「デュアルカーボン」を背景としたプレキャスト建築の発展研究

WeChat連携 · 小纬 · 2023-11-10

以下の文章は、河北双碳連盟からの転載です。

要旨：プレハブ建築は、従来の建築方式と比べ、建築施工の効率を高め、省エネ・排出削減を促進し、労働力不足を緩和するという特徴があります。わが国は2020年9月に、「ダブルカーボン」排出削減目標を打ち出しました。建築業界は、わが国の主要な炭素排出源の一つとして、自然と省エネ・排出削減の重要な責務を担うことになりました。そして、プレハブ建築こそ、建築業界が省エネ・排出削減を実現するための主要な手段です。現在、国内におけるこの面の発展はまだ遅れており、そのため本稿では、中国および海外のプレハブ施工建築の発展状況を述べ、プレハブ建築の利点と直面する実際の課題をまとめ、中国のプレハブ施工建築の発展の道筋を考察することで、中国のプレハブ建築のさらなる発展をよりよく推進したいと考えます。

1 はじめに

わが国のプレハブ建築は、国家政策の推進に支えられ、急速に発展しています。従来の建築方式と比較すると、プレハブ建築は総合的な効果の面で独特の優位性を備えています。プレハブ建築には、建築品質の向上、低炭素・環境保護の実現、労働力不足の緩和、工業化への転換加速といった利点があります。現代的なプレハブ住宅を大いに発展させることは、わが国が革新発展の思想とグリーン建築の思想を堅持していることの重要な現れであり、都市建設分野の情報化を実現する重要な道筋でもあります。わが国は2020年9月に「ダブルカーボン」排出削減目標を打ち出しました。建築業界は中国の国民経済を支える主要産業の一つであり、ダブルカーボンの背景のもとでの省エネ・排出削減はとりわけ重要です。さらに、現在わが国は建築業界の労働力不足に直面しています。このような背景のもとで、プレハブ建築を大いに発展させることは、中国の建築工業発展の必然的な趨勢でもあります。

2 海外におけるプレハブ建築の発展状況

産業革命の開始以降、欧米の先進諸国は、プレハブ建築の発展を模索し始めました。そして現在、海外のプレハブ建築は、比較的成熟し完成された段階にまで発展しています。米国は、市場化と社会化という2つの方式により、プレハブ住宅の普及を促進しています。1960年代、建築技術労働者が深刻に不足したことから、国の集成化建設の進展が促され、建築構造の機械化製造が施工の主流となり、プレハブ構造はここから高速成長期に入りました。現在、米国のプレハブ建築構造は、標準化・商品化の度合いがともに高く、構造の安定性に優れ、汎用性が高く、コストが低いという強みを持っています。同時に、米国のプレハブ建設には、規模化から効率化への転換という変化も生じており、新しい環境保護のコンセプトを取り入れた製品も急速に発展しています。これらは、省エネ・省地・低炭素・節材を大幅に実現し、環境を保護して汚染を減らすことができます。2016年には、米国のプレハブ住宅に対する消費者の満足度は80%に達し、広く消費者の認可を得ています。フランスでは、今から130年以上前の1891年にはすでにプレハブ鉄骨構造建築を採用し始めていました。フランスの工業化は鉄骨構造建築が中心であり、多くはフレーム構造や板・梁構造を採用し、次第に大型公共建築へと発展していきました。近年、フランスの建築機械化には3つの特徴が見られます。1つ目は、溶接構造などの新しい方式の普及です。2つ目は、建築構造と機械・設備施工を分離し、埋込みを避けることで、建築品質と施工効率の向上を図っていることです。3つ目は、建築物が主としてプレストレスト鉄骨のプレハブ架構構造システムを採用しており、設置効率は80%を超え、省エネ効果は70%に達することです。日本政府は1963年に建築設計学会を設立し、1968年にプレハブ建築住宅区の設計理念を明確に打ち出し、1969年には「住宅産業の規範化を推進する五カ年行動計画」を制定しました。日本のプレハブ住宅は、中高級住宅地の部品組み立て式の建造構造であり、人口が比較的密集する日本の居住市場の需要に適応したものです。また、立法方式によってプレキャスト構造の効率を高め、組み立て式住宅の分野で数多くの方針・政策と規範を確立し、体系化されたデジタル規範を整備しました。3 わが国におけるプレハブ建築の普及推進の背景現在、わが国は、環境汚染の予防・抑制と、汚染削減・炭素削減の協同発展を強力に推進しています。そして、条件を満たす地域には、率先して「カーボンピークアウト」目標の実現を奨励しています。さらに、私たちは、新たな経済成長の原動力を積極的に育成・発展させるとともに、現在のエネルギー構造の調整を加速し、産業構造の改善を進めています。資源消費の二重管理制度を整備し、国家のエネルギー使用権・炭素排出権市場の構築を加速し、低エネルギー消費建築の発展を強力に推進することで、エネルギーへの依存を減らし、省エネ・排出削減の目標を実現します。中国の建設業従事者の総数は、2014年以降、ずっと減少傾向にあり、その数は6110万人から5420万人まで減少しました。建設業従事者に占める農民工（出稼ぎ労働者）の割合も2014年以降ずっと低下しており、建設業全体の労働力需給の伸び率は下がり続けています。また、ある研究によれば、新しい世代の出稼ぎ労働者は、建設業よりも工業を志向する傾向があります。今後も建設業は、大きな労働力需給の圧力に直面し続けるでしょう。近年、国は、プレハブ建築の発展を促進する数多くの関連文書を相次いで発表しています。その中でも、2020年7月28日に公布された「スマート建設と建築工業化の協同発展の推進に関する指導意見」は、近年発表された比較的重要な政策措施文書の一つです。政府の指導意見は、私たちがプレハブ建築を大いに発展させるとともに、建築設計・施工の精益化（リーン化）を促進し、スマート施工と建築工業化が協調して急速に発展するための効果的な方法を模索すべきだとしています。

4 ダブルカーボンの背景におけるプレハブ建築の優位性と直面する現実の課題

4.1 プレハブ建築の優位性

プレハブ建築は、適用範囲が広く、工期が短く、資源を節約できるといった数多くの利点を備えています。ダブルカーボンの背景のもとでは、プレハブ建築の利点がより顕著に発揮されます。それは「規範化された計画、工場化された製造、組み立て型建築」という方式を採用しているため、施工期間中に天候の影響を受けにくく、建築廃棄物の発生量が少なく、施工の進捗が速く、炭素排出と材料の浪費を大幅に削減でき、省エネ・環境保護の効果を高められるのです。現在、ダブルカーボンの背景のもと、多くの建築会社は、環境配慮型の施工技術を活用した施工プロセス全体の改善を模索し始めています。プレキャストコンクリート工法の採用は、環境問題の改善をもたらしました。あらかじめ用意された部材を利用することで、建築物の再利用・リサイクル能力が高まり、施工費用を節約し、建材の使用量を減らし、施工会社が最低限の生産コストで施工品質を高めることを可能にします。プレキャスト工法の採用は、より多くの資源を節約します。こうした環境のもと、施工廃棄物による環境汚染も大幅に軽減され、建設業界の省エネ・排出削減に向けた発展が確保されます。ダブルカーボンの背景のもと、プレハブ建築は、設計段階で建築の省エネ目標を確定すべきであり、各技術パラメータを科学的に策定する必要があります。施工パラメータを合理的に定めることで、建築プロジェクトのエネルギー消費をより正確に把握でき、プレハブ生産・加工は資源の効率的な利用を保証し、全体のエネルギー消費を根本から削減します。わが国の建築物が毎年生み出す建築廃棄物は4億トンに達し、これは中国の都市廃棄物対策を制約する重要な要因の一つとなっています。国家のダブルカーボン目標の背景のもと、プレハブ建築は、建築物からの粉塵（ほこり）の発生を根源から断ち切ることができ、プレハブ建築の発展は、都市の環境圧力を軽減する効果的な手段でもあります。したがって、長期的な発展の視点から見れば、プレハブ建築は、設計・製造・施工・維持管理のいずれの段階においても、資源を節約する際立った優位性を備えています。

4.2 プレハブ建築が直面する現実的課題と対策

4.2.1 直面する課題

20世紀50年代に入ると、中国は、海外の経験を参考にしてプレハブ建築の発展を始めました。しかし、当時の経済基盤と科学技術の制約により、多くの欠陥が存在しました。1990年代には、現場打ち方式の建築工事が大量に出現し、プレハブ建築は次第に衰退しました。2012年になって、プレハブ建築はようやく社会の重視を受けるようになりました。2017年3月、住宅都市農村建設部（MOHURD）は「『十三五』プレハブ建築行動方案」と関連する管理措置を発表し、プレハブ建築の発展の推進を着実に実行に移すとともに、2020年までにプレハブ建築が新規建築工事に占める割合を15%以上、2025年までに30%にすることを明確にしました。政府がプレハブ建築の発展を積極的に推進しているものの、ビッグデータ技術の普及が進んでいないことや、業界標準の未整備、産業チェーンの欠如などの要因により、プレハブ建築の実際の効果は依然として向上の余地があります。最新の研究によると、BIM技術はプレハブ建築設計の主流の手法となっており、企業がスマート建設プラットフォーム上で協同設計をよりよく進めることを支援できます。

4.2.2 対応策

現在、政府が発表した、建築業界の情報化発展に関する文書は、BIM技術とIoT技術をプレハブ建築の全ライフサイクル管理に応用すれば、建築物の品質管理レベルを効果的に高め、建設工事に参加する各方面を効果的に調整し、建築物の持続可能な発展を実現できる、と明確に指摘しています。BIM技術とIoT技術の応用を通じて、私たちは全面的な品質管理を実現し、スマートな発展を達成できます。さらに、BIM技術とインターネット技術を活用すれば、プレハブ建築工事のプレキャスト部材について、設計・生産・輸送・施工など複数の段階にわたる全工程の品質管理を実現でき、部材の品質が工事の要求を満たすことを確保できます。プレハブ建築工事の発展をよりよく推進するため、各部門は、BIM技術に基づく情報化管理プラットフォームを構築し、管理者の職責を明確にすることで、工事品質の継続的な改善と向上を保障すべきです。また、施工技術者と管理者への研修を絶えず強化し、彼らがBIM技術を確実に習得し、インターネット技術を応用して各種のデータ情報をリアルタイムに収集・監視し、施工中に発生し得る品質問題を適時に発見できるようにすることが、プレハブ建築工事の施工効率と品質の向上につながります。

5 ダブルカーボンの背景におけるプレハブ建築の発展の道

5.1 設計面

グリーンで省エネな目標を実現するため、設計にはプレハブ工法と省エネ・排出削減の理念を融合させるとともに、BIM技術を十分に活用し、デジタル管理プラットフォームを構築して、設計をより標準化・可視化・シミュレーション化し、部材情報のデジタル管理を実現すべきです。また、設計案を深く研究することで、各工程の施工詳細と方案が施工要求を満たすと同時に、グリーン建築のニーズにも応えられるようにし、省エネ装置を合理的に配置して、エネルギー消費を最大限に削減します。

5.2 生産面

先進的なIoT技術を採用し、BIM三次元モデルと組み合わせることで、標準化された工場でプレキャスト生産を実施できます。同時に、スマート生産設備を導入することで、デジタル設計とスマート生産ラインの連携がよりスムーズになり、部材の全体精度の向上と品質改善に役立ちます。この方法は、人件費と資源の無駄を大幅に削減し、効率を高めることができます。

5.3 応用・普及の面

プレハブ建築関連企業の発展を促進するため、政府は、支援の度合いを強めるべきです。具体的には、企業が先進的なプレハブ生産方式を採用し、コスト負担を軽減することを奨励するとともに、EPC総請負方式の実施を強制し、プレハブ建築の統合を進めることで、建設全体の一貫性を高めます。また、グリーン発展を実現するため、関連する技術者や管理者も、BIM、IoT、ビッグデータなどの新興技術を的確に把握し、より効率的な施工効果を実現すべきです。

6 おわりに

以上をまとめると、プレハブ建築は、建築材料の節約と応用、工期の短縮、資源消費の削減、都市排水量の削減などの面で、大きな優位性を示しています。BIM技術を活用することで、私たちは設計をより深く進め、建築情報モデルを実際の生産に応用できます。また、三次元モデルと生産設備の間のデータ共有を強化し、建築物の品質を高めることができます。さらに、ビッグデータやIoTなどの技術を建築の維持管理と組み合わせることで、解体・再建設の過程における炭素排出を最大限に削減し、建築物の持続可能な発展を促進し、わが国の建設業界が一日も早く「ダブルカーボン」目標を実現する一助となります。

END

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プレキャスト設計コンサルティング：BIMプラットフォームによる全プロセス設計を採用し、RevitとTeklaでPC詳細設計を実施します。部材の空間パラメータと配筋はBIMモデル内で連動して修正・調整でき、見たままの成果が得られます。インダストリー4.0水準の出図、全鉄筋の切断寸法データの提供、IoT技術によるPC部材の生産・保管・輸送・設置支援サービスを提供します。

当社の専門家チームは大手設計院出身で、確かな技術力と二系統設計・最適化の豊富な経験を持ち、技術能力と管理能力は業界トップレベルです。

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