品系列化、现场施工装配化、土建装修一体化、生产经营社会化,形成有序的工厂的流水作业,从而提高质量、提高效率、提高寿命、降低成本、降低能耗。

  联合国提出“住宅产业化”的六条标准:生产的连续性;生产物的标准化;生产过程的集成化;工程建设管理的规范化;生产的机械化;技术生产科研的一体化。一般而言,住宅产业化的标准主要有:住宅建筑的标准化;住宅建筑的工业化;住宅生产、经营的一体化;住宅协作服务的社会化。

  3.装配式建筑

  装配式建筑是指用预制的构件在工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快,受气候条件制约小,节约劳动力并可提高建筑质量。装配式建筑在20世纪初就开始引起人们的兴趣,到六十年代终于实现。英、法、苏联等国首先作了尝试。由于装配式建筑的建造速度快,而且生产成本较低,迅速在世界各地推广开来。早期的装配式建筑外形比较呆板,千篇一律。后来人们在设计上做了改进,增加了灵活性和多样性,使装配式建筑不仅能够成批建造,而且样式丰富。

  装配式建筑的特点是:大量的建筑部品由车间生产加工完成,构件种类主要有:外墙板、内墙板、叠合板、阳台、空调板、楼梯、预制梁、预制柱等。现场大量的装配作业,而原始现浇作业大大减少。采用建筑、装修一体化,设计、施工,理想状态是装修可随主体施工同步进行。设计的标准化和管理的信息化,构件越标准,生产效率越高,相应的构件成本就会下降,配合工厂的数字化管理,整个装配式建筑的性价比会越来越高。

  4.3D打印建筑

  3D打印建筑是通过3D打印技术建造起来的建筑物,由一个巨型的三维挤出机械构成,挤压头上使用齿轮传动装置来为房屋创建基础和墙壁,直接制造出建筑物。3D打印与普通打印机工作原理基本相同,打印机内装有粉末状金属或塑料等可粘合材料,与电脑连接后,通过一层又一层的多层打印方式,最终把计算机上的蓝图变成实物。

  5.被动式建筑

  根据《被动式低能耗居住建筑节能设计标准》DB13(J)/T177-2015所给的定义,被动式建筑(Passive House)将自然通风、自然采光、太阳能辐射和室内非供暖热源得热等各种被动式节能手段与建筑围护结构高效节能技术相结合建造而成的低能耗房屋建筑。这种建筑在显著提高室内环境舒适性的同时,可大幅度减少建筑使用能耗,最大限度地降低对主动式机械采暖和制冷系统的依赖。

  6.绿色建筑

  根据国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2014)所给的定义,绿色建筑(Green Building)是指在全寿命期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境、减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。

  “绿色建筑”的“绿色”,并不是指一般意义的立体绿化、屋顶绿色建筑绿色建筑花园,而是代表一种概念或象征,指建筑对环境无害,能充分利用环境自然资源,并且在不破坏环境基本生态平衡条件下建造的一种建筑,又可称为可持续发展建筑、生态建筑、回归大自然建筑、节能环保建筑等。绿色建筑评价体系共有六类指标,由高到低划分为三星、二星和一星。

  工业化住宅与传统住宅

  1.生产方式不同

  传统住宅生产模式:“设计-施工”:设计师完成二维平面图纸设计,现场按图施工,然后采用手工建造方式完成三维建筑。

  工业化住宅生产模式:“设计-制造-施工”:采用工业化制造模式,三维设计、工厂化流水线制造,现场装配完成三维建筑。

  传统住宅生产方式,将设计与建造环节分开,设计环节仅从目标住宅建筑体及结构的设计角度出发,设计阶段完成蓝图、扩初至施工图交底即目标完成,实际建造过程中的施工规范、施工技术等均不在设计方案之列,设计完成后将所需建材运送至目的地,进行露天施工,完工交底验收的方式。

  工业化住宅颠覆传统建筑生产方式,将设计施工环节一体化,设计环节成为关键,该环节不仅是设计蓝图至施工图的过程,还需要将构配件标准、建造阶段的配套技术、住宅建筑规范等都纳入设计方案中,从而设计方案作为构配件生产标准及施工装配的指导文件。据设计方案,至构配件的工厂化生产,再进行现场装配的过程。

  2.工程效率不同

  工业化住宅采取设计施工一体化生产方式,从住宅建筑方案的设计开始,住宅的设计就遵循一定的标准,如住宅及其构配件的标准化与材料的定型化等,为大规模重复制造与施工,打下基础。遵循设计标准,构配件可以实现工厂化的批量生产,及后续短暂的现场装配过程,建造过程大部分时间是在工厂采用机械化手段、一定技术工人操作完成。

  工业化住宅与传统的现场混凝土浇筑、劳务工人手工作业对比,建筑工业化将极大提升工程的建设效率。工厂化预制生产的构配件,设备精良、工艺完善、技术工人操作熟练,质量容易控制,构配件生产有质量保障。经过精心设计和建造的预制装配式建筑,比现场浇筑的抗震性要高出很多。

  3.工作环境不同

  传统住宅工作、生活环境差、劳动强度大、工作危险、劳动者的职业尊严受到漠视,导致80/90后的年轻一代农民工,不愿从事建筑施工工种。全国建筑专业技术工人日工资大幅上涨,年均普遍涨幅约20%,江苏、上海和浙江等地工人日工资高达300-500元。最近全国各地建筑工程均出现了技术工人紧缺,对以往施工现场相对劳动力密集的传统建造模式提出了新的挑战。

  工业化住宅可以大幅提高劳动效率,减少住宅建筑业对人力资源的需求,同时产业化的生产环境可以保障从业人员的安全。工业化住宅的发展,特别是在发展过程中将极大提高从业人员的素质,使之真正适应产业化生产的要求,会对高素质产业工人的需求巨大。从业人员的素质提升,也会带来职业尊严的上升,其各种权利和合法利益能够得到保障,提高工业化住宅就业的竞争能力。

  4.资源消耗减少

  建筑业的能耗一直占据国内各个行业能耗的第一位。目前,建筑业在资源消耗和环境污染方面所占比重较大,耗用了自然资源中获取原材料的50%以上,消耗了可利用能源的50%左右。由于大量的“手工”操作模式存在,导致施工现场污染(如扬尘、噪声、废气、废水、固体废弃物等)占到了各种污染总和的34%,并排放出了相当于居民活动垃圾40%的建筑垃圾。

  根据不同机构研究统计数据显示,与传统的施工方式相比,每采用工业化方式建造1400万平方米的住宅节约能耗5.6万吨标准煤,节约用水1260万立方米,减少混凝土损耗8.8万立方米,减少钢材损耗8400吨,减少木材损耗5.6万立方米,经济效益十分明显。

  5.经济效益提高

  采用住宅产业化技术进行施工可缩短建筑建设周期大约50%,每平方米建造工程造价可节约10%以上、工期可缩短30%、周转材料可节约80%。以目前先进的工业化生产建造方式为基准,如果全行业进行推广,则总体的资源耗能可节约能源90.4万吨标准煤,相当于22.6亿度电量,约等于葛洲坝发电站2个月发电量;节约用水20340万立方米,相当于19个杭州西湖的水量;减少混凝土损耗142.4万立方米,减少钢材损耗13.56万吨,减少木材损耗90.4万立方米。

  中国住宅产业化发展历程

  从中国住宅工业化生产方式及技术发展的角度,来分析20世纪50年代建国以来的住宅工业化及技术发展过程,可分为三个时期。

  1.住宅工业化及技术的创建期(1949-1978)

  本阶段住宅工业化及技术以大量建设且解决居住问题为发展目的,重点创立了住宅产业化的住宅结构体系和标准设计技术,也推动了早期住宅产业化项目建设及实施技术研发的工作。

  (1)住宅工业化思想的引进

  住宅短缺是建国后亟待解决的重大问题,急需找到加快解决住房短缺的建设方法。1953年“一五”期间,随着社会主义工业化建设的开始,苏联“一种快速解决住房短缺方法”的住宅工业化思想被引进国内。随即苏联的住宅产业化经验被引进国内,开展了设计标准化的普及工作,进行了多类型住宅结构工业化体系与技术的研发与实践。

  (2)住宅标准设计的出现

  在引进苏联住宅工业化方法的同时,住宅设计领域也出现了标准设计的概念。经过最先引进苏联住宅标准化设计方法的东北地区尝试,20世纪50年代中期开始,由城市建设部负责,按照标准化、工厂化构件和模数设计标准单元,编制了全国六个分区的标准设计全套各专业设计图。

  (3)早期PC二型住宅的实验

  20世纪50年代,北京市借鉴苏联经验,进行了多种砌块和装配式大板建筑的试点探索。1955年,在苏联专家指导下北京市建筑设计院设计了第一套住宅通用图——二型住宅,二型住宅为四层砖混结构,楼梯和楼板均为PC板,由于强调“标准化、工业化和减少构件规格”,住宅单元仅使用了一种住宅开间。

  (4)住宅预制化与工业化住宅体系的初创

  本时期多为砖木或砖混住宅结构,施工主体构件大多采用施工简便的预制楼板。大型砖砌块体系是先期的工业化住宅体系,随着大型砖砌块体系技术的日益成熟,得到了一定的发展。以重视住宅建设的经济性为契机,推动了初期多类型工业化住宅体系的研究与发展,后来进一步出现了PC大板体系住宅。20世纪60年代以后,在北京、上海、天津等地,PC大板体系住宅也进行了规模性建设。

  (5)多类型住宅结构工业化体系与高层PC大模板体系

  20世纪70年代,在全国范围建筑工业化运动的“三化一改(设计标准化、构配件生产工厂化、施工机械化和墙体改革)”方针下,发展了大型砌块、楼板、墙板结构构件的施工技术,出现了系列化工业化住宅体系。除了砖混住宅体系的大量应用,还发展了大型砌块住宅体系、大板(装配式)住宅体系、大模板(“内浇外挂”式)住宅体系和框架轻板住宅体系等,上述体系均得到比较广泛应用。

  (6)标准通用图的普及

  20世纪70年代,标准化设计方法标准图集的制定工作由各地方负责实施,各地方成立了专业部门来推进住宅标准设计的工作。这种标准化设计方法的标准图集,成为所有城市住宅建设和构件生产的技术依据。

  (7)砖混住宅结构体系与技术的开发

  直至1978年,砖混住宅一直是作为全国最为广泛采用的结构体系,住宅工业化基本思路在砖混住宅体系的发展中得以较好的体现。20世纪60年代以后,楼板、楼梯、过梁、阳台、风道等大量构件均已预制化,形成了砖混住宅结构的工业化体系。

  2.住宅工业化及技术的探索期(1979-1998)

  本阶段住宅工业化及技术以改善居民居住生活的内部功能和外部环境的质量为发展目标,以提高住宅工程质量为中心,力求全面解决和提高住宅建设综合质量的根本性要求,多方面、系列化地进行了工业化生产的住宅技术政策和技术理论体系的综合研究、部品技术的系统应用和整体性实践的项目尝试。

  (1)国外SAR理论的研究与标准化、多样化的实践

  1980年,NJ哈布林肯的SAR理论(支撑体理论)、SAR住宅及设计方法被介绍到国内。在学习国外SAR理论的基础上,围绕住宅设计中的标准化、多样化做出了许多有益的研究尝试。1986年,南京工学院在无锡进行了支撑体住宅的研究性实践,将住宅分为支撑体(包括承重墙、楼板、屋顶等)和可分体(包括内部轻质隔断、组合家具等)两个部分,二者分开设计和建造。20世纪90年代,天津市建筑设计院也通过开发支撑体住宅的TS体系(Tianjin Support Housing)进行了实验性建设。

  (2)两大样板工程及技术体系的推广

  1985-2000年,建设部开展了城市住宅小区建设试点(1985-2000年)和小康示范工程(1995-2000年)系列住宅小区建设样板工作。两大系列住宅小区建设样板工作把全国住宅建设的总体质量推进到一个新的水准,极大地提升了住宅建设技术的理念与方法,并通过这一系列的样板工程将体系化建设科技成果推向全国。

  (3)模数标准与标准设计的发展

  1984年,编制了《住宅模数协调标准》。1997年,在修订编制《住宅模数协调标准》中,提出了模数网络和定位线等概念,对我国住宅设计、产品生产、施工安装等标准化具有重要的影响。1988年编制的《住宅厨房和相关设备基本参数》和1991年发布的《住宅卫生间相关设备基本参数》,为推动住宅设备设施水平的进步做出了贡献。20世纪80年代中期编制的《全国通用城市砖混住宅体系图集》和《北方通用大板住宅建筑体系图集》等,既扩大了住宅标准设计的通用程度,也发展了系列化建筑构配件。

  (4)住宅建筑体系与小康住宅设计通用体系的研究

  中国建筑技术发展研究中心完成了1982年的《框架轻板住宅体系》、1984年的《北方通用大板住宅体系》、1986年的《城市多层砖混住宅体系化研究》、1989年的《天津试验住宅小区大开间住宅系列设计研究》等研发,上述研究和开发获得了一系列卓越的成果,并在小区建设中得到大量的应用。

  (5)“住宅产业”概念的提出

  1992年,建设部提出了“住宅产业及发展构想”的报告,报告中首次提出了“住宅产业”概念,指出“发展住宅产业是我国住宅发展的必由之路”。1994年之后,住宅产业相关工作逐步开始。

  (6)住宅灵活性和适应性的研究

  自20世纪80年代开始,通过住宅标准化和多样化的进一步研究,对住宅灵活性和适应性开展了广泛研究。基本方法多是在系列设计的基础上,采用大开间大柱网的结构体系,以户型为单位的空间灵活划分而产生的不同户型,来满足住户的意愿变化。

  3.住宅工业化及技术的转变期(1999至今)

  本阶段住宅工业化及技术以住宅产业化为发展目标,重点转向由传统建造方式向工业化生产方式的探索,对保障居住性能的工业化住宅体系和集成技术进行了综合性研发。

  (1)国家政策技术措施出台

  国家高度重视住宅产业化工作,并陆续出台了一系列重要政策技术措施。1999年建设部颁发《商品住宅性能认定管理办法》,在全国试行住宅性能认定制度。2005年发布国标《住宅性能评定技术标准》,把住宅性能分为适用性能、环境性能、经济性能、安全性能、耐久性能五个方面,在全国范围对住宅项目开展了住宅性能进行综合评定工作。

  (2)国家康居示范工程

  建设部从1999年开始实施国家康居住宅示范工程。国家康居住宅示范工程的住宅成套技术体系和住宅部品体系两大部分,共分8个类别:住宅建筑与结构技术、节能与新能源开发利用技术、住宅厨卫成套技术、住宅管线成套技术、住宅智能化技术、居住区环境及保障技术、住宅施工建造技术、其他型式住宅建筑成套技术。

  (3)国家住宅产业化基地

  2006年建设部颁布《国家住宅产业化基地实施大纲》,建立产业化基地目的是,培育和发展一批符合住宅产业现代化要求的产业关联度大、带动能力强的龙头企业,发挥示范、引导和辐射作用。发展符合节能、节地、节水、节材等资源节约和环保要求的住宅产业化成套技术与建筑体系,满足广大城乡居民对提高住宅的质量、性能和品质的需求。

  (4)住宅部品

  建设部在全国范围内开展了厨卫标准化工作,以提高厨卫产业工业化水平,促进粗放型生产方式的转变。2001年出版了《住宅厨房标准设计图集》和《住宅卫生间标准设计图集》。2003年,建设部住宅部品标准化技术委员会成立,负责住宅部品的标准化工作。2006年,建设部发布《关于推动住宅部品认证工作的通知》,颁布了《住宅整体厨房》和《住宅整体卫浴间》行业标准。2008年,颁布《住宅厨房家具及厨房设备模数系列》。

  (5)“百年住居LC体系”与普适型建筑工业化体系

  2006年,国家住宅工程中心“十一五“《绿色建筑全生命周期设计关键技术研究》课题组,针对当前我国住宅建设方式上的寿命短、耗能大、质量通病严重和二次装修浪费等问题,以及居住使用方式上存在的居住性能和生活适应性差等制约我国住宅可持续发展建设的亟待解决的关键课题,以绿色建筑全生命周期的理念为基础,提出了我国工业化住宅的“百年住居LC(Life Cycle Housing System)体系”,且研发了围绕保证住宅性能和品质的规划设计、施工建造、维护使用、再生改建等技术为核心的新型工业化集合住宅体系与应用集成技术。

  (6)全装修成品住宅

  1999年,《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》指出,“加强对住宅装修的管理,积极推广装修一次到位或菜单式装修模式,避免二次装修造成的破坏结构、浪费和扰民等现象”。2002年,建设部发布了《商品住宅装修一次到位实施细则》和《商品住宅装修一次到位材料、部品技术要点》。2008年,由住房和城乡建设部组织编写的《全装修住宅逐套验收导则》正式出版。

  中国住宅产业化发展问题分析

  1.市场接受程度

  住宅产业化同时也是一个市场化、商品化的过程,只有形成了一定的市场需求,有了市场的驱动力,才可能推进产业化。由于目前的商品住宅多为期房销售,消费者对于成品房屋的要求仍比较懵懂,对于高科技住宅的认可度不够,同时住宅周边环境配套、后期物业管理方面提出的要求也很少,往往是针对住宅谈住宅,并没有将自身需求上升到更为全面的层次。

  2.国家及地方政策

  目前我国住宅产业化的相关政策、法规建设没有及时跟进。建筑构件生产商拥有专利并投入大量人力物力,但资质管理规定却限制其参与设计和工程施工,使这些企业陷入有技术却没有设计资质和施工总承包资质的尴尬境地。同时,缺乏全过程监管、考核和奖惩法规制度体系。现行财政、税收、信贷和收费政策引导不足。构件产销环节和新技术应用无税收减免,城市配套、电力增容、排污和垃圾处理的收费未与节能减排效益挂钩。

  3.结构与技术体系

  我国尚没有适应住宅产业化所需的建筑结构体系标准,住宅部品化方面虽有一些标准,但尚未形成体系。住宅技术的发展还主要以单项技术推广应用为主,技术上缺乏有效的集成和整合,尚未形成标准化、工业化的建筑体系,一些事关产业发展共性、前瞻性、基础性的关键技术问题还缺少有效的解决机制。

  建筑工业化归根结底是生产方式的变革,其核心是住宅主体结构技术的变革。不从住宅生产方式入手,解决主体结构技术问题,住宅产业化就难以实现。应尽快制定地方标准、行业标准和国家标准体系,并与国际标准接轨。

  4.产品制造成本

  企业具有逐利的本性,企业追求的目标是经济效益最大化,选择走住宅产业化道路前,投入与产出比的反复衡量,会成为对企业和住宅产业化本身的双重考验。尽管我国已拥有住宅产业化需要的设计能力和建造技术,但由于住宅产业化结构体系仍处于摸索阶段,部件标准化和通用化程度低、总体规模小、预制构件开模费用较高,造成构件预制费用高,工人对工艺不熟练,导致施工效率不高,达不到大规模工业化生产的要求,这使得工业化住宅的成本偏高。同时,住宅产业化建设所需的技术工人和机械成本较高,也制约着建筑工业化的发展。此外,为进行工业化研究,前期需要大量的研究开发等资金投入,即使从长期来看,工业化的投入都是巨大且回报缓慢的。


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