“双碳”背景下装配式建筑发展研究

以下文章来源于：河北双碳联盟

摘  要：装配式建筑相较传统建筑模式有提高建筑施工效率、促进节能减排、缓解劳动力不足的特点。我国于2020年9月，提出了“双碳”减排目标，建筑行业作为我国碳排放大户，自然承担起了节能减排的重要职责，而装配式建筑就是建筑行业实现节能减排的主要手段。目前，国内在此方面的发展还较为落后，因此我将通过阐述中国和海外装配式施工建筑发展状况，总结装配式建筑的优点和存在的实际困境，并探讨中国装配式施工建筑发展之道，从而更好地推动中国装配式建筑的深入发展。    

1 引言

我国装配式建筑受益于国家政策的推动正在高速发展。相较传统建筑模式，装配式建筑在综合效益上有着得天独厚的优势。装配式建筑有着提升建筑质量、实现低碳环保、缓解劳动力不足、加速工业化转型的优点。大力发展现代化装配式住宅，是我国坚持创新发展思想和绿色建筑思想的重要体现，也是实现城市建设领域信息化的重要途径。我国于2020年9月，提出了“双碳”减排目标。建筑行业作中国国民经济支柱产业之一，在双碳背景下的节能减排尤为重要。加之当前国家正面临着建筑行业劳动力紧缺，在此背景下，大力发展装配式建筑也是中国建筑工业发展的必然趋势。

2 国外装配式建筑发展情况

从工业革命开始，西方发达国家就开始探索发展装配式建筑，到目前为止国外的装配式建筑已经发展到了相对成熟、完善的阶段。美国通过市场化、社会化两种方式促进装配式住宅的普及。在20世纪60年代，因为建筑技术工人的严重缺失，推动了国家集成化建设的进展，建筑结构的机械化制造变成了施工主流，装配式结构由此步入高速增长时期。目前，美国装配式建设结构的标准化、商品化程度都很高，具有结构稳定性强、通用性好且成本低的优势。同时，美国的装配式建设也产生了由规模化向效率化转变的变化，而同时融入了新的环保概念的产品也正在迅速发展，可以很大程度地节能、节地、低碳、节材，保护环境和减少污染。2016年，美国的装配式房屋消费者满意度达到80%，并已得到了广大消费者的认可。法国人早在距今130多年前的1891年就已开始采用装配式钢筋结构建筑。法国的工业化以钢筋结构建筑为主，多使用框架或板梁结构，并逐渐向大型公共建筑发展。近年来，法国建筑机械化已呈现三个方面特征，一是焊接结构等新方式的普及；二是将建筑结构与机械、安装施工分离，以避免预埋，从而达到建筑质量与施工效率的提升；三是建筑主要使用预应力钢筋装配式框架结构系统，安装效率超过80%，节能可达70%。日本政府早1963年就建立了建筑设计学会，在1968年明确提出了装配式建筑居住区的设计理念，并于1969年制定了《推进住宅产业规范化五年行动计划》。日本预制装配式住房是中高级住宅区配件式的建造结构，以适应日本地区人口相对稠密的居住市场需求，并采用立法方式提高预制结构的效率，在组装式的住房领域建立了大量的方针政策与规范，建立了系统的数字信号规范。3 我国装配式建筑推广背景介绍当前，我国正在大力推进环境污染防控和减污降碳的协同发展，并鼓励符合条件的地区率先实现“碳达峰”目标。此外，我们还在积极推动和发展新的经济增长动力，加快调整当前的能源结构，改善产业结构。完善资源消费双管理机制，加快建立国家用能权和碳排放权市场，大力推进低能耗建筑的发展，以减少对能源的依赖，实现节能减排的目标。中国建筑业从业者总量从2014年开始就一直下降，从6110万人减少到5420万人。中国建筑业从业者中农民工的比重也从2014年开始一直下降，建筑行业总体劳动力供求增长率正在下滑。同时，有研究表明新生代务工人员更倾向于工业，而非建筑业。未来，建筑业仍存在很大的劳动力供需压力。近年来，国家出台了大量促进装配式建筑发展的有关文件。2020年7月28日印发的《关于推动智能建造与建筑工业化协同发展的指导意见》是近期出台的较为关键的政策措施文件之一。政府指导意见认为，我们应大力发展装配式建筑，并促进建筑设计精益化施工，探索适合于智慧施工和建筑工业化协调快速发展的有效方法。    

4 双碳背景下装配式建筑的优势与面临的现实困境

4.1 装配式建筑优势

装配式建筑具备使用环境广、时间短、节省资源等多项优点。在双碳背景下装配式建筑的优点更好地体现出来，由于它采用“规范化规划、工厂化制造、装配型建筑”的方式，建筑施工期间受天气影响少，建筑废弃物产生量少，施工进度较快，很大程度上减少了碳排放及材料的浪费，提高节能环保效果。当前，在双碳背景下，很多建筑公司已经开始探索运用环保施工技术完善整体的施工过程。混凝土预制装配式技术的使用让环境问题得到改善。利用事先准备好的构件，提高了建筑可回收再利用的能力，并且节约了施工费用，减少了建材的使用，确保施工单位能用最低的生产成本提高施工质量。预制装配式施工技术的使用节约了更多资源。在这种环境下，施工废弃物所带来的环境污染也就得以大大减少，进而确保建筑业在节能减排方面的发展。在双碳背景下的装配式建筑应该在工程设计环节，就确定建筑节能目标，并科学制定各项技术参数。通过合理确定各项施工参数能更好地确定建筑项目耗能，装配式生产和加工可保证资源的高效利用，从根本上减少总体能耗。我国建筑每年产生的建筑垃圾达4亿吨，已成为制约中国城市垃圾治理的重要因素之一，在国家双碳目标的背景下，装配式建筑能够从根源上切断建筑物扬尘，发展装配式建筑也是减轻城市环境压力的有效途径。因而，从长远发展视野考虑，装配式建筑在设计、制造、施工、运维中均有着节省资源的突出优势。

4.2 装配式建筑面临的现实困境及对策

4.2.1 面临的困境

20世纪50年代，中国借鉴国外经验开始发展装配式建筑，但由于受到经济基础和科技条件的制约，存在很多缺陷。20世纪90年代，现浇式建筑工程大量出现，装配式建筑逐渐衰落。直到2012年，装配式建筑才逐步受到社会重视。2017年3月，住房和城乡建设部印发了《“十三五”装配式建筑行动方案》和相关管理措施，将推动装配式建筑发展落到实处，明确了 2020年装配式建筑在新增建筑工程中的占比达15%以上，2025年装配式建筑在新增建筑工程中的占比达30%。尽管政府积极推动装配式建筑的发展，但是由于大数据技术的普及，以及行业标准的不完善和产业链的缺失，使得装配式建筑的实际效果仍有待提高。根据最新研究，BIM技术已成为装配式建筑设计的主流方法，它可以帮助企业在智慧建造平台上更好地完成协同设计。

4.2.2 应对措施

当前，政府发布的有关建筑行业信息化发展的文件明确指出，将BIM技术和物联网技术应用于装配式建筑的全生命周期管理，可以有效提升建筑物的质量管理水平，并且可以有效地协调参与工程建设的各方，从而实现建筑物的可持续发展。通过应用BIM技术和物联网技术，我们可以实现全面的质量管理，并实现智能化发展。通过利用BIM技术和互联网技术，可以实现对装配式建筑工程预制构件的全过程质量管理，从设计、生产、运输、施工等多个环节全面把控，确保构件质量达到工程建设要求。为了更好地推动装配式建筑工程的发展，各单位应当建立基于BIM技术的信息化管理平台，明确管理人员的职责，以保证工程质量的持续改进和完善。通过不断加强施工技术和管理人员培训，确保他们能够熟练掌握BIM技术和应用互联网技术，实时收集和监控各项数据信息，及时发现施工过程中可能出现的质量问题，提高装配式建筑工程的施工效率以及质量。

5 双碳背景下装配式建筑发展之路

5.1 设计方面

为了实现绿色节能的目标，设计应当融入装配式和节能减排理念，并充分利用BIM技术，建立数字化管理平台，使设计更加标准化、可视化和模拟化，以实现构件信息的数字化管理。通过深入研究设计方案，确保各个环节的工艺细节和方案能够满足施工要求，同时也能够满足绿色建筑的需求，合理安排节能装置，最大限度地减少能源消耗。

5.2 生产方面

采用先进的物联网技术，结合BIM三维模型，可以在标准化的工厂中实施预制生产，同时引入智能生产设备，使数字设计与智能生产线之间的交互更加便捷，有助于提高构件的整体精度，同时也有助于改善构件的品质。这种方法可以显著降低人工成本和资源的浪费，从而提高效率。

5.3 应用推广方面

为了促进装配式企业的发展，政府应该加大支持力度，鼓励企业采用先进的装配式生产方式，减轻成本负担，并且强制实施EPC总承包模式，以及装配式建筑的整合，以提高整个建设的一致性。此外，为了实现绿色发展，相关技术和管理人员也要把握好BIM、物联网大数据等新兴技术，以实现更加高效的施工效果。

6 结语

综上所述，装配式建筑已经在节约建筑材料的应用、压缩时间、减轻资源消耗、减轻城市废水排放量等方面，显示了很大的优越性。通过利用BIM技术，我们能够更好地深入设计，并将建筑信息模型应用于实际生产中。我们还能够加强三维模型和生产设备之间的数据共享，以提高建筑物的品质。此外，我们还可以将大数据、物联网等技术与建筑运维相结合，以最大限度地减少拆建过程中的碳排放，促进建筑物的可持续发展，帮助我国建筑业尽早实现“双碳”目标。

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