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2018年中国装配式建筑快速发展,装配式建筑是建筑业未来发展方向[图]

2019年07月15日 14:00:53字号:T|T

    行业概述:我国装配式建筑进入快速发展期

    PC预制和钢结构是装配式建筑的主要形式

    装配式建筑是指用工厂预制构件在工地装配而成的建筑,广义的装配式建筑包括预制装配式混凝土建筑、钢结构建筑、木结构建筑等。预制装配式是建筑工业化的主要特征之一,装配式建筑是工业化程度较高的建筑,建造方式一般采用系统化设计、模块化拆分、工厂制造、现场装配。装配式建筑强调的是施工技术手段创新,即采用装配式(施工装配化)而非传统的现浇、湿作业或手工作业为主的建造方式。相比于现浇建筑,装配式建筑具有建造速度快、受气候条件制约小、节省材料、节约人员配备、安全环保、构件可循环利用等优点,在节能、节材和减排方面有明显优势,对助推绿色建筑发展、提高建筑生活品质和内涵、促进建筑业转型升级具有重要作用。

装配式建筑相比现浇建筑的优点

数据来源:公开资料整理

    装配式建筑构件主要为预制混凝土(PrecastConcrete,PC)结构、钢结构和木结构,三类构件各具优劣。我国装配式建筑PC结构应用最多,集中应用于水利工程、桥梁等建筑,过去作为试点的保障性住房亦大多使用PC结构,PC结构在三类构架中强度最好、防火/防腐性能最出色。钢结构应用集中于公共建筑/工业建筑,三类构件中具备工业化程度最高、抗震性能出色、结构灵活得房率最高等优点。木结构环保性能出色但建造成本高,应用最少。

三类装配式建筑结构比较

资料来源:公开资料整理

    我国钢结构主要应用于公共建筑、工业建筑,住宅建设应用较少。2016年钢结构应用项目中商业地产/场馆/厂房类项目占比高达745%,住宅项目占比仅41%。装配式住宅类项目更多采用PC结构,主要源于传统土建施工企业更熟悉混凝土工艺及钢结构人才相对欠缺。

钢结构于建筑应用情况

资料来源:公开资料整理

    装配式建筑如同制造业,其产业链主要包括研发设计、生产制造、安装与维护等环节。装配式建筑的上游包括技术研发、技术咨询、规划与整体设计,中游包括构件部品工厂化生产、构件吊装与现场施工、室内外装修,下游包括市场销售、物业管理、拆除及报废、建筑垃圾资源化处理,每个阶段均坚持“四节一环保”的原则。若以行业/领域划分,装配式建筑的上游主要是水泥、钢铁、木材等生产商,下游领域主要包括工业建筑、住宅、酒店、办公楼、电力塔、铁路及桥梁建设等。

装配式建筑全产业链流程

数据来源:公开资料整理

我国钢结构主要应用领域及市场特征

数据来源:公开资料整理

    助力建筑产业化,协助化解上游产能

    绿色节能化是建筑产业现代化的主要目标,装配式建筑是实现建筑产业现代化的重要路径。装配式建筑的生产方式不同于传统的建设方式,其采用的工业化生产、装配化施工、一体化装修能有效提高生产效率和工程质量,降低建筑能耗减少资源消耗。与发达国家相比,我国目前的建筑产业化比例极低。发达国家早在二十世纪五十年代就已开始发展建筑产业现代化,目前瑞典产业化住宅的比例已达到80%以上,英国75%以上,日本和美国达到70%,而中国的建筑量约为世界总量的50%,但工业化率却只有7%左右。

    近几年来,国内建筑产业现代化进程有所加速。2014年4月,住建部制定发布《绿色建筑评价标准》。同年7月,住建部在《关于推进建筑业发展和改革的若干意见》中提出要推动建筑产业现代化,到2020年绿色建材在装配式建筑中的应用比例要达到50%以上。2014年7月发布的《建筑节能与绿色建筑发展“十三五”规划》,也提出绿色建筑全产业链发展计划,到2020年城镇新建建筑中绿色建材应用比例要超过40%。

    2017年3月,住建部印发《“十三五”装配式建筑行动方案》,提出要研究装配率较高的多高层装配式混凝土建筑的基础理论、技术体系和施工工艺工法,研究高性能混凝土、高强钢筋和消能减震、预应力技术在装配式建筑中的应用;突破钢结构建筑在围护体系、材料性能、连接工艺等方面的技术瓶颈;推进中国特色现代木结构建筑技术体系及中高层木结构建筑研究;推动“钢-混”“钢-木”“木-混”等装配式组合结构的研发应用。此外,住建部已于2017年12月发布了《装配式建筑评价标准》,自2018年2月1日起实施,该标准对装配式建筑应满足的条件、装配率的计算、评价等级划分等方面进行了严格规定,与2017年6月1日起实施的《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》三个行业标准,将一起发挥引领指导作用,推动我国装配式建筑健康快速持续发展。

绿色建筑节材与材料资源利用评价标准

数据来源:公开资料整理

    在国内经济面临转型、人工成本不断上升的大背景下,此前依靠劳动密集来推进的建筑产业也将逐渐失去竞争力;另一方面,随着社会经济的发展和居民消费水平的提升,居民对建筑产品质量、安全性、舒适性、环保性能的要求也越来越高,因此,改变传统的建筑生产方式,提高建筑产品水平和质量将成为必然要求。装配式建筑以工厂生产、现场装配、设计施工装修一体化的方式实施建造,在“四节一环保”以及减排、提高品质、保障质量、减少人工、提高效率等方面都有更明显的效果,有利于实现优化资源配置。发展装配式建筑也是助力消化上游水泥和钢铁行业产能的有效途径之一。预制混凝土行业的上游是钢筋、水泥、砂石骨料、建筑钢材及预制构件辅料等原材料的加工制造产业,因此通过发展PC预制式建筑能够拉动上游水泥等非金属建材的消费。2018年8月,工信部和国家发改委联合发布《关于严肃产能置换严禁水泥平板玻璃行业新增产能的通知》,明确要求各地省级主管部门充分认识严禁新增产能对转化发展动能、优化产业结构、推动经济高质量发展的重要作用,切实做好禁止新增水泥、平板玻璃产能工作。2014年以来,我国水泥产能新增情况得到严格遏制,2018年全国新点火熟料设计产能2043万吨,与2017年基本持平,但产能利用率仍只有71%,低于发达国家平均85%的产能利用率。

我国水泥产销量和新增产能情况

数据来源:公开资料整理

2010-2018年我国水泥熟料产能利用率情况

数据来源:公开资料整理

    目前全国PC预制件设计产能每年消耗混凝土约3600万方,钢铁约540万吨。截至2018年末全国现有约120家PC预制构件工厂。我们按平均每家工厂3条10万立方米产线估算,全国PC预制件年产能约为3600万方。若按03m³/m²的含砼量估算,能够实现全国每年12亿平米装配式建筑面积,与住建部统计的2017年全国15亿平装配式建筑面积基本匹配。若按150kg/m³的含钢量估算,全国每年预制构件消耗钢铁约540万吨,占粗钢年产量的06%。水泥产量、预拌混凝土产量同比增速与房屋新开工面积同比增速有强关联性,因此大力发展装配式建筑尤其是PC结构建筑将对协助水泥钢铁等去产能起到积极效果。

某年产10万件混凝土预制构件项目物料年消耗(单位:t/a)

数据来源:公开资料整理

    推动发展钢结构建筑有利于钢铁产业去产能。钢结构建筑的上游行业主要是钢铁,目前国内大型钢铁企业大都有建筑结构用钢的品种和技术研发,相继开发了高强钢和耐火、耐候、耐海水、抗层状撕裂、抗低温用钢,以及H型钢、高新更彩涂钢板、冷弯型钢等,为钢结构产业的发展奠定了良好的应用基础。近年来我国钢结构产量连续上升,2017年钢结构产量为6155万吨,占全国粗钢产量的比例为74%。

    十三五”期间钢结构产量预计翻番,建筑钢结构占建筑用钢量占比由10%升至25%以上。根据工信部2016年10月印发的《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》,“十三五”期间重点发展的钢结构领域涉及建筑、桥梁、能源等,力争钢结构用钢量由2015年的5000万吨增加到1亿吨以上。2017年钢结构产量为6155万吨,较1亿吨目标仍有较大差距。以建筑钢结构为例,该规划要求建筑钢结构用钢量占全国建筑用钢量的比例从2015年的10%增加到2020年的25%以上。

    2017年建筑用钢量374亿吨,占全国粗钢产量的45%,钢结构用钢6155万吨,占建筑用钢量的比例仅为165%。

    “十二五”期间,钢结构在高层建筑应用中约占1/3,大跨度空间结构中应用超过1/3,在轻钢结构中应用超过1/5,在网架结构中应用超过1/10。在实际应用中,钢结构用钢量会随建筑物层数的增加而增加,房屋每增加一层,单位用钢量增加约3%~5%,在增加到15层时,仅增设支撑就使单位用钢量增加47kg/m2。因此随着建筑物(如住宅)不断高层化发展和钢结构住宅的推广应用,我们预计钢结构用钢量仍将进一步提升,对钢铁去产能的拉动也有望加快。

不同层数建筑物主要构件单位用钢量(kg/m2)

数据来源:公开资料整理

    装配式是建筑业未来发展方向,渗透率远低于发达国家

    装配式建筑是指由预制部品部件在工地装配而成的建筑,预置混凝土结构(PC),钢结构(PS),木结构是装配式建筑的主要三大形式。装配式建筑采用的标准化设计→工厂化生产→装配式施工的形势,决定了它在很多方面优于传统建筑施工,解决及避免了当前传统建造的施工现场面临的许多难点面临的许多难点。与现浇式建筑相比,装配式建筑的主要优点是组装效率高、精度高、绿色环保(建筑垃圾较少)、可大幅降低人工依赖。

装配式建筑较传统现浇方式优势明显,是建筑业未来必然发展方向

资料来源:公开资料整理

装配式建筑与传统建筑相比较更环保

资料来源:公开资料整理

    近年我国装配式建筑进入快速发展阶段,新建装配式建筑面积占城镇新建建筑面积比例由2015年的27%快速提升至2018年9%,但仍与世界主要国家70%以上的装配化率具有较大差距,美国,日本的现有装配式建筑占比高达90%,法国、丹麦、瑞典、新加坡的装配式建筑占比分别为85%、80%、80%、70%。

2018年中国新建装配式建筑面积约19亿平方米,占城镇新建建筑面积比例约为9%

资料来源:公开资料整理

中国建筑装配化率远低于世界主要国家成熟市场

资料来源:公开资料整理

我国装配式占比远低于发达国家成熟市场

资料来源:公开资料整理

    海外装配式建筑成熟,国内迎来创新发展

    发达国家应用广泛,发展进入成熟阶段

    建筑产业现代化是世界性的大潮流和趋势,从海外发展历程来看,发达国家将建筑部件工厂化预制和装配产业化施工水平作为建筑产业现代化的重要标志,每一次装配式建筑的快速发展往往伴随着人口急剧增长、建筑专业化人才稀缺以及资源受限等背景。由于装配式建筑具有工期短、省材节能、重复利用率高等优良特性,目前已在发达国家的建筑和住宅中占有较高比重。

    1美国

    美国的装配式建筑起源于17世纪的移民浪潮,当时采用的木构架拼装房屋就是一种装配式建筑。在经历了二十世纪40年代二战后移民高潮、50年代塔式起重机的出现、60年代专业工人短缺、70年代的能源危机以及法律体系的不断健全后,装配式建造体系更加标准化与规范化,且形式更加多样。目前美国产业化装配建筑构件和部品的标准化、系列化、专业化、商品化、社会化程度很高,这不仅反映在主体结构构件的通用化上,还反映在各类制品和设备的社会化生产和商品化供应上,这些构件具有结构性能好、通用性很高且易于机械化生产的特点。

美国装配式建筑发展历程

数据来源:公开资料整理

    除了注重质量和效率,目前美国的装配式住宅也更加注重提升美观、舒适性及个性化,许多装配式住宅的外观与非装配式住宅外观差别无几。这说明美国的装配式住宅经历了从追求数量到追求完美、从传统行业中低档品种到产业化中高档品种的阶段性转变。在美国产业化装配建筑中,融入新环保绿色理念的技术正在市场需求中加快成长,运用现代产业化生产装配手段在建筑的全寿命周期内最大限度地节能、节地、节水、节材,保护环境和减少污染,为用户提供与自然和谐共生的健康、适用和高效的住用空间。

    二十世纪90年代,随着美国建筑业兼并整合加速,大型装配式住宅公司收购零售公司和金融服务公司,同时本地的金融巨头也进入装配式住宅市场,该阶段美国新建住宅预制率已达到20%以上。进入21世纪以后,产业化住宅进入成熟稳定期,新建住宅预制率稳定在7%-9%的水平,2017年为772%。从预制房屋固定资产投资占私人住宅固定资产投资的比重来看,该指标在20世纪70年代和90年代有过两次高峰期,最高为1973年的574%。进入21世纪以后,该比重基本稳定在1-2%,2017年为139%。

    2日本

    日本早在1963年便成立了预制建筑协会,1968年提出装配式住宅的概念,并在1969年制定了《推动住宅产业标准化五年计划》,此后每五年都会颁布住宅建设五年计划,每一个五年计划都有明确的促进住宅产业发展和性能品质提高方面的政策和措施,从而推动了住宅标准化建设。二十世纪70年代,日本又通过建立优良住宅部品认定制度、住宅性能认定制度以及住宅技术方案竞赛制度等一系列制度体系来推动住宅产业化,这一举措不仅增加了大量标准化住宅供给、满足了国内人口的住宅市场需求,还调动了建筑企业的积极性,满足了顾客对多样化的追求。日本装配式建筑追求中高层住宅配件化的生产体系以及通过立法保证实施的方式,使得日本装配式建筑的发展逐渐标准和规范且日趋多样化。

日本装配式建筑发展历程

数据来源:公开资料整理

    从建筑结构类型来看,钢结构建筑占比稳定在30%以上。2017年日本已开工建筑面积中,木结构占比4170%,钢结构占比3771%,混凝土结构占比1802%,钢混结构占184%,其他类型结构占073%,钢结构占比仅次于木结构建筑。自上世纪80年代以来,已开工建筑面积中钢混结构占比下降了9%,而钢结构和混凝土结构的占比较为稳定,其中钢结构建筑开工面积占比稳定在30%以上。

    相关报告:智研咨询发布的《2019-2025年中国装配式建筑行业市场前景分析及发展趋势预测报告

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