首页 > 取费标准>海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划(2018-2022)|琼建科〔2018〕127号
海南省住房和城乡建设厅 关于印发《海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划(2018-2022)》的通知
琼建科〔2018〕127号
各市、县、自治区人民政府,各有关单位:
经省政府同意,现将《海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划(2018-2022)》印发你们,请遵照执行。
附件 1.《海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划(2018-2022)》 2.《海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划研究报告(2018-2022)》
海南省住房和城乡建设厅 2018年5月21日
《海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划》(2018-2022)
2018年5月
一、总则
(一)规划期限 本规划期限为:2018~2022 年。
(二)规划范围
本规划范围包括海南省27个市、县(区),其中4个地级市、5个县级市、4个县、6个自治县、8个区。
(三)编制依据
1、《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》;
2、《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71 号);
3、《国务院办公厅关于大力促进建筑业持续健康发展的意见》(国办发〔2017〕19 号);
4、《“十三五”装配式建筑行动方案》(建科〔2017〕77号);
5、《海南省人民政府办公厅关于印发海南省促进建筑产业现代化发展指导意见的通知》(琼府办〔2016〕48号);
6、《海南省人民政府关于大力发展装配式建筑的实施意见》(琼府〔2017〕100 号);
7、《中共海南省委办公厅 海南省人民政府办公厅关于进一步稳定房地产市场的通知》(琼办发[2018]29 号);
8、《海南省总体规划(空间类2015-2030)》;
9、《海南省全域旅游建设发展规划(2016-2020)》;
10、装配式建筑领域的现行国家、行业、地方有关技术标准。
二、装配式建筑发展现状及面临形势
(一)我国装配式建筑发展现状
从“十二五”开始,我国装配式建筑获得快速发展,各地相继出台技术与经济政策,制定了明确的发展规划和目标,房地产开发企业、建筑企业,装配式混凝土结构(简称“PC”)产品制造企业,生产设备制造企业,纷纷开始涉足其中,填补产业空白。到“十三五”,国家正式提出力争用 10 年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到 30%,装配式建筑进入了大发展时期。2015 年全国新建装配式建筑面积为 7260 万平方米,占城镇新建建筑面积的 2.7%;2016 年全国新建装配式建筑面积为 1.14 亿平方米,占城镇新建建筑面积的 4.9%,比 2015 年同比增长 57%。2017 年 1-10 月,全国已落实新建装配式建筑项目约 1.27 亿平方米。
为贯彻落实《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》(中发〔2016〕6 号)和《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71号)文件精神,各地政府积极响应,相继出台了系列关于推进装配式建筑发展的政策文件。截至 2018 年 1 月我国已经有 30 多个省市地区就装配式建筑的发展给出了相关的指导意见以及配套的措施,其中 20 多个省份均已制定装配式建筑阶段性目标,并陆续出台具体细化的地方性装配式建筑政策扶持行业发展。
虽然目前发展态势良好,但仍存在一些普遍性的问题,主要包括:标准规范有待健全、专用技术体系缺乏、设计生产施工运维一体化程度较低、成本偏高、专业人才不足、配套能力不足、监管体系尚待健全等问题,需要在发展过程中逐渐完善。
(二)海南省 装配式建筑发展现状
装配式建筑产业已经起步。省委、省政府高度重视装配式建筑发展,目前我省有 1 家已投产的装配式混凝土部品部件生产企业、3 家装配式钢结构部品部件生产企业和 1 家由住房和城乡建设部认定的装配式建筑产业基地,混凝土部品部件年设计生产能力为 140 万-190 万平方米,装配式钢结构部品部件年设计生产能力为 31.5万平方米。2016年,我省新开工装配式建筑面积占比为2.55%,竣工的装配式建筑面积占比仅为1.9%。
政策引导力度不断加大。2016年2月,省政府办公厅出台了《海南省促进建筑产业现代化发展指导意见》(琼府办〔2016〕48 号)》;2017 年 12 月,省政府出台了《关于大力发展装配式建筑的实施意见》(琼府〔2017〕100 号),提出了发展装配式建筑的目标及重点任务,为装配式建筑发展指明了方向,并奠定了政策基础。已启动人才队伍培训。为切实提高我省装配式建筑从业人员的理论、实践水平,打造专业人才队伍,省住房城乡建设厅联合建筑工业化产业创新联盟,组织开展了人员培训活动,进一步提高技术人员对相关规范、标准的认识和技术能力。
(三)海南省 装配式建筑 发展存在问题
对比全国其他地方,我省装配式建筑发展比较缓慢,装配式建筑产业链不完整,相关部品部件生产企业数量少且生产能力不足,现有设计、施工、检测、监理单位缺乏装配式建筑相关经验,装配式建筑相关人才匮乏,质量监管机制有待革新,配套的设施、设备、运输、施工机具、信息化管理等产业链基础薄弱。在面临以上发展共性问题的同时,结合自身特点,我省发展装配式建筑还需要考虑以下三方面的制约。
1、气候地理条件特殊。海南处于地震台风多发地区,琼北地区处于断裂带上,海口市八度半设防是全国抗震设防级别最高的省会城市,全省每年要经历数次台风,最强台风风力达到 17级(70m/s)以上,这就要求我省的装配式建筑要在消能减震技术上取得突破,结构安全技术要经得起台风地震的考验。同时我省高温多雨,高湿高盐,面临着更短周期的防腐维护问题。我省独特的气候地理条件,是浙江、上海等国内城市,新加坡、德国等其他国家实施装配式建筑所未面临的挑战,在借鉴其技术体系时,还需考虑我省实际,不能完全照搬其技术经验。
2、建筑业基础薄弱。我省由于历史发展及长期作为国防前哨的原因,建筑业发展水平相对较低。作为岛屿经济体,我省建筑市场规模不大,矿产资源有限,本地建筑设计、施工以及建材生产等企业发展壮大困难,缺少建筑科学研究机构,人才缺乏,技术积累不足,建筑产业链配套不全,这些较为薄弱的建筑业基础,难以在短期内为装配式建筑提供有效产业支撑和技术支持。
3、装配式建筑起步较慢。目前我省装配式部品部件生产基地较少,构件部品产能缺口巨大。此外,省内还没有采用高装配率方式建造的项目,省内企业实施装配式建筑的经验基本为零,装配式建筑标准规范、图集、定额尚未编制,我省装配式建筑从现在的打基础到形成一定规模任重道远。
三、指导思想、基本原则、发展目标
(一)指导思想
以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻落实习近平总书记在庆祝海南建省办经济特区 30 周年大会上的重要讲话精神和《中共中央 国务院关于支持海南全面深化改革开放的指导意见》(中发〔2018〕12 号),按照党的十九大和省委、省政府工作部署,以提升新型城镇化建设质量、转变建筑业生产方式为总体目标,以推进建筑产业现代化为方向,以建筑节能减排、提升建筑质量为主线,以发展装配式建筑为重点,遵循“提高建筑质量和效益、创新科技与管理能力、培养优秀人才队伍”的产业发展思路,着力调整建筑产业结构,推动建筑产业转型升级,实现建造方式从传统到现代的跨越,强化海南省建筑业升级改革,助力海南全面深化改革开放、建设自由贸易试验区和中国特色自由贸易港。
(二)基本原则
1、政府引导与市场主导相结合。强化政府规划、组织、协调、引导职能,加大政策扶持力度,创造有利发展环境。以市场为导向、以企业为主体,培育完善市场体系,完善市场机制,激发市场活力,形成装配式建筑产业链。
2、示范先行与逐步推广相结合。坚持以点带面、示范先行、局部带动整体,循序渐进、分类推广、分区推进,逐步扩大装配式建筑发展规模。
3、外部引进与内部培育相结合。积极引进国外、省外先进装配式建筑相关企业在省内设立分支机构、工厂,促进外来企业与省内企业的联合、重组、合作,推动省内企业自身能力培育,提高全省装配式建筑发展质量。
4、因地制宜与有的放矢相结合。牢固树立保护生态环境的"红线"意识,充分发挥海南四面环海的海运优势,充分考虑海南高温、高湿、高盐、台风的特殊气候要求,确保装配式建筑发展符合海南实际。
(三)发展目标
海南省装配式建筑发展分为试点示范期(2018)、试点推广期(2019-2020)、全面推广期(2021-2022)。全省统筹推进,鼓励各市县根据各地情况制定更高的发展目标。
1、试点示范期(2018)目标
选择不同地区、不同类型、不同规模的项目进行装配式建筑试点示范。示范项目中,优先采用预制外墙板、内墙板、叠合楼板、楼梯、阳台板等部品部件。政府投资的机关办公、学校、医院、车站、港口、机场、图书馆、博物馆、科技馆等公共建筑项目,具备条件的全部采用装配式方式建造。
2、试点推广期(2019-2020)目标
从2019年起,大幅度提高装配式建筑占新建建筑面积的比例。到2020年,政府投资的新建公共建筑以及社会投资的、总建筑面积10万平方米以上的新建商品住宅项目和总建筑面积3万平方米以上或单体建筑面积2万平方米以上的新建商业、办公等公共建筑项目,具备条件的全部采用装配式方式建造。
海口争取创建国家装配式建筑示范城市;形成2个以上具有较强综合实力的装配式建筑龙头骨干企业;建设至少1个特色鲜明的产业基地。
3、全面推广期(2021-2022)目标
到 2022 年,具备条件的新建建筑原则上全部采用装配式方式进行建造。三亚争取创建国家装配式建筑示范城市;形成 5 个以上具有较强综合实力的装配式建筑龙头骨干企业;建设至少 2个特色鲜明的产业基地。基本形成生产力布局合理、体制机制健全有效、产业体系完备、全产业链综合能力显著提升、自主创新能力显著增强的局面。
关于新建建筑采用装配式方式建造所需具备条件的具体内容由海南省住房城乡建设厅另行公布。
表 3-1 海南省 2018-2022 年装配式建筑发展规划主要指标一览表
序号
指标
单位
2020年
2022年
指标属性
累计装配式建筑总面积[1]
万平方米
1900
6100
预期性
装配式建筑占新建建筑比例[2]
%
50%
100%
约束性
政府投资项目装配式建筑实施比例[3]
国家级装配式建筑示范城市[4]
个
1
2
新增技术标准[5]
10
15
新增专利、省级及以上工艺工法[6]
项
30
装配式建筑产业基地[7]
装配式建筑龙头骨干企业[8]
5
全过程 BIM 应用项目比例[9]
20%
装配式建筑项目工程总承包(EPC)比例[10]
政府投资装配式建筑项目工程总承包(EPC)比例[11]
装配式建筑实训基地[12]
培训合格技术负责人项目覆盖率 [13]
项目产业工人培训合格上岗率 [14]
四、主要任务
(一)统筹规划,科学设施产业布局
依托本地建筑业和既有特色产业基础、引进省外先进企业与技术,发挥海港内联外通作用,打造综合性装配式建筑产业基地,加强部品部件的运输、安装、检测及其配套设施、设备能力建设,建立装配式建筑全产业链产品供应与服务体系,满足海南省市场需求,实现生产力科学布局。
1 、创建综合性产业基地
依托现有技术、人才、市场优势,推进装配式混凝土结构、钢结构、木结构、组合结构等建筑的设计、技术研发、部品部件生产、运输、安装、检测、设备等能力建设,以科技创新为基本定位,在海口、三亚两市建立装配式建筑科技创新中心(基地)、装配式建筑产业基地和示范工程,辐射带动全省。
依托现有建筑产品、材料企业进行升级转型,同时加强引进国内外先进的建筑门窗、防水材料、抗震装备、给排水设备、整体厨房、整体卫生间等,形成配套部品部件产能,为全省装配式建筑配套服务。
2 、装配式构件生产力布局
(1)2018-2022 年新开工房屋面积测算
城镇地区住宅以装配式混凝土结构为主,公共建筑以装配式钢结构为主,五指山、琼中、保亭、白沙等中部生态核心区主要发展装配式木结构、装配式轻钢结构。根据《中共海南省委办公厅 海南省人民政府办公厅关于进一步稳定房地产市场的通知》(琼办发[2018]29 号)中提出的“建设用地供应向建设自由贸易试验区和中国特色自由贸易港亟需的基础设施、产业发展、社会发展、民生需求等倾斜,大幅减少直至停止供应外销商品住宅项目用地”,预计南北两极地区(海口、三亚、文昌、澄迈、陵水)每年新开工房屋面积将平稳增加,增速按 5%考虑;儋州作为东西部最大的地级市,每年新开工房屋面积保持不变;中部地区(屯昌、五指山、琼中、保亭、白沙)2018 年的新开工房屋面积降到 2017 年的一半,并在接下来的四年里按照此数据保持不变;其他地区(琼海、万宁、定安、临高、洋浦、东方、乐东、昌江)2018 年的新开工房屋面积降到 2017 年的 80%[15],并在接下来的四年里按照此数据保持不变。按照此原则估算未来 5 年各个地区的建设量详见表 4-1。
表 4-1 海南省及各市县2018-2022年新开工房屋面积 测算(万 m 2)
市县 2017年 2018年 2019年 2020年 2021年 2022年
(基准数)
全省总计 2109.74 2070.24 2136.35 2205.98 2278.99 2355.63
海口市 569.81 598.3 628.21 659.63 692.61 727.24
三亚市 296.47 311.29 326.86 343.2 360.36 378.38
五指山市 14.28 7.14 7.14 7.14 7.14 7.14
文昌市 155.07 162.82 170.86 179.51 188.49 197.91
琼海市 41.85 33.48 33.48 33.48 33.48 33.48
万宁市 78.98 63.18 63.18 63.18 63.18 63.18
定安县 33.60 26.88 26.88 26.88 26.88 26.88
屯昌县 21.36 10.68 10.68 10.68 10.68 10.68
澄迈县 239.84 251.83 264.42 277.64 291.53 306.1
临高县 103.93 83.14 83.14 83.14 83.14 83.14
儋州地区 190.17 189.51 189.51 189.51 189.51 189.51
儋州 186.85 186.85 186.85 186.85 186.85 186.85
洋浦 3.33 2.66 2.66 2.66 2.66 2.66
东方市 42.75 34.2 34.2 34.2 34.2 34.2
乐东县 19.11 15.29 15.29 15.29 15.29 15.29
琼中县 0.76 0.38 0.38 0.38 0.38 0.38
保亭县 38.28 19.14 19.14 19.14 19.14 19.14
陵水县 220.52 231.55 231.55 231.55 231.55 231.55
白沙县 9.80 4.9 4.9 4.9 4.9 4.9
昌江县 33.16 26.53 26.53 26.53 26.53 26.53
(2)装配式建筑构件产能需求测算
对装配式混凝土结构,尤其是多高层住宅,混凝土用量的统计数据为每平方米建筑面积0.3~0.4m 3;按照50%装配率的要求,实际预制率约为30%(净预制率,不计算所有后浇带),则每平方米建筑面积装配式混凝土结构需要 PC 构件0.1 m 3左右。
对于装配式钢结构建筑,统计数据为每平方米建筑用钢量在40kg~100kg 左右,其中高层和大跨度建筑用钢量较高,低多层建筑用钢量较低。综合考虑,每平方米建筑面积装配式钢结构建筑需要的钢构件按照 70kg 考虑。
对于现代木结构建筑,包括梁柱式木结构及轻型木结构,每平米建筑面积需要大约 0.5m 3 木构件。测算各类构件的生产能力需求如表 4-2、表 4-3 所示。
表 4-2 海南省 2020 年装配式建筑构件产能需求测算
地区
新开工建筑面积(万m 2 )
装配式建筑面积(万m 2 )
装配式混凝土建筑面积(万m 2 )
混凝土构件需求量(万 m 3 )
装配式钢结构建筑面积(万 m2 )
钢构件需求量(万 t)
装配式木结构建筑面积(万m2)
木构件需求量(万m3)
全省
总计
2205.98
1107.49
785.41
78.56
314.2
21.98
7.87
3.94
海口市
659.63
329.81
175.9
17.59
153.91
10.77
0
三亚市
343.2
171.6
137.28
13.73
34.32
2.4
五指
山市
7.14
3.57
1.79
0.12
1.78
0.89
文昌市
188.49
94.25
75.4
7.54
18.85
1.32
琼海市
33.48
16.74
13.39
1.34
3.35
0.23
万宁市
63.18
31.59
25.27
2.53
6.32
0.44
定安县
26.88
13.44
10.75
1.08
2.69
0.19
屯昌县
10.68
5.34
4.27
0.43
1.07
0.07
澄迈县
277.64
138.82
111.06
11.11
27.76
1.94
临高县
83.14
41.57
33.26
3.33
8.31
0.58
儋州
189.51
94.76
75.8
7.58
18.95
1.33
儋州市
186.85
93.43
74.74
7.47
18.68
1.31
洋浦
2.66
1.06
0.11
0.27
0.02
东方市
34.2
17.1
13.68
1.37
3.42
0.24
乐东县
15.29
7.65
6.12
0.61
1.53
琼中县
0.38
0.1
0.01
0.09
0.05
保亭县
19.14
9.57
4.79
0.33
4.78
2.39
陵水县
231.55
115.78
92.62
9.26
23.16
1.62
白沙县
4.9
2.45
1.23
1.22
昌江县
26.53
13.26
10.61
2.65
表 4-3 海南省 2022 年装配式建筑构件产能需求测算
2355.63
1665.3
166.52
674.55
47.21
15.78
7.91
727.24
387.86
38.79
339.38
23.76
378.38
302.7
30.27
75.68
5.3
0.25
197.91
158.33
15.83
39.58
2.77
26.78
2.68
6.7
0.47
50.54
5.05
12.64
0.88
21.5
2.15
5.38
8.54
0.85
2.14
0.15
306.1
244.88
24.49
61.22
4.29
66.51
6.65
16.63
1.16
151.61
15.16
37.9
149.48
14.95
37.37
2.61
2.13
0.21
0.53
0.04
27.36
2.74
6.84
0.48
12.23
3.06
0.67
185.24
18.52
46.31
3.24
0.17
21.22
2.12
5.31
0.37
(3)装配式建筑构件产能布局
现阶段,已有产能和建设中的产能布局如图 4-1 所示。
(图片详见文件)
图 4-1 海南省各地区预制构件生产能力布局现状图
根据各市县产能需求,按照混凝土构件厂辐射半径 150km,钢、木构件厂辐射半径 500km 进行构件生产力布局。布局过程中根据现有构件生产厂产能情况以及交通运输条件、原材料供应等各项因素,并结合海南省开发空间分布规划进行装配式构件生产力的布局。2020 年及 2022 年海南省装配式混凝土构件、钢结构构件、木结构构件生产力布局目标示意图详见图 4-2、图 4-3、图 4-4。
预制构件产能布局原则:
1. 装配式混凝土预制构件生产力布局应以南、北区域为主,西部为辅,宜设置在建筑业集中区域,避免产能过剩的同时减少运输成本。南、北区域尽量在东、中、西三个位置设置构件生产企业,西部区域尽量在儋州及其临近市县设置两个构件生产企业,使得产能可以辐射全岛。东部区域不宜设置。
2. 装配式钢结构预制构件生产力主要分布在北、西、南三个区域,且宜集中设置,东部区域不应设置。
3. 装配式木结构预制构件生产力主要集中在琼北地区海口附近,覆盖全岛需求。
4. 各预制构件生产企业在实际选址过程中应根据各地区产能布局规划图选择建设场址,宜设立在已有工业园区内,避开生态保护区,靠近集料场地,尽量选择交通便利发达区域,靠近国道或码头。
图 4-2 海南省混凝土预制构件产能规划布局示意图
图 4-3 海南省钢构件产能规划布局示意图
图 4-4 海南省木结构构件产能规划布局示意图
专栏 1: 统筹规划产业布局工作要点
①供地源头把控。将装配式建筑建设要求列入土地出让公告,并在土地出让合同或土地划拨决定书中予以载明。
②市县任务分解。各市县编制装配式建筑专项规划,落实主要目标和重点任务要求,分年度、分区域明确装配式建筑推进计划。
③产业布局统筹。科学测算和规划全省装配式建筑产能需求和产能布局,定期发布预制构件产能情况,防止产能过剩。
④争取示范城市。督促海口市和三亚市完善装配式建筑发展的产业基础、标准化水平、生产能力、支持政策、管理机制和保证措施,争创国家级装配式建筑示范城市。
(二)科技引领,完善技术标准体系
1. 构建适宜的装配式建筑技术体系
根据我省产业基础、气候环境与生态红线实际,采用装配式混凝土建筑和装配式钢结构建筑技术体系并重、适宜区域发展多层轻型绿色装配式建筑技术体系、因地制宜发展木结构建筑技术体系的策略。发展初期以引进国内类似自然环境区域内成熟的技术体系为主,并逐步探索形成适合海南地区的装配式建筑技术体系。
装配式混凝土建筑耐久性较好,抗风、防潮、防腐及防火性能好,成本较低。但是装配式混凝土结构有本地资源依赖性,需要较大量砂石资源;并且主体结构的抗震安全性受施工质量影响较大。装配式混凝土结构的成本与标准化程度和规模直接相关,适宜在规模较大、标准化和重复率较高的建筑中使用。目前国内较成熟的装配式混凝土结构体系包括装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架结构等,预制构件包括预制内、外墙板、叠合楼板、预制阳台、预制楼梯等;一般在住宅中采用装配整体式剪力墙结构,公共建筑中可采用装配整体式框架结构及装配式框架-现浇剪力墙(核心筒)结构。
装配式钢结构建筑自重轻、结构体系成熟、抗震性能较好、施工便捷,对本岛环境污染和生态破坏小,成本受建筑的标准化程度和规则化影响较小,适用于各类复杂建筑。在高烈度区的高层建筑中,装配式钢结构相比于装配式混凝土结构,成本差距很小。中、低烈度区,装配式钢结构建筑成本仍明显高于装配式混凝土结构。但是装配式钢结构用于住宅中时,仍存在着结构防腐和防火性能较差、维护不便,围护体系的耐久性能、防水性能不稳定,内隔墙易发生开裂等问题。因此,装配式钢结构用于公共建筑中具有较明显的优势。在高烈度区的高层住宅中,应用装配式钢结构,抗震性能容易保证,成本也和混凝土结构基本持平,有推广价值,但应解决好钢构件的防腐和防火性能,围护体系的耐久性能、防水性能、热工性能等。装配式轻钢结构和装配式木结构等技术体系具有绿色环保、运输安装便捷、对资源和环境影响很小等优势,适用于生态保护区及广大农村地区。
综合以上各类技术体系的特点,对于我省的装配式建筑,可采用以下技术路线:
建筑类型
区域
居住建筑
公共建筑
备注
城镇区域
高烈度区(海口)
装配式混凝土结构为主,高层住宅适宜采用部分钢结构
装配式钢结构为主
高烈度区推广隔震减震技术。本地砂石资源贫乏及交通不便的地区不宜发展装配式混
凝土结构。
在全省旅游 设施、园林景观、别墅、庄园中推广木结构。
其他区域
装配式混凝土结构为主
装配式钢结构为主,低多层规则建筑采用装配式混凝土结构
农村地区
低多层轻型装配式建筑技术体系,包括装配式轻钢结构、装配式轻型墙板结构。
生态核心区
低多层轻型绿色装配式建筑技术体系,包括装配式轻钢结构、装配式轻型墙板结构;因地制
宜发展装配式木结构建筑技术体系。
三沙地区
低层装配式混凝土结构体系和低层重防腐装配式钢结构体系。
2. 构建适宜的装配式建筑标准体系
建立覆盖设计、部品部件生产、运输、安装施工、竣工验收、使用维护全过程的装配式建筑技术标准体系。加强建筑材料标准、部品部件标准、工程建设标准之间的衔接。在国家和行业标准基础上,针对海南地区特点,在海南省地方标准中完善装配式建筑抗震防火、防台风防雨、防白蚁、防高温高湿高盐方面的技术要求。编制与装配式建筑相配套的标准图集、工法、手册、指南等。支持企业编制装配式建筑企业标准,鼓励社会组织编制团体标准。
表 4-4 海南省装配式建筑的技术标准体系框架
类 型
名 称
装配式建筑工程建设标准
《海南省装配式钢结构防腐防火技术标准》
《海南省装配式建筑抗震防风技术标准》
《海南省装配式整体卫生间、厨房应用技术标准》
《海南省装配式建筑施工及及质量验收标准》
装配式建筑部品部件产品标准
《海南省预制混凝土构件质量验收标准》
《海南省装配式建筑墙板产品标准》
《海南省装配式装修部品标准》
3
装配式建筑评价及认证标准
《海南省装配式建筑评价标准》
《海南省预制部品部件认证标准》
4
装配式建筑标准图集
《海南省装配式混凝土建筑构造节点图集》
《海南省装配式钢结构住宅构造节点图集》
《海南省装配式低层绿色农房标准图集》
装配式建筑配套技术导则
《海南省装配式建筑施工图设计深度规定》
《海南省装配式建筑施工图审查要点》
《海南省装配式建筑施工技术导则》
专栏 2 :转变建设管理模式工作要点
①开展项目示范。选择不同类型的政府投资项目按照高标准建设样板工程,推广适宜的装配式建筑技术体系。
②鼓励科技创新。定期梳理和发布先进成熟可靠的新技术、新产品、新工艺,鼓励围绕装配式建筑结构体系、内装体系、施工工法、生产工艺和部品部件等,开展技术攻关。
③标准体系构建。综合考虑海南省装配式建筑发展特点,研究制定符合海南省实际的装配式建筑评价标准。结合海南省地理、气候、经济、交通等实际情况,根据需求组织编制相关标准、图集,构建具有地域特点的装配式建筑标准规范体系。
(三)产业升级,转变建设管理模式
1. 工程建设模式转变
根据装配式建筑的特点,打破设计、生产、施工、运维环节割裂的传统模式,形成相互整合、集约优质的一体化建造模式,促进全新的产业链发展。
推行 EPC 工程总承包管理模式。支持大型设计、施工和部品部件生产企业通过调整组织架构、健全管理体系,向具有工程管理、设计、施工、生产、采购能力的工程总承包企业转型;培育具备条件的建设项目采用工程总承包项目管理方式组织建设,工程总承包企业对工程质量、安全、进度、造价总负责。
鼓励全省政府投资工程及公共建筑全部采用工程总承包模式发包并实施建设。健全与工程总承包相适应的施工许可、分包管理、质量监管、竣工验收等制度,打通装配式建筑设计、施工和部品部件生产等各环节。在尚不具备条件实施工程总承包模式的项目中,推行工程全过程咨询,由有经验的咨询单位来协助建设单位整合设计、采购、生产、施工全过程,实现各专业的一体化及全产业链的一体化。
2. 建设管理模式转变
建立涵盖装配式建筑工程建设管理全过程的数字化监管平台,通过预埋芯片、二维码等手段建立部品部件的可追溯系统。采集报建材料、施工图审查数据、使用、生产和运输、重要装配节点的施工数字化纪录、工程质量检验检测数据、竣工验收等全过程的相关数据,实现全生命周期产业链各环节数据和信息共享。
3. 计价定额体系转变
比较传统建造方式和装配式建造方式的工程造价,研究建立装配式建筑计价依据体系,编制针对装配式建筑的工程定额和工程量清单。制定发布《装配式建筑工程消耗量定额》、《装配式建筑工程计价定额》等,及时发布不同结构类型造价指标信息并定期修订,引导市场合理定价。
专栏 3 :建设管理模式转变工作要点
1 推行工程总承包模式。以政府投资项目带头,大力推行工程总承包模式,完善装配式建筑项目的招投标制度。
2 完善计价体系。修订完善海南省装配式建筑工程定额、工程量清单计量规则等计价依据,在网上定期发布相关价格及计价依据。
3 优化项目管理平台。鼓励开发装配式建筑大数据平台,支持设计、生产、施工、监理单位应用信息化管理技术,实时更新技术规范、供应商名单、相关培训等,实现装配式建筑项目跟踪管理、网上报批以及产业链各环节数据共享。
(四)市场培育,助力地方能力建设
1. 加强科技创新研发能力
针对我省地震烈度高、台风多发、高温高湿等特点,鼓励省内高等院校、科研院所、大型建筑类企业与国内外技术机构进行联合、协作,加强装配式建筑基础研究和关键技术攻关。健全产学研用相结合的协同创新机制,建立海南省装配式建筑相关产业联盟,加强联盟内研发合作,开展技术创新和集成,加快科技成果的转化和应用,提升联盟成员的群体竞争力。
2. 加强项目审核把关能力
研究制定装配式建筑设计深度规定和施工图设计、生产施工、竣工验收等阶段审查要点的相关技术要求。建立专门的技术支持机构,加强对装配式建筑技术的审核和把关。组织省内外专家,建立海南省装配式建筑专家库,负责全省标准编制、项目评审、技术论证、评优报奖等相关技术指导与服务工作。
3. 推行一体化设计,提升设计水平
充分发挥设计先导作用,推行装配式建筑一体化集成设计,鼓励设计单位全面应用建筑信息模型(BIM),实现通用化、模数化、标准化的设计方式,提高建筑领域各专业协同设计能力。强化装配式建筑专项设计要求,编制装配式建筑关键技术实施方案,按照要求进行装配式建筑技术策划和设计。
4. 合理引导计划布局,提高生产能力
鼓励有经验的构件预制生产企业布点建厂,鼓励现有混凝土搅拌企业升级转型,逐渐淘汰产能落后的中小型生产企业。加大信息公开力度和大数据平台建设,及时发布装配式建筑建设计划、现有预制构件厂布局和产能数据,合理引导预制构件厂的增量投资规模及构件生产企业的生产计划。统筹全岛装配式构件辐射范围,满足各市县装配式建筑项目建设需要的同时控制生产规模,确保我省预制构件市场供需平衡。
5. 增强装配化施工技能,提高施工水平
引导施工企业加快应用装配式建筑施工技术,研究装配化施工成套技术、安全防护和质量检测技术,研发应用预制构件吊装、支撑、校正等施工设备和机具,编制省级以上的施工工艺和工法。增强装配化施工技能和组织管理水平,提升部品部件的施工连接质量和建筑安全性能。创新施工组织方式,推行结构工程与分部分项工程协同施工新模式,提高装配化施工效率。
6. 引进龙头企业带动发展,建立产业基地
通过政策、经济和技术手段,引进岛外龙头企业参与海南装配式建筑的开发建设,按照规划的产业布局和技术形式,完成当地目标任务,同时带动和培育岛内的企业,通过学习引进,提高岛内企业自身的科研、技术、市场应对水平。依托海口、三亚等城市的技术、人才、市场优势,以科技创新为基本定位,建立装配式建筑创新科技基地;以重点企业为依托建立装配式建筑产业基地;辐射带动全省的科技能力和产业能力发展。
专栏 4 :能力建设工作要点
1 支持课题研究。制定海南省装配式建筑关键技术和专项课题研究计划,支持科研机构、大专院校、企业积极申报。
2 完善技术审查机制。引进国内建筑业权威科研、实验检测工程技术中心等专业机构,研究建立省级装配式建筑关键技术审核把关机制,拟定海南省装配式建筑关键技术审核实施细则,组建专家库,完善技术审查机制。
3 提高设计、生产、施工能力。根据装配式建筑特点,引导设计企业应用BIM 技术进行一体化集成设计,引导生产企业进行转型升级,布点布局,引导施工企业应用装配化施工技术,创新管理模式。
4 培育综合性龙头企业和产业基地。招大引强与本土支持并重,支持本土企业转型发展。积极推动核心龙头企业创建涵盖建设、设计、生产、施工等全产业链的装配式建筑产业基地。
5 组建产业联盟。组建“海南省装配式建筑产业联盟”或全国已有相关产业联盟的分支机构,搭建沟通、合作平台,开拓创新,引领海南省建筑业转型升级。
(五)聚焦重点,强化工程质量监管
1. 加强安全监管
建立从设计、生产、施工到运维全过程的监管制度。建立岛内岛外设计、施工、生产企业的备案清单和诚信自律制度,严格控制装配式建筑部品部件质量、现场施工安全和工程质量,强化质量安全责任。加强工程质量安全监管人员业务培训,提升适应装配式建筑的质量安全监管能力。
2. 加强市场管控
推行装配式建筑部品部件评价认证制度,实施目录管理,对主要承重构件和具有重要使用功能的部品部件进行驻厂监造,施工企业要加强施工过程质量安全控制和检验检测,完善质量保证体系。
3. 加强行业监管
加强装配式建筑技术实施方案的审查,明确装配式建筑的施工图审查要求。明确装配式建筑施工和验收过程中的质量控制要点,加大装配式建筑工程质量安全检查抽测力度,严肃查处质量安全违法违规行为。
专栏 5 :工程质量监管工作要点
1 完善监管制度。建立健全装配式建筑工程质量安全管理体系,落实各方主体质量安全责任。加强全过程监管,建立全过程质量追溯制度。
2 加强市场管理。建立装配式建筑全行业信用评价体系和不良行为发布机制,制定优质部品供应商名录,统一服务标准。
3 建设实训基地。联合有条件的企业及行业协会建立装配式建筑综合性实训基地,分类开展培训,培养管理和技术人才,提高产业工人综合素质。
(六)互为支撑,工业化信息化融合
1. 加快推进建筑信息模型技术应用
加快编制符合我省实际情况的装配式建筑信息模型(BIM)技术应用、模型交付、验收归档等标准和应用指南;鼓励企业研发或引进装配式建筑全寿命周期 BIM 信息化软件;鼓励企业建立贯穿设计、生产和施工过程的全专业 BIM 信息化模型,并实现建筑的轻量化 BIM 模型交付。以 BIM 信息化技术作为实现“建筑、结构、机电、装修”一体化和“设计、生产、施工、运维”一体化的手段,提高装配式建筑的质量和效率。
2. 实现建筑部品部件生产管理信息化
在预制构件生产企业推广 BIM 技术,利用信息模型进行模具设计、钢筋网片、骨架的制作和加工,提高构件制造精度。鼓励使用 ERP(企业资源计划)管理系统,优化生产控制、库存控制及物流、采购、分销管理,提升构件生产企业绩效。将工厂生产管理与二维码技术、RFID(无线射频识别)芯片等技术相结合,实现预制构件生产、安装、维护全过程质量目标的可查、可追溯。
3. 加强装配式建筑全过程信息化管理
利用互联网、GPS 定位、物联网等信息技术手段,建立装配式建筑产业管理系统,将装配式建筑相关设计企业、生产企业、施工企业、运维企业的信息纳入管理系统,实现全产业链的信息集成和资源讯息的及时公布;在海南省房屋建筑工程全过程监管信息平台的基础上搭建装配式建筑信息化管理系统,并将项目报批报建、设计审查、产品检验、施工管理、竣工验收等环节信息集成,实现装配式建筑项目全过程可追溯的信息化管理。
专栏 6 :工业化信息化融合工作要点
1 BIM 技术推广。大力推进建筑信息模型(BIM)在标准、设计、生产、施工、使用维护等建筑全生命周期各环节基于网络协同的技术应用。鼓励建设全过程 BIM 应用示范项目。
2 信息化管理推广。将装配式建筑设计、生产、施工、运维等建筑信息模型纳入项目监管平台,形成全过程数据追踪,实现质量安全追溯,提升政府监管力度。
(七)同步推进,节能绿色协调发展
1. 推进建筑全装修
在装配式建筑中推广全装修及装配式装修。积极推广一体化、标准化、集成化、模块化的装修模式,推进整体厨房和卫生间、轻质隔墙等材料,推进产品和设备管线集成化技术应用,提高装配化装修水平。加强装配式建筑中装饰装修与主体结构、机电设备的协同设计和施工。
2. 推进绿色建筑全面发展
将装配式建筑的发展与绿色建筑相协调,在装配式建筑中积极推广采用绿色建材的应用,推广节能技术的应用。结合装配式建筑的发展,同步建设高星级绿色建筑、被动式近零能耗建筑综合示范工程。
3. 推进建筑环保技术发展
推广绿色施工和智能化建造技术,减少工地现场的资源和能源消耗,减少粉尘、垃圾及噪声污染。在预制部品部件的生产环节,加强节能环保技术的应用,避免对资源的浪费和环境的破坏;加强水回收处理技术应用。
专栏 7 :工业化绿色化融合工作要点
1 全装修。鼓励采用主体结构与管线相分离的技术体系,积极鼓励和引导干法施工,减少现场湿作业,试行装饰装修与主体结构、分段流水穿插施工。开展装配化装修试点示范工程建设。
2 绿色建筑。将装配式建筑作为提升绿色建筑发展的重要抓手,在绿色建筑强制推广条文中增加装配式建筑的要求。建设高星级绿色装配式建筑示范工程。
3 注重环保。加强对预制部品部件生产环节保护实施情况的监督,鼓励环保节能技术在装配式建筑生产、建设过程中的应用。
五、保障措施
(一)加强政府组织领导
加强各级政府对装配式建筑工作的组织领导,建立健全由省住房和城乡建设厅牵头,发展改革、规划、工业和信息化、财政、人力资源和社会保障、教育、国土资源、科技、国资、地税、质监、金融、公积金、国税、保监等部门参与的装配式建筑推进工作联席会议制度,加大指导、协调和支持力度。各市县要健全完善工作机制,明确职责,加强部门协调,形成合力,及时研究解决装配式建筑发展中的问题,确保规划的贯彻和实施。
(二)强化目标考核监督
各市县要围绕海南省装配式建筑发展总目标,在 2018 年尽快完成本市县装配式建筑专项规划编制工作,明确装配式建筑面积占新建建筑面积比例、分布区域等发展目标和政策措施。根据专项规划制定年度实施计划,专项规划和年度实施计划要报省住房和城乡建设厅备案。各市县要强化装配式建筑专项规划与国民经济发展规划、“多规合一”总体规划的衔接与协调。将装配式建筑发展目标纳入城市规划建设管理工作监督考核指标体系,定期通报考核结果。
(三)加大政策支持力度
积极开展土地、规划、财政、科技、产业等方面的支持政策创新。建立装配式建筑审批绿色通道,对符合要求的装配式建筑予以预售登记和分段验收的政策支持。指导市县制定装配式建筑项目建筑面积奖励的把关环节及落实机制。鼓励各类装配式建筑企业申报高新技术企业优惠扶持政策。对装配式建筑业绩突出的建筑企业,在资质晋升、评奖评优等方面予以支持。鼓励和支持企业、高等学校、研发机构研究开发装配式建筑新技术、新工艺、新材料和新设备,符合条件的研究开发费用可以按照国家有关规定享受税前加计扣除等优惠政策。
(四)做好人才培训培养
建立装配式建筑人才引进和培养机制,加快培养我省装配式建筑技术人员与管理人员。将装配式建筑高端人才引进纳入我省有关人才政策范围,在就业、住房、子女上学等方面给予政策倾斜;将相关政策、技术、标准等纳入建设工程注册执业人员继续教育内容;对装配式建筑涉及的评标专家、设计、图审、生产、施工、质监、监理等方面的专业技术人员以及产业工人进行培训。鼓励海南大学等高校结合实际增设相关课程,加快培养装配式建筑急需的研究人员、专业技能人才和管理人才。依托职业院校、职业培训机构和实训基地,增设装配式建筑相关的新工种,培育紧缺技术人才。加强岛内外建筑产业化和装配式建筑发展的技术交流与学习。
(五)多种渠道宣传推广
通过报纸、电视、电台与网络等多种媒体,广泛宣传装配式建筑基本知识及其在提高工程质量、提升建筑品质性能方面的重要作用,通过发布装配式建筑推广技术产品目录,向社会推介优质、诚信、放心的技术、产品和企业,提高社会公众对装配式建筑的认知度,营造各方共同关注、支持装配式建筑发展的良好氛围,使发展装配式建筑成为社会和企业的自觉行动。
《海南省建筑产业现代化(装配式建筑)发展规划》(2018-2022)研究报告
一、国内外装配式建筑产业发展现状 研究从“十二五”开始,我国装配式建筑获得快速发展,各地相继出台技术与经济政策,制定了明确的发展规划和目标,房地产开发企业、建筑企业,PC 产品制造企业,生产设备制造企业,纷纷开始涉足其中,填补产业空白。到“十三五”,国家正式提出要力争用10年左右时间,使装配式建筑占新建建筑的比例达到 30%,装配式建筑进入了大发展时期。
(一)装配式建筑的定义及相关概念
1、装配式建筑
装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行,在工厂加工制作好建筑用部品部件,如楼板、墙板、楼梯、阳台等,再运输到建筑工地现场,通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑。装配式建筑采用标准化设计、工厂化生产、装配化施工、信息化管理、智能化应用,是现代工业化生产方式。装配式建筑主要包括装配式混凝土结构、装配式钢结构以及装配式木结构等建筑。
2、装配率
单体建筑室外地坪以上的主体结构、围护墙和内隔墙、装修和设备管线等采用预制部品部件的综合比例。装配率指标反映建筑工业化程度,装配率越高,工业化程度越高。
3、建筑工业化
建筑工业化是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,加快建设速度,降低工程成本,提高工程质量。装配式建筑是建筑工业化的组成部分,是一种新兴的建造形式和载体。
4、建筑产业现代化
建筑产业现代化是指以绿色发展为理念,以现代科学技术进步为支撑,以工业化生产方式为手段,以工程项目管理创新为核心,以世界先进水平为目标,广泛运用信息技术、节能环保技术,将建筑产品生产全过程联结为完整的一体化生产链系统。建筑产业现代化是建筑工业化的目标,建筑工业化是实现建筑产业现代化的手段和基础,装配式建筑是实现建筑产业现代化的一种建筑生产方式。
(二)装配式建筑的特点与优势
装配式建筑具有设计标准化、构配件工厂化、施工专业化、实施一体化的特点,其与传统生产方式的区别如表 1-1 所示:
表 1-1 装配式建筑与传统生产方式的区别
阶段
传统生产方式
装配式建筑
设计阶段
不注意一体设计
设计与施工相脱节
标准化、一体化设计
信息化技术协同设计
施工阶段
现场湿作业,手工操作
工人素质低,专业化程度低
设计与施工紧密结合
设计施工一体化
施工队伍专业化
装修阶段
以毛坯房为主
采用二次装修
装修与建筑同步
装修与主体结构一致化
验收阶段
竣工分部分项验收
全过程质量检验、验收
管理阶段
以包代营,专业化程度低
依赖农民工劳务市场分包
追求设计与施工各自效益
工程总承包管理模式
全过程信息化管理
项目整体效益最大化
装配式建筑的优势主要体现在以下几点:
1、设计标准化
根据装配式建筑的设计标准、手册、图集,建筑物的设计不再象传统设计要对从宏观到微观的所有细节进行逐一计算、画图,而是可以象机械设计一样,选择标准件满足功能要求。
2、施工速度加快、质量提高、环境改善
由于构配件采用工厂预制的方式,建造过程可以同时在现场和工厂展开,绝大部分工作已经在工厂完成,现场安装的时间很短。尤其是对天气依赖较大的混凝土施工过程,工厂化预制混凝土构件生产采用快速养护的方法(一般十几个小时),较现浇方式养护(一般 14 天以上)时间大大压缩。国外成熟的经验表明,预制装配式建造方式与现浇方式相比,节约工期 30%以上。
工厂化预制生产的配构件,设备精良、工艺完善、工人熟练、质控容易,结构件偏差小,强度和耐久性高,使得施工质量大大提高。由于大部分工作在工厂完成,并且工厂根据现场需要陆续提供构配件,因此噪音、垃圾、粉尘等污染大幅降低,现场施工环境大大改善。
3、劳动条件改善
由于机械化、自动化程度提高,建筑工人的劳动强度降低,劳动条件可以提高。在计划合理、管理有序的情况下,没有抢工的必要,现场建筑工人可以按照 8 小时工作,保护了建筑工人的合法权益。
4、节能环保
与传统施工方式相比,工业化方式每平米建筑面积的水耗降低64.75%,能耗降低 37.15%,人工减少 47.35%,垃圾减少 58.89%,污水减少 64.75%(该数据来源于万科工业化实验楼建设过程的统计数据)。
其他统计数据显示,工业化建造方式比传统方式减少能耗 60%以上、减少垃圾 80%以上,对资源节约的贡献非常显著。
5、成本节约
通过大规模、标准化生产,预制构件的成本可以大大降低,再加上建造过程时间、人工、能源的节约,后续质量成本的降低,工业化的建造方式可以比传统的施工方式节约成本,从而为开发商、客户和建造公司带来经济利益。
6、抗震性提高
预制装配式建筑可以将构件之间的缝隙作为抵消地震能量和容许变位的空间,比现浇建筑具有更好的抗震性;采取装配式结构更便于设置减震、隔震装置,使建筑物的抗震性能提高。
7、可持续性提高
由于质量提高,装配式建筑使用过程的维护成本(防水、保温、表面老化等)降低;构配件可以一次制造,重复利用;将来拆除的时候工程量也减少;整个生命周期的资源和能源消耗降低,可持续性提高。
(三) 国外装配式建筑产业发展现状与趋势
国外装配式建筑的发展现状如表 1-2 所示:
表 1-2 国外装配式建筑的发展现状
国家
现 状
政策支持
标准情况
亚
洲
日
本
1、以预制装配式混凝土 PC 结构为主;
2、在多层住宅中大量采用钢结构集成住宅、模块化建筑和木结构;
3、2013 年日本公寓住宅占全部住宅总数的 50%,木结构占12%;独立住宅占住宅总数的50%,木结构占 44%。
1、建立通产省机构支持企业新技术开发;
2、建立建设省机构引导住宅产业发展;
3、通过一系列财政金融制度引导企业;
4、预制建筑协会发挥积极作用。
1、《装配式结构相关技术标准和指南》
2、《预制建筑技术集成》
新
加
坡
1、组屋通常为塔式或板式的多层及高层建筑,装配率达到70%以上;
2、87%的新加坡人居住装配式政府组屋。
1、设计阶段实行“建筑物易建性评分”,强制推动预制技术和建筑工业化发展;
2、施工阶段采用 Mech-CandPIP计划,奖励采用先进技术、设备和施工方案的企业;
3、成立组屋发展局,实施组屋制度推行建筑工业化。
《HDB2014版装配式设计指南》
欧
德
国
1、二战后大量建造预制混凝土大板建筑,目前混凝土叠合墙板技术应用较多;
2、现今多选择现浇与预制构件混合建造体系或钢混结构体系建设。
关于混凝土及砌体预制构件、钢结构、预制木结构、预制金属幕墙、装配式体系的系列标准规范。
英 国
1、非现场建造方式技术体系有:木结构体系、钢结构大体积模块化建造体系、高层模块化建筑体系;
2、非现场建造方式的建筑、部件和结构约占整个建筑行业的市场份额2%,占新建建筑市场的3.6%。
1、对进行非现场建造设计与体系开发的投资者提供税收优惠;
2、政府与行业协会合作,促进非现场建造方式的尝试与实践;
3、监控用地规划与分配系统;
4、对建筑品质、性能严格要求,促进行业转型;
5、建立装配式专业水平和技能认定体系;
6、扶持供应商和物流建设。
美 洲
美 国
1、2001 年装配式住宅达到 1000万套,占住宅总量 70%;
2、大城市住宅以混凝土装配式和钢结构装配式为主,小城镇以轻钢结构、木结构为主。
1、1976 年,国会通过《国家工业化住宅建造及安全方案》
2、工业化住宅成为非政府补贴的经济适用住房。
1、《美国工业化住宅建设和安全标准》;
2、《联邦工业化住宅安装标准》。
3、《PCI 设计手册》
国外装配式建筑的发展趋势主要表现见表 1-3:
表 1-3 国外装配式建筑的发展趋势
序
号
趋势
描述
向开放体系(OS)转变
目前各国的装配式建筑技术仍是闭锁体系(CS)的,现有的生产重点为标准化构件,并配合标准设计、快速施工。但 CS 缺点是结构形式有限、设计缺乏灵活性,也没有推广模数化。
“世界未来装配式建筑的技术发展趋势是从封闭体系(CS)向开放体系(OS)转变发展。”德国建筑师夏埃尔•密斯认为,“OS 发展趋势可致力于发展标准化的功能块、设计上统一模数;这样易于统一又富于变化,方便了生产和施工,也给设计者与建造者带来更多更大的装配性自由。”
结构预制式(PS)和内装修系统化(SID)集成发展
目前装配建筑的模块式结构设计在各国的发展相对比较快。未来的世界装配建筑将向结构预制式(PS)和内装修系统化(SID)的“PS/SID”集成方向发展。
日本建筑师文彦牧指出,“因为装配式建筑既是主体结构的工业化也是内装修部品的产业化,两者相辅相成,互为依托,片面强调其中任何一个方面均是错误的。”
采用现浇和预制装配相结合的万能柔性连结体系(UFCS)
现在德国装配建筑界,有关连结装配的施工作业方式主要是湿体系与干体系。但是湿体系作业的标准较低,所需劳力较多;而干体系就是螺丝螺帽的结合,其缺点是抗震性能较差,没有湿体系防渗性能好。德国装配建筑界正在创新发展采用现浇和预制装配相结合的万能柔性连结体系(UFCS)。采用 UFCS 可利用虚拟激励等方法分析并确定连结构件的频率比、阻尼比和质量比等参数,其显著效果是:能按装配作业配套需要,及时安排所需零件的预制生产,从而缩短生产周期,减少毛坯和制品的库存量,也提高装配构件的利用率,减少直接劳动力,提高装配构件与建筑质量的一致性,因而显著提高经济效果。
德国建筑师华根•菲尔德表示:“运用最先进的技术方法开发一种连结点,已成为未来装配建筑业一项最基本的创新任务,这将在很大程度上决定一个结构的最终特征。”
实现全产业链信息平台(WICIP)的支持
“今后世界装配建筑业界必将实现全产业链信息化的管理与应用,通过 LAE、CAE、BIM 等信息化技术搭建装配式建筑工业化的咨询、规划、设计、建造和管理各个环节中的信息交换平台,实现全产业链信息平台(WICIP)的支持。”意大利建筑师勒•柯布西耶指出,“以‘现代信息化’促进‘可持续装配建筑工业化’,是实现装配建筑产业全生命周期和质量责任可追溯管理的重要手段。”
向绿色化结构装配体系(GSAS)发展
绿色化结构装配体系(GSAS)是标志装配建筑产业工业化、现代化的发展水平,新型的绿色化结构装配体系必然在未来装配式住宅与建筑中广泛应用。当前发达国家正在重视发展以复合轻钢结构、钢/塑结构、生物质/木结构等为主的新型绿色化装配构件体系,其目标是使装配式住宅与建筑从设计、预制、运输、装配到报废处理的整个住宅生命周期中,对环境的影响最小,资源效率最高,使得住宅与建筑的构件体系朝着安全、环保、节能和可持续发展方向发展。
6
大力发展智能化装配模式(IAM)
目前世界建筑业对劳动力资源的需求越来越紧缺,特别是装配建筑的施工现场,需要吊装、搬运、装配和连接等大量工人。日本、德国和美国建筑界正在致力发展智能化装配模式(IAM),以大量减少施工现场的劳动力资源;其出路是不断发明推广机器人、自动装置和智能装配线等,同时创新采用附加值高的装配式构件与部品,使施工现场不再需要更多大量脏而笨重的体力劳动,这种智能化装配模式比以往建造模式大大节约了人力资源,同时可以缩短工期提高施工效率。
7
向网络定制装配建筑(NCAB)发展
随着互联网的迅速发展,将给世界建筑界带来装配建筑定制网络化的新变革。未来基于网络定制装配建筑(NCAB)的主要模式包括:定制环境内部的网络化,实现定制过程的住宅装配;定制环境与整个装配企业的网络化,实现定制环境与企业产业链信息系统等各子系统的装配交易;企业与企业间的产业链网络化,实现企业间的装配式住宅与建筑资源的共享、组合与优化利用;通过网络,实现异地定制装配式住宅。
(四) 国内装配式建筑产业的现状
1、国内装配式建筑总体发展历程
以我国 13 个五年计划为阶段划分,我国建筑工业化的总体发展特点见表 1-4:
表 1-4 我国建筑工业化总体发展特点
五年计划
年份区间
主要特点
建
筑
工
业
化
初
期
第一个
1953-1957
学习苏联,多层砖混
1956 年提出“三化”(设计标准化、构件生产工厂化、施工机械化)
第二个
1958-1965
重视人民需求,开展调查;工业化启动到停滞
第三个
1966-1970
停滞,标准降低
第四个
1971-1975
高层;工业化;框架轻板等不同体系
建筑工业化起伏期
第五个
1976-1980
震后停滞;标准化;工业化;多样化
1978 年提出“四化、三改、两加强”
第六个
1981-1985
改善功能;标准化;工业化;多样化
新型建材(部品化)诞生
第七个
1986-1990
高层;研发;工业化;多样化
第八个
1991–1995
提高标准;多样化(市场化);预制装配式建筑再次停滞;预制工厂关闭
1991 年《装配式大板居住建筑合计和施工规程》
JGJ1-91 发布;1995 年建设部印发《建筑工业化发展纲要》
建筑工业化提升期
第九个
1996–2000
提高标准,奔小康;多样化(市场化)。国家启动康居示范工程
1996 年首提“迈向住宅产业化新时代”;72 号文件出台;原建设部住宅产业化促进中心成立;《住宅产业现代化试点工作大纲》出台
第十个
2001–2005
研究产业化技术,推广试点项目;产品、部品发展
学习日本,吸收引进国外技术;建立住宅性能认证制度,2005 年出台《住宅性能评定技术标准》
第十一个
2006–2010
企业研发、试点项目启动;各类试点项目
第十二个
2011–2015
装配式建筑快速发展;各地出台政策和标准规范;企业积极高涨
建筑工业化大发展期
第十三个
2016 至今
新突破:“发展新型建造方式”。大力推广装配式建筑,加大政策支持力度,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%。积极稳妥推广钢结构建筑。在具备条件的地方,倡导发展现代木结构建筑。”
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》(中发[2016]6 号)
2、国内装配式建筑产业的相关政策
(1)国家产业政策见表 1-5。
表 1-5 装配式建筑国家产业政策
时间
政策名称
政策内容
2016.02
《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》
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%。积极稳妥推广钢结构建筑。
2016.03
《关于深入推进新型城镇化建设的若干意见》
对大型公共建筑和政府投资的各类建筑全面执行绿色建筑标准和认证,积极推广应用绿色新型建材、装配式建筑和钢结构建筑
2016.09
国务院常务会议
决定大力发展装配式建筑,推动产业结构调整升级
2016.10
《关于大力发展装配式建筑的指导意见》
以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点,常住人口超过 300 万的其他城市为次,其余城市为辅,发展装配式建筑。确定健全标准规范体系;创新装配式建筑设计;优化部品部件生产;提升装配式施工水平;推进建筑全装修;推广绿色建材;推行工程总承包;确保工程质量安全等八项重点任务
2017.01
《“十三五”节能减排综合工作方案》
要求“实施绿色建筑全产业链发展计划,推行绿色施工方式,推广节能绿色建材、装配式和钢结构建筑”。随后,2月8日李克强总理主持的国务院常务会议提出“深化建筑业‘放管服’改革,推广智能和装配式建筑”
2017.02
《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》
推广智能和装配式建筑,力争用 10 年左右时间,湿装配式建筑占新建建筑面积的比例达到 30%,提升建筑设计水平,加强技术研发应用,完善工程建设标准。
(2)相关行业政策见表 1-6。
表 1-6装配式建筑相关行业政策
2013.1
《绿色建筑行动方案》
推广适合工业化生产的预制装配式混凝土、钢结构等建筑体系。
2015.9
《促进绿色建材产和应用行动方案》
开展“钢结构和木结构建筑推广的行动”。
2015.12
《关于北京东方国际钢结构工程有限公司等27家钢结构企业开展筑工程施工总承试点的通知》
探索解决钢结构专业承包企业在承揽工程过程的相关问题。
2016.11
全国装配式建筑现场会
住建部部长陈政高提出“大力发展装配式建筑,促进建筑业转型升级”,明确了发展装配式建筑必须
抓好的七项工作。
2016.12
《关于开展 2016 年度建筑节能、绿色建筑与装配式建筑实施情况专项检查的通知》
检查国务院《关于大力发展装配式建筑的指导意见》文件印发以来各地推进情况,包括政策措施出台情况、标准规范标准情况、项目推进情况等。
《装配式建筑工程消耗量定额》
2017年3月1日实施;并印发《装配式混凝土结构建筑工程施工图设计文件技术审查要点》。
《装配式混凝土建筑技术标准》、《装配式钢结构建筑技术标准》、《装配式木结构建筑技术标准》
2017 年 6 月 1 日起实施。
2017.03
《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》
要求“大力发展装配式建筑,加快建设装配式建筑生产基地,培育设计、生产、施工一体化龙头企业;完善装配式建筑相关政策、标准及技术体系。积极发展钢结构、现代木结构等建筑结构体系 ”。
《“十三五”装配式建筑行动方案》、《装配式建筑示范城市管理办法》、《装配式建筑产业基地管理办法》
全面推进装配式建筑发展。提出“到 2020 年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到 15%以上,其中重点推进地区达到 20%以上,积极推进地区达到 15%,鼓励推进地区达到 10%以上;培育 50 个以上装配式建筑示范城市,200 个以上装配式建筑产业基地,500 个以上装配式示范工程,建设 30 个以上装配式建筑科技创新基地 ”。
全国装配式建筑工作座谈会在长沙召开
研讨装配式建筑发展技术,交流各地装配式建筑发展情况,部署装配式建筑推进工作。
2017.04
《装配式劲性柱混合梁框架结构技术规程》
2017 年 10 月 1 日起实施。
2017.07
《关于做好装配式建筑系列标准培训宣传与实施工作的通知》
组织开展装配式建筑系列标准宣贯培训,做好标准贯彻和实施工作,重视培训实施和实施监督。
2017.10
《建筑业 10 项新技术(2017版)》
加强建筑业重点、热点领域的技术应用,尤其是突出了装配式建筑、抗震、节能、信息化等热点领域和前沿技术,新增“装配式混凝土结构技术”章节。
2017.11
《关于认定第一批装配式建筑示范城市和产业基地的函》
根据《住房城乡建设部关于印发<“十三五”装配式建筑行动方案><装配式建筑示范城市管理办法><装配式建筑产业基地管理办法>的通知》,在各省级住房城乡建设主管部门和有关中央企业评审推荐基础上,经组织专家复核,认定30个城市为第一批装配式建筑示范城市,195个企业为第一批装配式建筑产业基地。
2017.12
《装配式建筑评价标准》
2018 年 2 月 1 日起实施。
2018.01
《关于开展 2017 年度建筑节能、绿色建筑与装配式建筑实施情况专项检查的通知》
检查《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》文件印发以来各地装配式建筑推进情况,包括政策措施及目标任务情况、标准规范编制情况、项目落实情况、省级示范城市和产业基地情况、生产产能情况等。
(3)地方推动政策
为贯彻落实《关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》(中发〔2016〕6 号)和《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》(国办发〔2016〕71 号)文件精神,各地政府积极响应,相继出台了系列关于推进装配式建筑发展的政策文件。截止到 2018 年 1 月,全国共有 25 个省(自治区、直辖市)和 52 个地级市出台了 140 余份装配式建筑相关政策,其中中发〔2016〕6 号文件发布后共有 16 个省(自治区、直辖市)和 20 个地级市出台了 53 份文件,国办发〔2016〕71 号发布后共有 7 个省(自治区、直辖市)和 6 个地级市出台了 17 份文件。
表 1-7 部分省市区装配式建筑政策文件
省市区
规划等政策文件
北京市
《北京市人民政府办公厅关于加快发展装配式建筑的实施意见》(京政办发〔2017〕8 号)
北京市发展装配式建筑工作联席会议办公室印发《北京市发展装配式建筑 2017 年工作计划》
浙江省
浙江省建筑产业现代化“十三五”规划(浙政办发〔2016〕157 号)
《浙江省人民政府办公厅关于加快建筑业改革与发展的实施意见》(浙政办发〔2017〕89 号)
《浙江省人民政府办公厅关于推进绿色建筑和建筑工业化发展的实施意见》(浙政办发〔2016〕111 号)
河北省
关于印发《河北省装配式建筑“十三五”发展规划》的通知(冀建科〔2017〕16 号)
河北省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(冀政办字〔2017〕3 号)
上海市
上海市住房和城乡建设管理委员会关于印发《上海市装配式建筑2016-2020 发展规划》的通知(沪建建材[2016]740 号)
陕西省
关于印发《陕西省城镇住房发展“十三五”规划》等专项规划的通知(陕建发〔2017〕4 号)(含《陕西省装配式建筑发展“十三五”规划》)
陕西省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(陕政办发〔2017〕15 号)
陕西省住房和城乡建设厅印发的《关于 装配式建筑发展情况的通报 》(陕建发〔2017〕490 号)
福建省
关于印发《福建省建筑业“十三五”发展规划》和《福建省装配式建筑“十三五”专项规划》的通知(闽建筑[2016]19 号)
广东省
广东省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(粤府办〔2017〕28 号)
珠海市住房和城乡规划建设局关于印发《珠海市建筑产业现代化“十三五”发展规划》的通知(珠规建质〔2016〕195 号)
深圳市住房和建设局印发《关于加快推进装配式建筑的通知》(深规建〔2017〕1 号)
深圳市住房和建设局、深圳市规划和国土资源委员会关于印发《深圳市装配式建筑住宅项目建筑面积奖励实施细则》的通知(深建规〔2017〕2 号)
湖北省
湖北省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(鄂政办发〔2017〕17 号)
湖南省
湖南省人民政府办公厅关于加快推进装配式建筑发展的实施意见(湘政办发〔2017〕28 号)
云南省
云南省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(云政办发〔2017〕65 号)
山东省
山东省人民政府办公厅关于贯彻国办发〔2016〕71 号文件大力发展装配式建筑的实施意见(鲁政办发〔2017〕28 号)
四川省
四川省人民政府关于推进建筑产业现代化发展的指导意见(川府发〔2016〕12 号)
四川省住房和城乡建设厅关于印发《四川省建筑业发展“十三五”规划》的通知(川建建发〔2017〕259 号)
江西省
江西省人民政府关于推进装配式建筑发展的指导意见(赣府发 [2016]34 号)
宁夏自治区
宁夏自治区人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(宁政办发[2017]71号)
安徽省
安徽省住房和城乡建设厅关于印发《安徽省建筑产业现代化“十三五”发展规划》的通知(建科函[2016]1415 号)
安徽省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的通知(皖政办〔2016〕240 号)
河南省
河南省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(豫政办〔2017〕153 号)
江苏省
省住房城乡建设厅关于印发《江苏省装配式建筑(混凝土结构)项目招标投标活动的暂行意见》的通知(苏建规字(2016)1 号)
2015、2016、2017 年《全省建筑产业现代化工作要点》
常州市武进区人民政府关于印发常州市武进区建筑产业现代化发展规划(2016-2020 年)的通知(武政发〔2017〕60 号)
吉林省
吉林省人民政府办公厅关于大力发展装配式建筑的实施意见(吉政办发〔2017〕55 号)
吉林省人民政府办公厅关于推进木结构建筑产业化发展的指导意见(吉政办发〔2017〕12 号)
海南省
海南省人民政府办公厅关于印发海南省促进建筑产业现代化发展指导意见的通知(琼府办〔2016〕48 号)
海南省住房和城乡建设厅关于成立海南省装配式建筑技术工作组的通知(琼建科〔2017〕66 号)
海南省人民政府关于大力发展装配式建筑的实施意见(琼府〔2017〕100 号)
海南省住房和城乡建设厅关于印发《海南省装配式建筑示范管理办法》的通知(琼建科〔2018〕30 号)
海南省住房和城乡建设关于印发《海南省装配式建筑专项规划导则》通知(琼建科〔2018〕65 号)
海南省住房和城乡建设关于印发《海南省装配式建筑装配率计算规则的通知(琼建科〔2018〕70 号)
关于印发《海南省住房和城乡建设厅关于推进装配式建筑发展内部责任分工方案》的通知(琼建科函〔2018〕13 号)
上述省市区的政策主要是土地政策、规划政策、财务政策、税收政策、金融政策以及建设行业鼓励政策等,政策特点如表 1-8。
表 1-8 各地装配式建筑政策特点
类型
政策特点
土地政策
1、将装配式建筑要求纳入土地出让条件
2、优先保障用地
3、对享受土地政策后未达到规定要求的企业进行惩罚
规划政策
1、外墙预制部分不计入建筑面积
2、给予差异化容积率奖励
财务政策
1、住宅产业现代化方式建造增量纳入建设成本
2、设立专项资金补贴装配式建筑项目
3、利用原有专项资金政策,扩大使用范围
4、资金支持相关研究工作
5、给予企业租金补贴等补助
6、社保费、安全措施费、质量保证金、城市建设配套费等优惠政策
税收政策
1、纳入高新技术产业,享受高新技术产业政策及相关财税优惠政策
2、部分生产和施工环节分别核算税收
3、纳入西部大开发税收优惠范围
金融政策
1、优先房贷
2、贷款贴息
3、对消费者增加贷款额度和贷款期限
建设行业
鼓励政策
1、优先返还或缓缴墙改基金、散装水泥基金
2、投标政策倾斜
3、提前办理《房地产预售许可证》
4、开辟绿色通道
5、构配件管理相关支持政策
6、鼓励科技创新与评奖评优
7、为构配件运输提供交通支持
(五) 国内装配式建筑产业存在的问题
1、标准规范有待健全
虽然国家和地方出台了一系列装配式建筑相关的标准规范,但缺乏与装配式建筑相匹配的独立的标准规范体系。部品及结构间的工业化设计标准和产品标准需要完善。由于缺乏对模数化的强制要求,导致标准化、系列化、通用化程度不高,工业化建造的综合优势不能充分显现。
各地在探索装配式建筑的技术体系和实践应用时,出现了多种多样的技术体系,但大部分还在试点探索阶段,成熟的、易规模推广的还相对较少。当前,迫切需要总结和梳理成熟可靠的体系,作为全国各地试点项目选择的参考依据。
专用标准缺乏,如构配件(叠合楼板、连接件、密封胶等)的检测方法标准和应用规程,短期内仍是以企业标准(多参考国外标准)为依据,隔震、减震等关系结构安全的关键性技术也有待进一步突破。
2、生产过程脱节
装配式建筑适于设计生产施工装修一体化,但目前生产过程各环节条块分割,没有形成上下贯穿的产业链,造成设计与生产施工脱节、部品构件生产与建造脱节、工程建造与运维管理使用脱节,导致工程质量性能难以保障、责任难以追究。
3、成本高于现浇影响推广
装配式建筑发展初期,在社会化分工尚未形成、未能实施大规模广泛应用的市场环境下,装配式建造成本普遍高于现浇混凝土建造方式,每平方米约增加 200 元到 500 元。而装配式建筑带来的环境效益和社会效益,未被充分认识,特别是由于缺乏政策引导和扶持,市场不易接受,直接影响了装配式建筑的推进速度。随着规模化的推进和效率的提升,性价比的综合优势将逐渐显现出来。
4、装配式建筑人才不足
目前,不论是设计、施工,还是生产、安装等各环节,都存在人才不足的问题,严重制约着装配式建筑的发展。
5、与装配式建造相匹配的配套能力不足
尚未形成与装配式建造相匹配的产业链,配套能力不足,包括预制构件生产设备、运输设备、关键构配件产品、适宜的机械工具等,这些能力不配套,已严重影响了装配式建设整体水平的提升。
6、政府监管体系尚待健全。
现有的行业监管体制主要与长期发展的现浇结构相互适应,不能满足装配式建筑的发展要求。构件部件生产的监管边界不清,部门监管主体不明确,监管措施不完善;现行招投标制度、项目的组织实施方式不利于装配式建筑的发展;适合装配化施工特点的质量验收、安全管理及监督检查标准不健全;项目立项审批、行政监管等各个环节需要流程再造。
( 六 )国内装配式建筑产业发展趋势
1、国内装配式建筑产业发展方向见表 1-9。
表 1-9 国内装配式建筑产业发展方向
方向
全建筑
内装系统应与结构系统、外围护系统、设备与管线系统进行一体化设计建造,采用工业化生产的集成化部品。
全寿命
满足建筑全生命期的使用维护要求,提倡主体结构与设备管线分离的方式。
全协同
装配式建筑全专业一体化协同,解决强调结构单专业,专业间衔接较差,重结构轻建筑轻机电等问题。
全环节
设计、生产、施工、验收各环节协同,采用系统集成的方法统筹设计、生产运输、施工安装,实现全过程协同;装配式建筑按照模数协调,模块化,标准化设计,统一接口,实现部品部件的系列化和多样化。
全过程
采用建筑信息化模型 BIM 技术,实现全专业与全工程的信息化管理。
2、国内装配式建筑产业改进方向见表 1-10。
表 1-10 国内装配式建筑产业改进方向
改进方向
成套住宅技术
需引进和发展以优良建筑体系为主的住宅成套技术,并可满足低技术含量和就地选材的特征,加快大空间结构体系的发展。优化构件设计、工艺,提高相同构件的重复使用率,提高模具周转次数,降低构件成本
内装与结构体系
建立以部品化和集成化为主的装修内装体系和支撑体承重结构体系,把住宅产业划分为结构体系技术、内装部品技术、住宅设备技术、住宅物业管理技术和住宅环境保障技术
评价和鉴定机构
建立国家级住宅性能评价中心和住宅性能评价委员会和鉴定测试机构,在住宅评价制度的保障下开展工作,保证住宅性能评价工作科学、公平和公正地进行
生产体系
全面实施集成化生产体系的改革,加强施工小机具、小装备的应用,增大商品混凝土的推广力度,改湿作业为干作业,改善施工条件,缩短施工周期,使我国住宅施工技术与国家化接轨
政策、法规
初期阶段规模效益无法体现,需要政府出台相关扶持政策,降低成本,鼓励发展,建立协调和完善的法规体系,进行有效的监管和实施
产业链整合
把业主、设计单位、构件工厂、施工单位等所有的上下游企业整合成完整的产业链,实现装配式建筑从设计、生产、施工、后期运营与维护一体化,并在项目建设工程中不断整合各企业的资源优势,提高装配式建筑生产效率
规范与标准
完善各种规范和住宅产品标准体系,建立以优良产品为主的《住宅产品分类目录》,对分类住宅产品提出开发的性能、质量和规格尺寸的统一要求。推广《住宅模数协调标准》,达到配套化、系列化和组合化的目标
设计体系
建立标准建筑设计体系,对预制构件的多样性进行合理统筹、控制,实现预制构件的通用性和互换性,并对不同构件作标准化、模数化规定,加快设计速度和施工效率
拓展领域
预制装配式混凝土建筑向大跨、重载的公共建筑和工业建筑领域拓展,更能充分发挥结构的经济效益
总承包模式
采用工程总承包的发展模式,在研发设计、构件生产、施工装配、运营管理等环节实行一体化的现代化的企业运营管理模式,可以最大限度地发挥企业在设计、生产、施工和管理等一体化方面的资源优化配置作用,实现整体效益的最大化
BIM 技术
发展、应用和推广 BIM 技术、建筑管理及运用智能信息化技术
专业人才
发展装配式建筑需要大量专业化人才
二、海南省建筑业及 装配式建筑产业发展现状研究
(一)发展现状
1、海南省总体发展现状
海南全省陆地(主要包括海南岛和西沙、中沙、南沙群岛)总面积3.5354 万平方公里,海域面积约 200 万平方公里。海南省现有 27 个市、县(区),其中 4 个地级市、5 个县级市、4 个县、6 个自治县、8 个区,218 个乡镇(含街道办事处)。地级市:海口市、三亚市、三沙市、儋州市;县级市:五指山市、文昌市、琼海市、万宁市、东方市;县:定安县、屯昌县、澄迈县、临高县;自治县:白沙黎族自治县、昌江黎族自治县、乐东黎族自治县、陵水黎族自治县、保亭黎族苗族自治县、琼中黎族苗族自治县。
海南省 2017 年末常住人口 925.76 万人,城镇人口比重为 58.04%。2017 年海南全省地区生产总值 4462.54 亿元,三次产业增加值占地区生产总值的比重分别为 22.0:22.3:55.7。按年平均常住人口计算,全省人均地区生产总值 48430 元,按现行平均汇率计算为 7179 美元,比上年增长 6.1%。
海南省 2017 年常住居民人均可支配收入22553 元。其中,城镇常住居民人均可支配收入 30817 元;农村常住居民人均可支配收入 12902元。城镇非私营单位在岗职工平均工资 66757 元。城镇居民人均住房建筑总面积 30.84 平方米,增长 0.12%;农村居民人均住房建筑总面积 30.16平方米,增长 3.0%。
2017 年海南全省城镇保障性安居工程新开工 2.59 万套,占年度计划的 103.01%;基本建成 7.08 万套。农村危房改造开工 3.59 万户、改造面积 279.55 万平方米;其中,竣工 3.37 万户、竣工面积 263.8 万平方米。
海南省具有“生态环境、经济特区、国际旅游岛”三大优势,即海南是全国唯一的热带省份,拥有全国最好的生态环境,生态环境是海南发展的最大优势和生命线;海南是全国最大的经济特区,经济特区是中央在改革开放的总体布局中赋予海南的历史使命和责任担当;海南是全国唯一的国际旅游岛,建设国际旅游岛是海南的最大机遇和最强比较优势。《海南省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》提出,要立足以上三大优势,完成三大目标,即:和全国同步建成小康社会、基本建成国际旅游岛、建设美丽海南;实现三大愿景,即:建设全省人民的幸福家园、中华民族的四季花园、中外游客的度假天堂。
2、海南省建筑业发展现状
2017 年,海南省全年建筑业完成增加值 470.01 亿元,比上年增长5.2%。本省具有资质等级的建筑企业单位 169 个,下降 0.6%;从业人员7.42 万人,下降 0.1%。本省资质内建筑企业全年房屋建筑施工面积2060.47 万平方米,下降 1.2%;房屋建筑竣工面积 562.51 万平方米,下降 13.8%。本省资质内建筑企业实现利润总额 10.28 亿元,下降 6.5%。施工面积中,海口市 1621.7846 万平米,占 77.8%。竣工面积中,住宅381.0577 万平米,占 58.4%;商业及服务用房 101.5045 万平米;办公用房 34.1002 万平米;科研、教育、医疗用房 65.4092 万平米;文化、体育娱乐用房 16.3389 万平米;厂房及建筑物 18.9093 万平米;仓库 0.1 万平米;其他房屋 35.0161 万平米。海南省注册的建筑施工企业总计 1181家,其中有资质等级的 822 家(特级 1 家,一级 48 家,二级 233 家,三级 540 家),其余为不分等级的专业承包及劳务分包企业共 359 家。工程勘察设计企业 173 家,其中甲级 51 家,乙级 122 家;房地产开发企业共 42 家,其中一级 2 家,二级 40 家。
2017 年,海南省全年房地产业完成增加值 437.54 亿元,比上年增长 20.1%。全年房地产项目房屋施工面积 9567.39 万平方米,增长 7.1%;竣工面积 1267.16 万平方米,下降 24.3%;销售面积 2292.61 万平方米,增长 52.0%;销售额 2713.72 亿元,增长 82.1%。2016 年,海南省房地产新开工项目个数为 195 个,比上年同期减少 30 个,下降 13.3%;全省房地产开发中本年新开工房屋施工面积为 1976.16 万平方米,增长20.2%。
2016年,海南省房地产开发投资完成1787.60亿元,增长4.9%,增速同比下降14.1个百分点。从工程用途看,房地产开发投资结构得到优化。2016年,全省住宅投资1317.73亿元,占比为73.7%,同比提高0.5个百分点。非住宅类投资中,办公楼投资52.70 亿元,占房地产开发投资的比重为3.0%,同比提高1.8个百分点;商业营业用房投资181.18亿元,占房地产开发投资的比重为10.1%,同比提高1.8百分点;其他房屋投资235.99亿元,占房地产开发投资的比重为13.2% ,同比回落4.2个百分点。
从地区看,海南省房地产开发投资热点由东部地区向西部地区转移。2016年,东部地区房地产开发完成投资1384.71亿元,下降0.3%,增速同比回落26.3个百分点;中部地区完成投资69.61亿元,增长 0.9%,增速同比提升10.2个百分点,西部地区完成投资333.28亿元,增长35.1%,增速同比提升37.7个百分点。
另据海南省国税部门2017年4月底的统计,全省建筑业试点纳税人29705户,其中省内虽然有19381 户、占65.24%,但一般纳税人只有1701户,而外省一般纳税人10324户,若按一般纳税人12025(1701+10324)的占比来看,省内、省外一般纳税人的占比分别是14.15%、85.85%,外来企业占绝大多数。
作为岛屿经济,海南省建筑市场规模不大,本地建筑设计、施工、房地产开发等企业发展壮大困难,缺少建筑科学研究机构,人才和技术积累不足,无论是从数量、还是从个体实力上看,海南省的建筑业综合实力总体偏弱。
3、海南省装配式建筑发展现状
海南省装配式建筑正处于发展阶段。目前海南省有 1 家已投产的装配式混凝土部品部件生产基地、3 家装配式钢结构部品部件生产基地和1 家由住房城乡建设部认定的装配式建筑产业基地,混凝土部品部件年设计生产能力为 140-190 万平方米,钢结构部品部件年设计生产能力为31.5 万平方米。2016 年,海南省新开工装配式建筑面积占比为 2.55%,竣工的装配式建筑面积占比仅为 1.9%,而且以上开工和竣工的装配式建筑大多还属于装配率不高的项目。
2016 年 2 月,海南省出台了《海南省人民政府办公厅关于印发海南省促进建筑产业现代化发展指导意见的通知》(琼府办[2016]48 号)》,对发展装配式建筑的目标、任务及措施均有涉及,但这些要求都只是原则性的,缺乏可操作性的办法和措施。在技术基础薄弱、初期成本高的条件下,没有强有力的行政措施和财政、金融等有吸引力的扶持政策,以及缺乏全面的推进工作机制,此项工作是难以有效推进的。
(二)存在问题
对比全国其他地方,海南省装配式建筑发展比较缓慢,缺乏发展规划的统筹,装配式建筑产业链不完整,相关部品部件生产企业数量少且生产能力不足,现有设计、施工、检测、监理单位缺乏装配式建筑相关经验,装配式建筑相关人才匮乏,质量监管机制有待革新,配套的设施、设备、运输、施工机具、信息化管理等产业链能力差,无法短期内快速推动海南省装配式建筑飞跃式发展。
海南具有自身的特点,在面临以上的发展共性问题的同时,海南发展装配式建筑还需要考虑以下三方面的制约。
1、气候地理条件特殊。海南处于地震台风多发地区,琼北地区处于断裂带上,海口市八度半设防是全国抗震设防级别最高的省会城市,全省每年要经历数次台风,最强台风风力达到 17 级(70 米/s)以上,这就要求海南的装配式建筑要在消能减震技术上取得突破,结构安全技术要经得起台风地震的考验。同时海南高温多雨,高湿高盐,面临着更短周期的防腐维护问题。这些海南省独特的气候地理条件,是浙江、上海等国内城市,或新加坡、德国等其他国家实施装配式建筑所未面临的挑战,在借鉴其技术体系时,还需考虑海南实际,不能完全照搬其技术经验。
2、建筑业基础薄弱。海南由于历史发展原因及长期作为国防前哨,建筑业发展水平相对较低。作为岛屿经济,海南省建筑市场规模不大,矿产资源有限,本地建筑设计、施工以及建材生产等企业发展壮大困难,缺少建筑科学研究机构,人才缺乏,技术积累不足,建筑产业链配套不全,这些较为薄弱的建筑业基础,难以在短期内为装配式建筑提供有效产业支撑和技术支持。装配式建筑要求“工厂化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用”,与之相适应的是实施单位具有优秀的技术实力、强大的工程全过程组织协调管理能力、信息化(如BIM)技术运用等综合能力,而海南省优秀企业不多,实力不强,目前全省仅有施工总承包特级企业 1 家,建筑工程施工总承包壹级企业 21
家,而浙江则相应分别有 59 家、450 家,上海则有 20 家、168 家,短期内本土企业难以承担起实施装配式建筑的重任。
3、装配式建筑刚刚进入发展状态。目前海南省有五个装配式部品部件生产基地,构件部品产能缺口大。此外,海南省内还没采用高装配率方式建造的项目,省内企业实施装配式建筑的经验不够丰富,装配式建筑标准规范、图集、定额尚在编订,还未发布,海南省装配式建筑从现在的发展初期到形成一定规模任重道远。
(三) 各市县新开工房屋面积 (2018-2022 )测算
1、海南省各市县 2017 年每年新开工房屋面积
海南省各市县 2017 年新新开工房屋面积见表 2-1。
表 2-1 2017年 海南省 新开工房屋面积 (万m2 )
市县 合计
全省总计 2109.74
海口市 569.81
三亚市 296.47
五指山市 14.28
文昌市 155.07
琼海市 41.85
万宁市 78.98
定安县 33.60
屯昌县 21.36
澄迈县 239.84
临高县 103.93
儋州地区 190.17
(儋州) 186.85
(洋浦) 3.33
东方市 42.75
乐东县 19.11
琼中县 0.76
保亭县 38.28
陵水县 220.52
白沙县 9.80
昌江县 33.16
2、海南省各市县新开工房屋面积基准数
结合《海南省总体规划(2015-2030)》、《海南省国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》及《海南省人民政府关于进一步深化“两个暂停”政策促进房地产业平稳健康发展的意见》等要求,可预期海南省今后每年的新开工房屋面积还会稳步增加,但各市县存在差异。其中,有些市县新开工房屋面积会增加,有些市县会较为平稳。以 2017 年海南省各市县新开工房屋面积数据作为预测的基准数
3、海南省及各市县 2018-2022 年新开工房屋面积测算
《海南省人民政府关于进一步深化“两个暂停”政策促进房地产业平稳健康发展的意见》(琼府〔2017〕76 号)提出的“两级优先、东西部适度、中部严控”的原则,即优先发展北部“海澄文”一体化综合经济圈和南部“大三亚”旅游经济圈、适度发展东部地区和西部地区、严格控制发展中部生态核心区。2018年4月22日,《中共海南省委办公厅 海南省人民政府办公厅关于进一步稳定房地产市场的通知》(琼办发[2018]29号)发布,其中提出了“建设用地供应向建设自由贸易试验区和中国特色自由贸易港亟需的基础设施、产业发展、社会发展、民生需求等倾斜,大幅减少直至停止供应外销商品住宅项目用地”。综合以上政策依据测算海南省及各市县2018-2022年每年新开工房屋面积。 预计两级地区(海口、三亚、文昌、澄迈、陵水)每年新开工房屋面积将平稳增加,增速按5%考虑;儋州作为东西部最大的地级市,每年新开工房屋面积保持不变;中部地区(屯昌、五指山、琼中、保亭、白沙)2018年的新开工房屋面积降到2017年的一半,并在接下来的四年里按照此数据保持不变;其他地区(琼海、万宁、定安、临高、洋浦、东方、乐东、昌江)2018年的新开工房屋面积降到2017年的80%[16],并在接下来的四年里按照此数据保持不变。 按照此原则估算未来5年各个地区的建设量详见表 2-2。
表 2-2 海南省及各市县2018-2022年新开工房屋面积测算(万m2 )
市县 2017 年 2018年 2019年 2020年 2021年 2022年
三、装配式建筑产能需求
(一)计算原则
1、海南省装配式建筑产能需求按照装配式建筑占新建建筑面积的50%(2020 年)和 100%(2022 年)年计算。
2、装配式建筑中,需综合考虑抗震性能、防水性能、成本、舒适性等因素,选择合适的技术体系。按照本研究报告中第五章“适宜技术体系”一节中的分析,城镇地区住宅建筑以装配式混凝土结构为主,高烈度区(海口)的高层住宅中可以发展装配式钢结构住宅;公共建筑以钢结构为主。村镇地区、生态核心区内的建筑,以轻钢、木结构为主。
3、根据本章中所述的历年统计数据,海南省公共建筑与住宅建筑面积比例约为 1:4。计算产能需求时,技术体系按照以下原则划分:
海口地区公共建筑采用钢结构装配式建筑,居住建筑中 1/3 采用钢结构,2/3 采用装配式混凝土结构。
其他城镇地区公共建筑采用钢结构装配式建筑,居住建筑采用装配式混凝土结构建筑。
中部生态核心区以轻钢、木结构为主,大致按照木结构与轻钢结构比例 1:1 计算。
4、对装配式混凝土结构,尤其是多高层住宅,混凝土用量的统计数据为每平方米建筑面积0.3~0.4m3;按照50%装配率的要求,实际预制率约为30%(净预制率,不计算所有后浇带),则每平米建筑面积装配式混凝土结构需要PC构件0.1m3左右。
对于装配式钢结构建筑,统计数据为每平方米建筑用钢量在40~100kg 左右,其中高层和大跨度建筑用钢量较高,低多层建筑用钢量较低。综合考虑,每平米建筑面积装配式钢结构建筑需要的钢构件按照70kg 考虑。
对于现代木结构建筑,包括梁柱式木结构及轻型木结构,每平米建筑面积需要大约 0.5m3 木构件。
(二)生产能力需求测算
按照以上几条原则测算各类构件的生产能力需求如表 3-1、表 3-2 所示。
表 3-1 海南省 2020 年装配式建筑产能需求测算
新开工建筑面积(万m2)
装配式建筑面积
(万m2)
装配式混凝土建筑面积(万m2)
混凝土构件需求量
(万m3)
装配式钢结构建筑面积(万m2)
钢构件需求量(万t)
装配式木结构建筑面积
全省总计
五指山市
儋州地区
4.9 0 0
表 3-2 海南省 2022 年装配式建筑产能需求测算
(三)装配式建筑构件生产力布局
根据各市县产能需求,按照混凝土构件辐射半径 150km,钢、木构件辐射半径 500km;并根据交通运输条件和原材料条件进行构件厂的布局。布局过程中根据现有构件生产厂产能情况以及交通运输条件、原材料供应等各项因素,并结合海南省开发空间分布规划进行装配式构件生产力布局。
据统计,海口已建预制混凝土构件生产线 1 条,年产7.6万m3 预制混凝土构件;澄迈已建预制混凝土构件生产线1条,年产7.5万m3预制混凝土构件;洋浦已建预制钢结构构件生产线4条,年产5万吨钢结构构件;海口已建预制钢结构构件生产线 7 条,年产 2 万吨钢结构构件;定安已建预制轻钢结构构件生产线 1 条,年产 0.57 万吨轻钢结构构件。海南省各地区预制构件生产能力布局现状详见图 3-1。
图 3-1 海南省各地区预制构件生产能力布局现状图
海南省 2020 年及 2022 年各地区构件需求测算见表 3-3、表 3-4。
表3-3 海南省2020年各地区构件产能需求表
钢构件需求量
(万t)
木构件需求量
北部
576.32
37.32
14.22
0.0
东部
48.33
3.87
西部
166.69
13.34
2.34
南部
295.03
23.60
4.13
中部
21.12
0.62
注:北部地区含海口市、澄迈县、文昌市、定安县;南部地区含三亚市、陵水县、乐东县;中部地区含五指山市、琼中县、白沙县、屯昌县、保亭县;西部地区含儋州市、洋浦、临高县、昌江县、东方市,东部地区含万宁市、琼海市。
表 3-2 海南省 2022 年各地区构件产能需求表
1258.13
81.26
31.20
96.66
7.73
1.35
333.38
26.67
4.66
625.22
50.01
8.75
42.24
1.25
目前已知的已建、在建和拟建的混凝土预制构件生产企业主要分布在海口、澄迈、定安,已知的已建、在建和拟建的钢结构预制构件生产企业主要分布在洋浦、海口、定安。考虑到海南岛内两极最远距离越 300公里,混凝土预制构件生产企业建议在南、北、西部地区分别进行产能布局,东部区域不宜设置。生产企业应设置在建筑业集中区域,避免产能过剩的同时减少运输成本。南、北区域尽量在东、中、西三个位置设置构件生产企业,西部区域尽量分两个位置设置构件生产企业,使得产能可以辐射全岛;钢、木构件构件厂在岛内任何位置均可满足全岛范围供应需求,考虑到钢结构构件厂的分布现状以及装配式木结构的需求量较少,故钢结构构建厂主要分布于南北两极和西部区域,东部区域不应设置;木结构构件厂主要设立于琼北地区海口附近。各市县可根据所处地区的产能布局规划,结合周边市县产能需求情况考虑是否进行产能布局。在确立生产企业用地时,宜设立在已有工业园区内,避开生态保护区,靠近集料场地,尽量选择交通便利发达区域,靠近国道或码头,方便与周边市县产能共享。2020 年及 2022 年海南省装配式混凝土预制构件、钢结构构件、木结构构件生产力布局目标示意图详见图 3-2、图 3-3、图 3-4。
图 3-2 海南省混凝土预制构件产能规划布局示意图
图 3-3 海南省钢构件产能规划布局示意图
图 4-3 海南省木结构构件产能规划布局示意图
四、发展目标研究
(一)必要性
海南省具有“生态环境、经济特区、国际旅游岛”三大优势,即海南是全国唯一的热带省份,拥有全国最好的生态环境,生态环境是海南发展的最大优势和生命线;海南是全国最大的经济特区,经济特区是中央在改革开放的总体布局中赋予海南的历史使命和责任担当;海南是全国唯一的国际旅游岛,建设国际旅游岛是海南的最大机遇和最强比较优势。根据《国务院关于加快发展节能环保产业的意见》(国发〔2013〕30号)和海南省人民政府办公厅关于加快发展节能环保产业的实施意见琼府办〔2016〕169 号文件中的明确要求,结合省委、省政府关于“生态立省”的工作部署,加快推进海南省建筑业的升级转型,大力发展装配式建筑,提高建筑工程质量,改善施工环境和劳动条件,降低建筑能耗和污染,是海南省建筑业发展的必由之路。
(二)可行性分析
目前海南省装配式建筑部品部件生产企业已有5家,其中年生产能力为7.5万立方米预制混凝土构件厂2家,钢结构厂3家,年生产能力共计7.57万吨,并拟建2家预制混凝土构件厂。
根据统计数据,装配式混凝土结构建筑,尤其是多高层住宅,混凝土用量为每平方米建筑面0.3~0.4m3按照 50%装配率的要求,实际预制率约为 30%(净预制率,不计算所有后浇带),则每平米建筑面积装配式混凝土结构需要PC 构件0.1m3左右。
即现有构件厂的生产能力已经可以满足 150 万平米装配式混凝土结构建筑和 108 万平米的钢结构建筑的建设量。足以满足现阶段政府投资项目试点示范的建设需求。
到2020年,在政府投资项目全部采用装配式方式建造的基础上,结合装配式建筑试点示范和政府的引导,可以让社会充分了解装配式建筑的优势,结合激励性政策,鼓励重点大型项目采用装配式方式建造。同时积极引入新的构件生产厂家,引导各构件生产厂家转型升级,加强生产能力。一般情况下,要求预制混凝土构件生产厂达到15万立方米的年生产能力,钢结构生产厂达到 5 万吨的年成产能力,在已有构件厂和拟建构件厂的基础上,通过2年的时间,再引进4家混凝土构件生产厂及2家钢结构生产厂即可满足 1200 万平米装配式混凝土结构建筑和357万平米的钢结构建筑的建设量,可满足海南省总建设量的 50%采用装配式方式建造的生产力需求。
到 2022 年,通过 5 年的推广和建设,产业链条趋于完善,市场逐渐由被动变为主动,此时已具备全面推广的成熟条件。
(三)目标划分和优先发展项目的选择原因
目前海南省建筑产业化仍处于发展初期。鉴于成本差距、技术特点,以及群众对装配式建筑的一些认识误区,开发商对于装配式住宅的应用相对较少,在推广前期,对地产开发项目推行难度和技术把关方面均有较高难度,而政府投资的项目更能体现政府主导的优势,同时可以起到示范性作用,加快预制装配式建筑在全行业内的普及。在推广中期,除了政府投资项目外,应选取更能体现装配式方式建造优势的项目进行推广,而规模较大的住宅,公共建筑往往标准化程度高,又存在质量要求高、工期紧、任务重的问题,正契合了装配式建筑的优点,二者结合具有天然的技术优势。故在推广中期,更适合推广规模较大、标准化程度较高的住宅项目及公共建筑。在推广后期,随着试点示范的影响,产业链条的完善,装配式建筑广为群众所接受,可全面进行推广。
(四)发展目标
1 、试点示范期(2018)目标
结合示范项目建设,面向全国积极主动引进在装配式建筑领域有实践经验的设计企业、施工企业和科研团队,在全省全面推进技术能力、生产能力和示范项目建设。积极引进和培养相关工程技术人员、管理人员以及关键岗位的产业工人,有针对性地开展大规模、多层次的技术业务培训等系列能力建设工作,培养一批熟悉装配式建筑全产业链技术和管理的专业人才。推进装配式建造方式与工程招标投标、施工图审查、施工许可、竣工验收备案的结合,试点EPC总包模式在装配式建筑中的应用。
建立装配式建筑关键技术审核把关机制,引进国内建筑业权威科研、实验检测工程技术中心等专业机构。
2 、试点推广期(2019-2020 )目标
按照琼府〔2017〕100 号文的要求,从2019年起,大幅度提高新建建筑预制部品部件的使用比例,海口要争取创建国家装配式建筑示范城市。到2020年,政府投资的新建公共建筑以及社会投资的、总建筑面积 10 万平方米以上的新建商品住宅项目和总建筑面积3万平方米以上或单体建筑面积 2 万平方米以上的新建商业、办公等公共建筑项目,具备条件的全部采用装配式方式建造。将至少有 50%的新建建筑采用装配式建造方式。
适合装配式建筑发展的市场环境将逐步健全,符合海南省地方特色的装配式建筑政策体系、规划体系、标准体系、技术体系、产品体系、质量体系和监管体系将逐步完善;随着装配式建筑的进一步推进,海口、三亚将汇集人才、技术、产业资源,形成具有较强综合实力的装配式建筑龙头骨干企业和产业基地。随着各市县装配式建筑建设需求量的增加,将初步形成覆盖全岛的生产力布局。
3 、全面推广期(2021-2022)目标
按照琼府〔2017〕100 号文的要求,到 2022 年,具备条件的新建建筑原则上全部采用装配式方式进行建造。装配式建筑占新建建筑的比例将达到 100%。采用工程总承包的形式、全过程采用 BIM 技术的建造方式来建设装配式建筑将得到普及。装配式建筑的培训将进入常态化,建设人员、管理人员、设计人员、生产人员、施工人员将完成培训上岗。三亚要争创国家装配式建筑示范城市;形成 5 个以上具有较强综合实力的装配式建筑龙头骨干企业;至少 2 个特色鲜明的产业基地。基本形成生产力布局合理、体制机制健全有效、产业体系完备、全产业链综合能力显著提升、自主创新能力显著增强的局面。
五、适宜技术体系研究
(一)装配式混凝土结构技术体系
1 、国外技术发展历程
装配式混凝土结构首先在西欧发展起来,然后推广到美国、加拿大、日本等国。下文中对美国、欧洲、日本主要的装配式混凝土结构技术体系进行分析和总结。
(1)欧洲
1891 年,巴黎 Ed. Coigent 公司首次在 Biarritz 的俱乐部建筑中使用装配式混凝土梁。第二次世界大战以后,欧洲诸国为了加快住宅建设速度而发展了预制装配的住宅。西欧及北欧各国,在 60 年代中期预制装配住宅的比重占 18%~26%,之后,随着住宅问题的逐步解决而逐渐下降。东欧及苏联等国直到 20 世纪 80 年代装配住宅的比例还在上升,如东德 1915 年占 30%,1975 年占 68%,1978 年上升到 80%;波兰1962年占 19%,1980 年上升到 80%;前苏联 1959 占 1.5%,1971 年占 37.8%,1980 上升到 55%。欧洲国家的预制装配结构技术从 60 年代到 70 年先后由专用体系向通用体系发展,构件通用程度扩大到公共建筑。
欧洲大部分地区没有抗震要求,因此其装配式混凝土结构比较灵活,装配率和工业化很高,预应力技术在构件中应用广泛;由各个企业开发的专用技术体系也比较发达,包括德国的叠合板剪力墙技术体系、法国的预制预应力框架结构技术(SCOPE)体系,英国的 L 形大板技术等,均在上个世纪就引入过国内。由于当时的国内条件限制,并没有取得大量的应用,但也为近年来国内的技术发展打下了非常良好的基础。
(2)美国
美国主要由预制预应力混凝土协会(PCI)长期研究与推广预制装配式混凝土结构,相关标准规范也很完善,其装配式混凝土建筑应用非常普遍。美国的装配式混凝土结构主要用于低、多层建筑,特点是构件的大型化和预应力相结合,施工机械化程度很高,现场工作量较小。典型的装配式混凝土结构是大量采用预制柱、墙、预制预应力双 T 板楼面的装配式停车楼。
在美国的高烈度地区如加州地区,近年来非常重视抗震和中高层装配式混凝土结构的工程应用技术研究,开展了一系列预制装配式混凝土结构抗震性能的研究和实践。主要包括预制楼盖体系的面内刚性及整体性研究、预制预应力抗震体系研究等。
(3)日本
日本在上世纪 60 年代开始大规模采用装配式混凝土结构,初期主要采用壁式结构,以多层、低层为主,采用预制墙板、预制楼板通过焊接、螺栓等方式连接而成,户型标准化程度高,成本较低,用于大批量的住宅建设。
上世纪 80 年代以后,大批量建设的需求减少,装配式混凝土的发展以减少劳动力、提高建筑物质量和工期为主要目的。日本通过从欧洲引进技术、和美国的共同研究、本土企业集团的研究开发,发展了多种 “PC 工法”。各种工法的应用是因地制宜,不同项目根据具体要求和特点,选择合适的工法;同一项目中,在不同部位也会采用不同的工法。
日本目前应用的装配式混凝土结构主要包括壁式结构、框架结构、壁式框架剪力墙结构、预应力预制混凝土结构。板式结构是中层住宅的一种主要结构形式,由钢筋混凝土墙板、楼板构成。该结构在日本的最大使用高度为 8 层,可采用预制装配式的工业化方法(W-PC 工法),以房间大小为单位将墙体和楼盖板进行分割和组装。现场几乎不需要混凝土浇筑等湿作业,施工受天气影响小,进度快。
装配式整体式框架结构是目前日本超高层装配式混凝土结构的主要形式,并普遍与各种减、隔震措施结合使用。框架结构由柱和梁在节点刚性连接而形成的骨架结构,并结合预制混凝土外挂墙板使用。框架结构的装配式工法发展也较早,有多种装配整体式方案,是将传统工法和PC工法适度结合并优化的产物。
壁式框架剪力墙结构是小高层住宅建筑最常用的结构形式,它是利用板式结构柱和梁等宽的特点,在开间方向由扁平截面柱和与之等宽的梁构成框架结构,在进深方向形成带翼缘的剪力墙结构。壁式框架钢筋混凝土结构的装配式工法被称为 WR-PC 工法,柱、梁以及墙体为预制,通过现场浇注节点及现浇带形成整体。
预应力预制混凝土结构,或称为“PCPCa”工法,即预制构件之间通过钢索施加的预应力压紧连接为整体。这种工法主要用于大型运动场、停车楼、仓库、住宅、学校等多层建筑,一般不用于高层或者超高层建筑。
2 、国内技术体系的发展历史
我国建筑混凝土预制构件行业已有近 50 年的历史。北京市的大板装配住宅建筑,从1959年至1984年底共建成172.6万m2,其中高层(12~13 层)48.9 万 m2,多层 223.7 万 m2。工业厂房中也广泛采用装配式结构,包括梁、柱、预制混凝土桁架、大型屋面板等。
这一时期的装配式混凝土结构住宅主要借鉴苏联和东欧的技术体系,以装配式大板结构为主,由于设计思路、技术体系、材料工艺其施工质量等多方面的问题,造成房屋质量较差,主要表现在:
(1)房屋户型标准化较高但是使用功能欠佳,户型简单,开间小;
(2)接缝处建筑功能差,保温、隔热、隔声性能差,存在漏水、结露、保温不好等诸多问题;
(3)内装单一、粗糙,质量较差。
同时,装配式混凝土结构当时也存在成本偏高、构件运输与城市交通的矛盾等问题。当现浇施工技术、商品混凝土普及以及建筑业大量使用农民工以后,现浇结构由于其成本较低、无接缝漏水问题、建筑平立面布置灵活等优势迅速取代了装配式混凝土结构,导致装配式结构在我国的应用比例直线下降;从上世纪 90 年代之后,预制构件行业面临市场疲软、产品滞销、竞争加剧等问题、很多构件厂倒闭等。装配式混凝土结构方面的研究及应用在我国基本中断。
20世纪末开始尤其是近十年,由于劳动力的数量下降和成本提高,以及建筑业“四节一环保”的可持续发展要求,装配式混凝土结构作为建筑产业现代化的主要结构形式,又开始迅速发展。同时,结构设计技术、材料技术、施工技术的进步也为装配式混凝土结构的发展提供了条件,避免重蹈上世纪 80 年代的覆辙。在市场需求和政府双重推动下,装配式混凝土建筑结构的研究和工程实践成为建筑业发展的新热点,国内众多企业、大专院校、研究院所开展了比较广泛的研究和工程应用示范。在引入欧美、日本等发达国家的现代化结构技术的基础上,完成了大量的理论研究、结构试验研究、生产装备和工艺研究、施工装备和工艺研究,初步开发了一系列适用于我国国情的结构技术体系。为了配合和推广装配式混凝土结构技术的应用,国家和许多地方发布实施了相应的技术标准和政策措施。
与国外相比,我国装配式混凝土结构的发展有以下主要特点:
(1)由于住宅建设尤其是保障房建设的需求,装配式混凝土结构的应用以剪力墙结构体系为主。近些年来装配式剪力墙结构体系发展非常迅速,应用量不断攀升,不断涌现出不同形式、不同结构特点的装配式剪力墙结构,如套筒灌浆连接装配整体式剪力墙结构、浆锚搭接连接装配整体式剪力墙结构、预制外挂墙板剪力墙结构、叠合剪力墙结构等等。在北京、上海、天津、哈尔滨、沈阳、唐山、合肥、南通、深圳等诸多大城市中均有较大规模的应用。
由于高层装配式剪力墙结构在国外很少应用,因此,我国的装配式剪力墙结构基本是在借鉴装配式大板建筑和国外引进的一些钢筋连接、节点构造技术基础上,自主研发的技术体系。
(2)从结构设计角度,主要借鉴日本的“等同现浇”的概念,以装配整体式结构为主,节点和接缝较多且连接构造比较复杂,造成成本较高和施工效率较低。
(3)目前发展速度较快,对材料技术和结构技术的基础研究显得不足。而且由于现在仍主要处于建设期,对其实际使用效果、主要是材料的耐久性、建筑外墙节点的防水性能和保温性能、结构体系抗震性能都没有经过较长时间的检验。应当以 80 年代装配大板建筑的问题为借鉴,不要在使用过程中再去发现大量的问题。
适于高层及多层住宅、办公、商业、仓储物流、停车等各类型的建筑,优先采用技术成熟、应用经验较多的技术体系。发展初期以推广楼盖结构、预制楼梯、预制外墙为主,积累一定经验后逐步推广竖向构件采用预制构件的技术体系,包括装配整体式框架结构技术体系、装配整体式剪力墙结构技术体系、装配整体式框架-现浇剪力墙结构体系等。
3 、装配式混凝土结构的特点
装配式混凝土建筑是指以工厂化生产的混凝土预制构件为主,通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。
现浇混凝土结构从搭脚手架、支模、扎筋、到混凝土的浇筑,多数由手工完成。现场施工存在着噪音扰民,粉尘污染;模板消耗大;施工人员劳动强度大,熟练程度要求较高;施工速度慢,建设周期长,受自然条件影响大;混凝土外观及质量控制难;材料浪费严重等缺陷。预制装配式混凝土结构技术与传统建造方式相比,突出特点详见下表:
表 5-1 装配式混凝土结构的特点
特点
现浇混凝土结构
装配式混凝土结构
施工质量
不易控制,易产生缺陷
质量保证率高,外观好
施工速度
需要支模、拆模和养护,速度慢,周期长
模板和现浇少,施工方便,速度快,周期短
抗震性能
较好
建筑设计造型
外形可灵活依据设计方案,但内部分隔成型后难以改变
受到预制构件限制,但内部轻质隔墙较易改变
施工环境
手工操作,劳动强度大,对技术熟练程度要求高
工厂机械化生产结合现场装配
环境影响
水、电、材等资源和能源消耗大,环境影响和污染大
节约资源,能耗小,环境影响小
4 、装配式混凝土结构体系的分类
装配式混凝土结构按照形式,可分为框架结构、框架—支撑结构、剪力墙结构、框架—剪力墙结构、框架—核心筒结构等。目前应用最多的是剪力墙结构,其次是框架结构、框架—支撑结构、框架—剪力墙结构。
按照结构中主要预制受力构件的连接方式,可分为装配整体式混凝土结构和全装配式混凝土结构。前者以后浇带连接为主要连接方式,性能等同或者接近于现浇结构,主要参照现浇结构进行设计;后者预制构件间可采用干式连接,安装简单方便,但设计方法与通常的现浇混凝土结构区别很大。
下文主要按照结构形式来划分各结构技术体系;各结构形式中,按照体系构成、装配方式、关键连接做法等主要技术特征等对各种技术体系进行区分说明,并对其适用范围、主要特点等进行分析和总结。
(1 ) 装配式框架结构
我国的装配式混凝土框架结构体系主要参照日本、法国等国家以及我国台湾地区的相关技术,结合我国特点进行吸收和再研究而形成的结构技术体系。对目前国内有研究和应用的装配式混凝土框架结构,根据构件形式及连接形式,可大致以分为以下几种:
①框架柱现浇,梁、楼板、楼梯等采用预制叠合构件或预制构件,是装配式混凝土框架结构的初级技术体系。
②在上述体系中将框架柱也采用预制构件,节点刚性连接,性能接近于现浇框架结构,即装配整体式框架结构体系。根据连接形式,可细分为:
a.框架梁、柱预制,通过梁柱后浇节点区进行整体连接,是《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014 中纳入的结构体系;
b.梁柱节点与构件一同预制,在梁、柱构件上设置后浇段连接;
c.世构体系:采用现浇或多段预制混凝土柱,预制预应力混凝土叠合梁、板,通过钢筋混凝土后浇部分将梁、板、柱及节点连成整体的框架结构体系;
d.采用预埋型钢等进行辅助连接的框架体系。通常采用预制框架柱、叠合梁、叠合板或预制楼板,通过梁、柱内预埋型钢螺栓连接或焊接,并结合节点区后浇混凝土,形成整体结构。
③框架梁、柱均为预制,采用后张预应力筋自复位连接,或者采用预埋件和螺栓连接等形式,节点性能介于刚性连接与铰接之间。
④装配式混凝土框架结构结合应用钢支撑或者消能减震装置。这种体系可提高结构抗震性能,增大结构使用高度,扩大其适用范围。各种装配式框架结构的外围护结构通常采用幕墙、复合外墙或者预制混凝土外挂墙板体系,楼面体系主要采用预制叠合楼板,楼梯为预制楼梯。
各类装配式框架结构体系总结见下表。
表 5-2 预制混凝土框架结构体系的特点及适用范围
优缺点
技术成熟度
工业化程度
国内应用情况
适用范围
装配整体式混凝土框架结构
预制梁、现浇柱框架结构
设计同现浇结构,结构整体性好,检验方便;
现场湿作业量大;施工速度一般
成熟,有规范依据
较低
较少
多层及中高层建筑;公共建筑
梁、柱预制,节点区后浇混凝土连接
设计等同现浇,结构整体性好;
后浇混凝土施工要求高,节点施工难度大,钢筋连接检验不便,施工速度一般
较成熟,有规范依据
较高
世构体系
施工方便;检验方便,施工速度较快,节点抗震性能略差
预埋型钢等辅助连接的框架结构体系
设计需专门研究,施工较快,成本略高
需要进一步研究,专门技术规范编制中
全装配式框架结构
施工很快,便于检验,成本低
适用高度低,性能及设计方法需要专门研究
尚需进行系统研究,技术规范不完善
很高
没有
低层、多层建筑;公共建筑
装配整体式框架结构结合减、隔震技术体系
抗震性能好
尚需进行系统研究,无专门技术规范
高层建筑;公共建筑
(2) 装配式剪力墙结构
按照主要受力构件的预制及连接方式,国内的装配式剪力墙结构体系可以分为:
1 装配整体式剪力墙结构体系;
2 叠合式剪力墙结构体系;
③多层剪力墙结构体系。
各结构体系中,装配整体式剪力墙结构体系应用较多,适用的房屋高度最大;叠合板剪力墙目前主要应用于多层建筑或者低烈度区高度不大的高层建筑中;多层剪力墙结构目前应用较少,但基于其高效、简便的特点,在新型城镇化的推进过程中前景广阔。
此外,还有一种应用较多的剪力墙结构工业化建筑形式,即结构主体采用现浇剪力墙结构,外墙、楼梯、楼板、隔墙等采用预制构件。这种方式在我国南方部分省市应用较多,结构设计方法与现浇结构基本相同,但装配率、工业化程度较低。
a 、现浇剪力墙配预制围护墙体系
此种结构体系中,通常采用预制外挂墙板和主体结构的连接方式主要有点支承和线支承两种,两种方式各有其优缺点。其中点支承式为干式连接形式,受力清晰,但是对安装加工精度要求很高,拼缝处理也比较复杂。
在现浇剪力墙结构住宅中,预制外挂墙板作为围护结构,主要采用线支承式外挂墙板,即墙板的上边缘预留钢筋与键槽,和主体结构梁或者板的后浇层形成整体;外挂墙板下端一般设置 2 个非承重节点,此节点仅承受平面外水平荷载作用,其构造应能保证外挂墙板具有随动性,以适应主体结构的变形。除了顶端连接外,外挂板的其余三边与内部结构的连接面宜采用柔性连接的方式。线支承式外挂墙板施工主要采用先外挂墙板就位再施工同层的方式,流程通常为:外挂墙板吊装就位并设置临时支撑后,现场绑扎内部剪力墙钢筋,并与预制叠合楼板的现浇层一同浇筑混凝土。
图 5-1 在顶边与主体结构连接的外挂墙板
b 、装配整体式剪力墙结构体系
装配整体式剪力墙结构中,全部或者部分剪力墙(一般多为外墙)采用预制构件,构件之间拼缝采用湿式连接,结构性能和现浇结构基本一致,主要按照现浇结构的设计方法进行设计。结构中的楼板一般采用预制叠合板,楼梯采用预制楼梯,各层楼面和屋面设置水平现浇带或者圈梁。
支撑国内装配整体式剪力墙结构迅速发展的技术基础主要为预制剪力墙构件之间连接技术的大量研究成果,以及对从欧美、日本等国家引进的先进技术的消化和吸收。通过各个企业的实践和总结,形成了多种应用于我国的装配整体式剪力墙结构形式。
目前,国内主要的装配整体式剪力墙结构体系中,主要技术特征在于剪力墙构件之间的接缝连接形式。各个体系中,预制墙体竖向接缝的构造形式基本类似,均采用后浇混凝土区段来连接预制构件,墙板水平钢筋在后浇段内锚固或者连接,具体的锚固方式有些区别。各种技术体系的主要区别在于预制剪力墙构件水平接缝处竖向钢筋的连接技术以及水平接缝构造形式。按照预制墙体水平接缝钢筋连接形式,可划分以下几种:
·竖向钢筋采用套筒灌浆连接、拼缝采用灌浆料填实。
· 竖向钢筋采用螺旋箍筋约束浆锚搭接连接、拼缝采用灌浆料填实。
· 竖向钢筋采用金属波纹管浆锚搭接连接、拼缝采用灌浆料填实。
·竖向钢筋预留后浇区搭接连接、环套钢筋搭接连接、挤压套筒或锥套锁紧等机械连接方式。
c 、叠合式剪力墙结构体系
叠合剪力墙体系是由德国引进的技术。其特点是将剪力墙沿厚度方向分为三层,外侧两层预制,中间层现浇,形成“三明治”结构。三层之间通过预埋在预制板内的格构式桁架钢筋连接,现浇层浇筑好以后桁架钢筋
图 5-2 叠合板式剪力墙
还可以起到增强墙板整体性能的作用。叠合剪力墙利用两外侧预制部分作为模板,中部现浇层与叠合楼板的现浇层同时浇筑,施工便利、速度较快。上下层剪力墙通过在现浇层内设置连接钢筋连接。
当叠合板式剪力墙结构无现浇边缘构件时,预制墙片仅通过在现浇层内设置的连接钢筋连接,构件生产便捷、工业化程度较高,但抗震性能无法达到与装配整体式剪力墙结构相当的程度。
为了提高结构的抗震性能,可增加边缘构件等相关设计,结构的抗震性能得到有效增强,但同时增加了构件的生产工序,降低了生产及施工等的效率。叠合板式剪力墙的边缘构件可以采用预制(与墙体做法一致)或现浇的形式,预制暗柱在预制板内预埋箍筋,中部现浇;现浇边缘构件则需要将预制板内水平钢筋预留一定长度在现浇边缘构件内锚固以便做到可靠连接。
综合叠合式剪力墙的特点,建议可以将其应用于抗震要求不高的多层建筑或者地下建筑,尤其是无需边缘构件的结构中,以体现其高效、快捷、工业化水平高的特点。当将叠合式剪力墙用于高层建筑时,如高度 90m~100m 左右的住宅,应对其边缘构件的面积和钢筋配置、分布钢筋的间接搭接连接技术进行详细的研究并提出相应的技术措施,保证其能够实现抗震安全性。
d 、多层剪力墙结构体系
国外剪力墙结构通常应用于多层建筑中,配筋形式以及构造措施相对简单,如图 5-3 所示。 (图片详见文件)
图 5-3 多层墙板结构
我国目前建筑市场上剪力墙结构所占比例较大,在高层建筑和居住建筑中尤为突出。与国外的剪力墙结构相比,由于我国全国范围内地处抗震设防区,且对高层建筑的需求量十分巨大,因此剪力墙结构的应用范围与国外有所不同。由于抗震设计和高层建筑的双重需求,我国的剪力墙结构十分重视对边缘构件的设置,以增强剪力墙结构的承载力、延性等抗震性能指标。构造措施、配筋率、轴压比等均有较严格的做法。装配式剪力墙结构为保障抗震性能,对连接和构造等有较为严格的规定,使剪力墙结构很难做到较高的预制率。
随着我国城镇化进程的步伐加快,将会建设大量的剪力墙结构。但此类地区通常不需要高层结构,基本以 6-7 层的居住建筑为主,多层建筑结构竖向荷载不大,剪力墙轴压比很低,水平地震力也很小。如果仍然按照高层装配整体式剪力墙结构要求进行建设,会产生大量的资源浪费。因此,根据研究成果,《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014和《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T51231 中均给出了关于多层剪力墙技术体系设计方法,适用于 6 层及以下装配式剪力墙结构。与高层预制装配式剪力墙结构相比,多层装配式剪力墙的暗柱设置及水平接缝的连接均有所简化,并降低了剪力墙及暗柱配筋率、配箍率的要求。省去较为复杂、降低效率的现浇边缘构件等构造措施,使结构真正做到便捷、高效。
e 、总结
各类装配式剪力墙结构体系总结见下表。
表 5-3 装配式混凝土剪力墙结构体系的特点
主体结构工业化程度
装配整体式剪力墙结构
竖向钢筋套筒灌浆连接
连接可靠;成本高、施工繁琐;不便质量检验
一般~较高
较多
住宅高层建筑
竖向钢筋浆锚搭接连接
成本较低;不宜用于动载、一级抗震结构;加工较难、不便质量检验
较成熟,规范依据尚不足
底部预留后浇区竖向分布钢筋连接
连接可靠,检验方便;后浇混凝土量增加;构件制作难度增加
较成熟,无规范依据
试点
竖向钢筋在水平后浇带内采用环套搭接连接和机械连接等方式
钢筋连接性能研究不充分;施工较方便;质量检验方便
已编制规范,开展试点应用
内浇外挂体系
安全可靠;施工难度较低,便于检验
一般
叠合板剪力墙结构
适用高度低;生产、施工效率高;成本较低,检验方便
住宅多层及高层建筑
3 ) 装配式框架剪力墙结构
框架-剪力墙结构是由框架和剪力墙共同承受竖向和水平作用的结构,兼有框架结构和剪力墙结构的特点,体系中剪力墙和框架布置灵活,较易实现大空间和较高的适用高度,可以满足不同建筑功能的要求,可广泛应用于居住建筑、商业建筑、办公建筑、工业厂房等,有利于用户个性化室内空间的改造。
当结构中剪力墙集中布置形成核心筒时,即成为框架-核心筒结构,其主要特点是剪力墙布置在建筑平面核心区域,形成结构刚度和承载力较大的筒体,同时可作为竖向交通核(楼梯、电梯间)及设备管井使用;框架结构布置在建筑周边区域,形成第二道抗侧力体系。外周框架和核心筒之间可以形成较大的自由空间,便于实现各种建筑功能要求,特别适合于办公、酒店、公寓、综合楼等高层和超高层民用建筑。
根据预制构件部位的不同,可分为预制框架-现浇剪力墙结构、预制框架-现浇核心筒结构、预制框架-预制剪力墙结构三种形式。前两者中剪力墙部分均为现浇,因此与预制框架结构的最大适用高度无异。目前,预制框架-预制剪力墙结构仍处于基础研究阶段,国内应用数量较少。
a、预制框架-现浇剪力墙结构
预制框架-现浇剪力墙结构中,预制框架结构部分见3.3.2 节;剪力墙部分为现浇结构,与普通现浇剪力墙结构要求相同。《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014 规定,在保证预制框架部分连接可靠的情况下,预制框架-现浇剪力墙(核心筒)结构与现浇的框架-剪力墙(核心筒)结构最大适用高度相同。
这种体系的优点是适用高度大,抗震性能好,框架部分的装配化程度较高。主要缺点是现场同时存在预制装配和现浇两种作业方式,施工组织和管理复杂,效率不高。
b、预制框架-现浇核心筒结构
在框架-核心筒结构中,核心筒具有很大的水平抗侧刚度和承载力,是框架-核心筒结构的主要受力构件,可以分担绝大部分的水平剪力(一般大于 80%)和大部分的倾覆弯矩(一般大于 50%)。
由于核心筒具有空间结构特点,若将核心筒设计为预制装配式结构,会造成预制剪力墙构件生产、运输、安装施工的困难,效率及经济效益并不高。因此,从保证结构安全以及施工效率的角度出发,国内外一般不采用预制核心筒的结构形式。
核心筒部位的混凝土浇筑量大且集中,可采用滑模施工等较先进的施工工艺,施工效率高。而外框架部分主要承担竖向荷载和部分的水平荷载,承受的水平剪力很小,且主要由柱、梁、板等构件组成,适合装配式工法施工,现有的钢框架-现浇混凝土核心筒结构体系就是应用比较成熟范例。
c、预制框架-预制剪力墙结构
关于装配式框架-剪力墙体系的研究,国外比如日本进行过类似研究并有大量工程实践,但体系稍有不同,国内基本处于空白状态。目前的框架-剪力墙结构建筑完全依靠传统现浇工法施工,已有相当进展的装配式框架体系和装配式剪力墙体系,在碰到框架-剪力墙结构时却显得并不适应。国内目前正在开展相关的研究工作,根据研究成果已在沈阳建筑大学研究生公寓项目开展了试点应用。
各类装配式框架剪力墙结构体系总结见下表。
表 5-4 装配式框架- 剪力墙结构体系特点
国内应用
预制框架-现浇剪力墙结构
抗震性能好、适用高度大;施工复杂,效率低,速度慢
高层住宅或公共建筑
预制框架-现浇核心筒结构
抗震性能较好、适用高度大;施工效率一般
高层公共建筑
预制框架-预制剪力墙结构
施工效率较高
研究阶段,无规范依据
高
高层建筑
5 、装配式混凝土结构体系的选择
根据上文中对各类装配式混凝土结构技术体系的阐述,针对不同类型的建筑,结构体系选择的建议如下:
对于低、多层公共建筑,包括学校、医院、办公楼、小型商场等,应以装配式框架结构为主。对于经验较少的地区,初期可采用柱现浇、梁预制的方式,以保证主体结构安全,并试点应用各类外挂墙板、单元式幕墙和内墙板做法;逐渐发展为采用梁柱全预制的装配整体式框架结构,建议以行标《装配式混凝土结构技术规程》JGJ1-2014 中的技术体系为主要发展方向。
对于高层公共建筑,如高层办公楼等,当采用装配式混凝土结构时,建议采用框架-剪力墙结构、框架-消能支撑等结构形式。
对于经济水平较低、装配式混凝土结构刚刚起步的地区和施工经验较少的施工企业,高层住宅建议采用“内浇外挂”式剪力墙体系,可同时采用叠合楼盖、预制楼梯及阳台等。
对与有一定发展经验的地区,高层保障房项目中,建议以装配整体式剪力墙结构为主。对于高层商品房住宅,仍以装配整体式剪力墙结构为主,但是需要适应商品房对于户型、外立面、飘窗等的需求,发展新的工艺。
对于多层住宅,可发展上节中所述的多层剪力墙结构体系。
对于别墅项目,应充分考虑功能需求、施工条件和运输条件等,因地制宜采用轻型墙板拼装体系、轻钢复合墙板体系等。
表 5-5 不同类型建筑需求及推荐体系
需求
推荐体系
多层住宅
在城市建筑中数量少
叠合板式剪力墙体系、多层剪力墙体系
高层住宅
商品房
户型及立面多样、一般有飘窗
装配整体式剪力墙
保障房
标准化程度高,房型统一、变化少、体量大
低多层公建
高度低、开敞大空间
装配整体式框架体系
高层公建
高度高、开敞大空间
框架-剪力墙结构、框架-消能支撑或阻尼器结构
(二)装配式钢结构技术体系
1 、装配式钢结构的发展
20 世纪初,发达国家的钢铁工业规模扩大,钢结构建筑得到迅速发展。在欧美和日本等地,建筑用钢量已达钢产量的三分之一以上,钢结构建筑面积占总建筑面积约 40%,并且形成了各自的钢结构住建筑体系。
法国是最早推广建筑工业化的国家之一。经历了 30 年发展,装配式钢结构建筑体系已相当成熟,主要应用于多层集合住宅。
英国的装配式钢结构建筑,根据预制单元的工厂化程度不同分为三个等级:1) “Stick”结构。构件在工厂加工制作,运输至现场后,用螺栓或自攻螺栓连接;2) “Panel”结构。钢构件及墙板和屋面板等围护结构用专用模具进行工厂化预制,现场拼接;(3) "Modular"结构。将整个房间作为一个单元全部在工厂预制,此种结构体系发展很快。
日本是率先兴起建筑产业化的国家。日本每年新建 20 万栋左右的低层住宅中,装配式钢结构住宅占 70%以上份额。目前日本推广的装配式钢结构体系有以下特点:可实现 200m 2 的无柱大空间,可自由分割内部空间;框架釆用钢管混凝土柱和耐火钢梁;地面为 PC 板+现绕钢筋混凝土结构,管道置于地板下部的中空空间;外墙采用 ALC 板、PC 板,内墙采用强化石膏板;干式施工速度快;设备与结构独立,便于运行维护。
美国装配式钢结构体系从 80 年代至今,实现了建筑主体构件通用化和住宅建筑部品化,构配件可以模数化、标准化和系列化生产,效率显著提高。同时,美国的轻钢龙骨结构建筑发展很快,适于低层集合住宅和联排住宅。
总体说来,国外的装配式钢结构建筑在模数化设计、标准化生产、装配化施工,节能、防火和抗震等方面已非常成熟,尤其是相配套的墙体、楼板等围护部件应用也非常完善,施工周期特别短。
80 年代开始,国内的装配式钢结构建筑开始发展。住建部积极倡导装配式钢结构住宅的开发和应用,目前有国家标准《钢结构住宅建筑产业化技术导则》。
国内的轻钢龙骨体系在低多层建筑中应用发展很快。装配式钢结构建筑的发展势头良好,虽然装配式钢结构建筑综合造价比混凝土结构稍高,但发展前景广阔。
2 、装配式钢结构体系的特点
钢结构建筑具有以下优点:
1. 抗震性能优于混凝土结构,钢材具有良好的延性,地震时不仅能减弱地震反应,而且具有抵抗强烈地震变形的能力;
2.自重轻,降低基础造价,钢结构自重约为混凝土结构的 1/2~1/3,钢结构全部重力荷载约为混凝土结构的 2/3;
3.可增大空间使用面积,钢结构的柱截面小于混凝土结构的柱截面,可增加使用面积 3%~5%。大柱网、大开间、空间布置灵活;装配式钢结构建筑的轴网尺寸大,内墙多为非承重墙,用户可根据自身需求进行二次分割和布置,从而增加了建筑布置的灵活性,更好地满足住户的要求。
4. 环保型建筑,材料的回收和再生利用率高,施工现场湿作业少,噪音低。
5. 符合建筑工业化的发展要求,钢结构构件尺寸精准,易于相关部品配合,工业化程度和装配率高。但是,钢结构也存在着刚度较小、抗风能力及舒适度较差、防火及防腐能力差等、成本较高等问题。
3 、装配式钢结构体系的分类
目前应用较多的装配式钢结构体系有:钢框架结构、钢框架-剪力墙结构、钢框架-支撑结构、钢框架-核心筒结构、轻钢龙骨结构住宅建筑等体系。
(1 )钢框架结构
装配式钢框架结构体系是指沿房屋的纵向和横向均采用钢框架作为承重和抵抗侧力的主要构件所形成的结构体系。地震区的建筑采用钢框架体系时,纵、横向钢框架梁与柱的连接一般采用刚性连接。为加大结构的延展性或防止粱与柱连接焊缝的脆断,也有采取半刚性连接构造。钢框架的杆件类型少,构造简单,施工周期短,适用于层数不太多的楼房。
装配式钢框架结构设计理论成熟,结构各部分刚度比较均匀,自震周期较长,对地震作用不敏感。但是在抗震设防烈度较高地区,其抗侧刚度较小,水平位移较大。为满足水平位移的要求,会导致梁、柱截面增大,用钢量明显多于其他的结构形式,造价太大,经济效益降低。但对于多层住宅建筑,装配式钢框架体系是非常适宜的。
图 5-4 装配式钢框架结构
(2 )钢框架支撑结构
装配式钢框架支撑结构以框架体系为基础,沿建筑纵、横两个方向布置一定数量的竖向支撑所形成的结构体系。在钢框架支撑结构中,框架的布置原则、柱网尺寸和构造要求基本与钢框架体系相同。竖向支撑的布置在建筑纵、横两主轴方向基本对称,支撑框架间楼盖长宽比不宜大 3。支撑框架中的框架梁与框架柱大多仍为刚性连接。支撑斜杆两端与框架梁、柱的连接尽管在结构计算简图中假定为铰接,但实际构造仍多采用刚性连接,少数工程(如上海金茂大厦)也有采用钢销连接的铰接构造。
图 5-5 装配式钢框架支撑结构图示
钢支撑可采用角钢、槽钢和圆钢等,主要用途是增加结构的抗侧刚度。支撑体系包括人字型、十字交叉等中心支撑形式和门架式、单斜杆式、V 形和倒 Y 形等偏心支撑形式。支撑结构一般布置在外墙、分户墙、楼梯间和卫生间的墙上,可根据需要在一跨布置或多跨布置。
图 5-6 装配式钢框架结构的柔性支撑和刚性支撑
钢框架支撑结构的优点包括:支撑体系对结构的抗侧力贡献很大,提高了梁、框架的承载稳定性。结钢框架支撑结构的侧向刚度较大,有效地减小了梁柱的截面积,节约钢材和成本,用钢量也较纯钢框架少,造价经济。此结构体系采用全钢构件,利于工厂化生产。
此结构也有缺点:节点为梁、柱和钢支撑三种构件的连接,构造复杂。支撑常常影响建筑门窗洞口的位置设计,降低了建筑布局的灵活性。支撑体系在施工当中难度较大,而且由于支撑截面宽度较大,墙板与其不易配套,室内装修工程有难度。
(3 )钢框架- 剪力墙结构
在钢框架结构中,布置一定数量的剪力墙,使框架和剪力墙结合起来,共同抵抗水平荷载。按照材料不同,剪力墙可分为钢筋混凝土剪力墙、钢板剪力墙两类。钢筋混凝土剪力墙刚度大,地震时容易开裂。钢板剪力墙厚度一般在 8~l0mm,与钢框架组合,起到刚性构件作用。在框架-剪力墙结构中,剪力墙承担大部分水平剪力,整个结构的侧向刚度大大提高,框架主要承受竖向荷载及少量水平荷载,柱截面较小。
图 5-7 上海世博会中国馆的钢框架- 剪力墙结构
该结构体系既有钢框架结构平面布置灵活、使用方便等特点,又有较大的刚度。适合建筑等级较高、需要开敞的内部大空间的公共建筑,例如展览馆、会议中心、展示大厅、大型商业写字楼等。但如果使用钢筋混凝土剪力墙,地震时容易引起开裂,且剪力墙的存在对门窗洞口及隔墙位置调整有影响。
(4 )钢框架- 核心筒结构
装配式钢框架-核心筒结构是以装配式钢框架为基础,中心部位通过混凝土墙或密排框架柱围成封闭核心筒的混合结构体系,框架和核心筒为铰接。当建筑平面核心布置时,沿中心服务功能区的周边设置的核心筒是一个立体构件,在各方向都有较大抗推刚度。钢框架承担全部竖向荷载,核心筒承担全部水平荷载。
楼面构件布置时,应恰当安排各层梁、板走向,以便让更多竖向荷载直接传到核心筒,加大其筒壁的竖向应力,提高核心筒的受剪承载力和抵抗倾覆力矩的能力。当核心筒的高宽比值较大时,宜在顶层及每隔若干楼层的设备层或避难层,沿核心筒的纵,横墙面,设置整层楼高的外伸刚性桁架(刚臂),加强核心筒与外圈钢柱的连接,让外钢柱与核心筒连成整体抗弯构件.以加大整个结构体系的抗推刚度和抵抗倾覆力矩的能力,减小结构的顶点侧移和最大层间侧移。
图 5-8 钢框架- 核心筒结构示意
装配式钢框架-核心筒结构由于综合受力性能好,目前在我国应用广泛,特别适合于地基土质较差地区和地震区,很多高层和超高层建筑都釆用了此结构。
此结构体系的优点包括:节约钢材,造价较低;各部分受力明确,核心筒抗侧移刚度强;框架柱一般布置在阳台和转角部位,不占用室内空间,装修方便;除核心筒部分为现浇外,其余钢构件均可实现工厂化、装配式生产,缩短 30%~40%的工期。同时缺点包括:钢框架与核心筒的延性、刚度差别大,核心筒承担绝大部分水平力,强震作用下的核心筒容易破坏;混凝土筒体与钢框架的连接构造复杂,施工进度不匹配,精度和技术要求高;混凝土现场作业量大。
(5 )轻钢龙骨结构住宅
装配式轻钢龙骨结构多直接采用北美地区的成套技术,在国外中低层住宅和别墅中应用较多。该结构由北美传统木结构房屋衍变而来,一般应用于2~3 层的低层钢结构住宅和别墅。轻钢龙骨材料一般分为两类:
一类是冷弯薄壁型钢,一般由双 C 或四 C 槽钢构成梁柱,自重只有普通钢结构的 33%~50%。另一类是热乳型钢,一般是间距在 1.2m~2.0m 的轧制矩形钢或 H 型钢制成钢柱、钢梁。轻钢龙骨的截面形状主要分为 C型槽钢和 C 型立龙骨两类,宽度根据结构部位不同、荷载不同或者构件需要不同而变,一般为 60~360mm 不等。轻钢龙骨结构体系的外墙和楼板,均采用经过防腐处理的高强冷弯或冷轧镀锌钢板制作。
轻钢龙骨结构体系的荷载传递方式为:柱子与竖向龙骨和支撑、隔板组成受力墙,竖向荷载通过楼面梁传至受力墙的龙骨,再由柱子传至基础,水平荷载则由楼板传经承重墙再传至基础。
图 5-9 装配式轻钢龙骨结构的住宅
装配式轻钢龙骨结构体系的优点:构件实现工厂化生产,机械化程度高,施工周期短;承重构件梁和柱可以隐藏到墙体内部,装修美观;自重非常轻,仅为砖混结构的 1/6~1/4;地基、基础的设计、构造和处理简单。缺点主要有:梁柱节点为铰接,整体的抗侧刚度较小;投入成本较高;冷弯型钢品种较少,目前国内该结构应用不如国外广泛,工程经验有限。
(6 )钢模块结构
钢模块结构,是指在工厂内加工完成钢模块,并将装修、设备等均在模块内一体完成,现场仅需要简单拼接即可完成整个建筑,可用于办公、住宅、公寓、酒店等类型的建筑中。此种技术体系在欧洲、北美等均有较多应用,国内目前应用尚较少。
完成的模块建筑 工厂内加工的模块
图 5-10 钢结构模块建筑
钢模块建筑具有现场施工速度快、一体化程度高、施工对环境基本没有影响诸多优点。当采用集装箱模块时,可以很方便的采用现有的集装箱海运方式,运输成本低,可以采用异地生产的方式。我国目前就有较多的模块房屋出口到英国等地。
(三)装配式木结构建筑
在旅游设施、园林景观、别墅等低层建筑中试点木结构建筑。加强木结构的防腐防火防白蚁技术研究。推进多层“木-钢”、“木-混”等装配式组合结构建筑发展。
1 、装配式木结构的发展
现代木结构建筑通过使用新型木制品和木质材料,经过现代化的加工和制造而成,已经具备工业化生产、装配式施工等现代建筑特点。包括胶合木结构、原木结构、轻型木结构和正交胶合木结构,以及其他的木结构和混合结构等。现代木结构建筑能在建筑全生命周期中满足绿色建筑的各项要求,同时也符合装配式建筑标准化设计、装配式施工等的需求。在世界范围内是被认可并得到广泛应用的,也符合当代建筑行业积极倡导的可持续发展理念。现代木结构建筑的发展和应用实践经历了轻型木-胶合木-正交胶合木结构的过程,随着技术发展,木结构建筑跨度和高度也得到了提升,木结构的装化程度也日益提高。建筑预制主体也逐渐由构件转变为模块,建造方式也是现代化的工厂生产、加工和装配。
轻型装配式木结构是欧美最普遍的木结构建造方式,于 70 年代传入日本。经过多年发展,日本应用广泛的轻型木结构技术在全球范围内处于领先水平。其特点是使用断面较小的规格材料,均匀紧密分布连接,由主要和次要结构构件共同组成框架来传导载荷。预制装配式框板胶合木结构是 60 年代,日本为解决战后住房紧缺而发展起来的一种预制构件装配式工业化木结构住宅。预制住宅的主要构造部分,如墙壁、地面、屋顶和台阶等构件,通过机械加工生产,再运输至现场组装。预制住宅具备生产精度高、预制化程度及现场标化施工水平高,对建筑技术工人需求量低等特点,是日本大型住宅建设企业的主要施工方法。
北美和北欧的轻型木结构建筑的墙体梁柱系统也实现了模块化。梁和柱的断面尺寸采用 2″×4″(约 50mm×l00mm)模数,普遍采用预制装配,墙体柱也按照模数进行排列装配。国内装配式木结构正处于技术发展的关键阶段,预制工业化住宅符合住宅产业化发展及低碳节能的发展战略。
2 、装配式木结构的体系
当代木结构体系住宅可以分为轻型木结构和重型木结构两大类。后者又可分为梁柱结构和原木结构体系。轻型木结构最适用于住宅建筑的工业化生产,木材使用上也较为节约,是当前木结构住宅的主要形式。
梁柱木结构造价偏高,适用于体量较大的住宅和公共建筑。原木结构建筑虽然形象特征鲜明,但是在风格和工艺上具有一定的局限性。
(1 )轻型木框架结构
装配式木框架结构主要是预制和装配组件和构件。按照结构形式分为连续墙骨木框架结构和平台框架式结构,后者的楼盖和墙体相对独立,可分开建造,更适合后场预制和现场装配的模式,成为当前木结构住宅建筑的主流。
装配式轻型木框架结构所用规格材和木骨架墙体、楼盖、屋盖所用规格材采用相同的模数尺寸,适合工业化生产。规格材的间距,例如内墙龙骨的柱距、楼盖格栅的间距等也应是模数化的。在轻型木结构住宅内装工程中,墙体的梁、柱龙骨和水平内装部件的格栅等骨架部件都采用工厂生产的规格材,通过连接件或施胶进行装配连接。
图 5-10 轻型装配式木结构住宅
对于木框架结构来说,主要是梁和柱等构件来作为主要的承重构件,同时将抗侧力构件选择为正交胶合木墙体和木骨架墙体等的木结构类型,木框架-剪力墙和木框架-支撑结构是常见的两种类型,一般适用于住宅、办公楼和公寓等建筑。
木结构的使用使结构体系直接暴露在室内,彰显了建筑结构美学,减少了很多室内装修工程,在很大程度上节约成本。
(2 )重型木结构
一般来说,木剪力墙结构的主要受力构件常见的有正交胶合木墙(cross laminated timber,简称 CLT)和木骨架墙,一般在多层和低层的住宅、公寓和办公楼中有着广泛的应用。装配式木剪力墙结构以模块和组件为主,很容易实现工厂预制,现场组装。
CLT 及其重型木结构建筑体系优势明显:
1)尺寸稳定性好。通过纵横正交铺装和控制单元的含水率可显著提高板材结构稳定性;
2)承载性能强。CLT 的物理力学性能在纵横方向上较均匀,通过在制造过程中去除层积单元的缺陷,可显著提高设计强度。
3)防火性能高。CLT燃烧后形成的表面炭化层,可有效阻隔火焰的进一步传播,可达到耐火1 h的要求;4)隔音、保温性能好。木材的低热传导性可保证建筑良好的气密性和隔音保温隔热效果,其保温节能综合效应比钢材和水泥分别降低17%和 16%的能源消耗,减少 26%和 31%的温室气体效应;
5)建造快和噪音低。重型木墙体可现模块化生产,预制成各类墙板、楼板及屋顶板。在 现场进行组装与建造。组装快,工期短,同时施工现场噪音低,
无污染,无建筑垃圾产生,拆卸后可重新利用;
6)应用范围广。可用于低、中层甚至高层建筑;
7)低碳、固碳、环保。生产1m3 CLT 的温室气体排放仅为钢材的 1/20。
(3 )木空间结构
这种空间结构具有明显的三维空间形体,同时它能在荷载作用下呈现出三维受力特征,薄壳、网架、薄膜等是常见的几种类型,一般应用于一些跨度较大的空间建筑,比如滑雪场、游泳馆和体育场等公共活动场所,这种结构的装配和预制一般使用的是组件和构件,比如德国建筑师和奥雅纳合作建设的西班牙都市阳伞建筑。这个建筑是由 6 个大型的木制网格阳伞连 接组成。由 3000 多个组件组成了这个建筑,这些木材使用的是新型的材料,聚氨酯涂料是其表面的主要涂料,连接方式选择的是钢和植筋结合的方式。
图 5-11 装配式木空间结构 —— 西班牙都市阳伞
(4 )木混合结构
混凝土核心筒和木结构框架是木混合结构的主要形式,一般适用于办公楼、公寓、住宅和酒店等建筑物中。对于装配式木混合结构来说,它的钢筋混凝土核心筒一般需要进行现浇筑,由多种预 制结构组合成其木结构部分,施工方式选择使用的是装配化的方式。比如加拿大温哥华的不列颠哥伦比亚大学的 Brock Commons 公寓。该建筑用现浇混凝土钢筋结构作为核心筒,用 CLT 和胶合木来组成其他结构构件。
图 5-12 装配式 CTL 木墙和钢筋混凝土混合结构 ——Brock Commons 公寓
(四)适宜技术体系建议
根据海南省产业基础、气候环境与生态红线实际,采用装配式混凝土建筑和装配式钢结构建筑技术体系并重、适宜区域发展多层轻型绿色装配式建筑技术体系、因地制宜发展木结构建筑技术体系的策略。发展初期以引进国内类似自然环境区域内成熟的技术体系为主,并逐步探索形成适合海南地区的装配式建筑技术体系。
1、装配式混凝土建筑耐久性较好,抗风、防潮、防腐及防火性能好,成本较低,在产业基础较好和资源较丰富的市县重点发展,在居住类建筑中重点发展。
目前国内较成熟的装配式混凝土结构体系包括装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架结构等,预制构件包括预制内、外墙板、叠合楼板、预制阳台、预制楼梯等;初期可主要应用水平预制构件,在有一定经验后优先在外墙等部位应用竖向预制构件。住宅中优先采用装配整体式剪力墙结构,公共建筑中可采用装配整体式框架结构及装配式框架-现浇剪力墙(核心筒)结构。装配式混凝土结构刚度较大,可与隔震、减震技术充分结合,降低成本并保证安全性。
2、装配式钢结构建筑自重轻、抗震性能较好、施工便捷,对本岛环境污染和生态破坏小,可在公共建筑中鼓励应用。钢结构建筑的结构技术体系比较成熟,应重点关注钢构件的防腐和防火性能,围护体系的耐久性能、防水性能、热工性能等,提高钢结构建筑的物理性能。
3、生态核心区和农村地区积极发展低多层轻型绿色装配式建筑技术体系,包括轻钢结构、轻型墙板结构。因地制宜发展装配式木结构建筑技术体系,推动装配式木结构建筑在中部生态保护区的发展,以及全省旅游设施、园林景观、别墅、庄园等低层建筑中使用;加强木结构的防腐防火防白蚁技术研究。
4、三沙地区,重点发展低层装配式结构体系。针对三沙地区海岛面积小、地势低、气候四季炎热、湿度大、盐分高、台风多的特殊地理和气候条件,并且对于快速装配的需求,建议采用以下两种技术体系:
1)快速装配的低多层装配式混凝土结构体系,包括全装配式框架结构、干式连接的装配式墙板结构,其预制率接近 100%,主要构件均可在工厂生产后以海运等形式运至三沙,现场拼装即可形成整体结构。具有耐久性好、抗风能力好、安装快速方便、成本较低等特点,对于多层结构,现场安装均可以采用汽车吊解决。目前尚需进行重点研究解决的主要是其抗震设计方法问题和防水节点问题。
2)钢结构模块化建筑,具有现场施工速度快、一体化程度高、施工对环境基本没有影响诸多优点。当采用集装箱模块时,可以很方便的采用现有的集装箱海运方式,运输成本低,可以采用异地生产的方式。其主要问题是成本较高,且三沙的自然环境对于钢结构的防腐性能是较大的挑战。需要重点研究的方向是模块化房屋的防腐性能提升、外围护体系的防水和耐久性能的提升,可以考虑采用耐候钢的方案,一劳永逸的解决钢结构的防腐问题,实现全生命周期免维护。
[1]累计装配式建筑总面积:指到当年末全省装配式建筑累计开工面积。
[2]装配式建筑占新建建筑比例:指全省新开工装配式建筑面积占新开工建筑(具备条件建设装配式建筑的)面积的比例。
[3]政府投资项目装配式建筑实施比例:指在全省新开工的政府投资项目中装配式建筑占新开工建筑(具备条件建设装配式建筑的)面积的比例。
[4]国家级装配式建筑示范城市:指到当年末累计创建国家级装配式建筑示范城市的数量。
[5]新增技术标准:指到当年末已发布实施的装配式建筑相关技术标准的数量。
[6]新增专利、省级及以上工艺工法:指到当年末累计新增的专利、省级及以上工艺工法数量。
[7]装配式建筑产业基地:指到当年末累计创建的装配式建筑产业基地数量。
[8] 装配式建筑龙头骨干企业:指到当年末累计拥有装配式建筑龙头骨干企业数量。
[9] 全过程 BIM 应用项目比例:指采用全过程 BIM 的装配式建筑项目数量占全部在建装配式建筑项目的比例
[10]装配式建筑项目工程总承包(EPC)比例:指采用工程总承包模式的装配式建筑项目数量占全部在建装配式建筑项目的比例。
[11]政府投资装配式建筑项目工程总承包(EPC)比例:指采用工程总承包模式的政府投资装配式建筑项目数量占全部在建政府投资装配式建筑项目的比例。
[12]装配式建筑实训基地:指到当年末累计创建的装配式建筑实训基地的数量。
[13]培训合格技术负责人项目覆盖率:指装配式建筑专业培训合格的技术负责人管理的项目占全部在建装配式建筑项目的比例。
[14]项目产业工人培训合格上岗率:指装配式建筑项目中上岗工人中产业工人实训合格的比例
[15]根据历年统计数据,海南省新建公共建筑与住宅建筑面积比例约为1:4,按照琼办发[2018]29号文的精神,预测2018年该地区住宅建筑面积将减半,公共建筑面积将翻倍,新建面积比例将转换至2:2,则新开工房屋面积总量预计将降至2017年的80%。
[16]根据历年统计数据,海南省公共建筑与住宅建筑面积新建比例约为1:4,按照琼办发[2018]29号文的精神,预测2018年该地区住宅建筑面积将减半,公共建筑面积将翻倍,新建面积比例将转换至2:2,则新开工房屋面积总量预计将降至2017年的80%。
下载
上传标准
相关计算器推荐
首页
计算器
一键计算
标准
我的
只有先登录,才能签到哦!
登陆 积分查询