(一)環(huán)保趨嚴(yán)+人力成本增加倒逼裝配式建筑發(fā)展,政策持續(xù)推動
近兩年國內(nèi)裝配式的滲透率逐漸提升,裝配式建筑在施工周期、資源消耗、節(jié)能環(huán)保等方面占據(jù)先天優(yōu)勢,符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略。
1949年以來,我國人口高增長帶來的房屋建設(shè)需求及廉價人力資源是傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展的內(nèi)生動力。當(dāng)人口紅利不再,產(chǎn)業(yè)升級時代到來,裝配式建筑或?qū)⒊蔀橹髁鳌?/p>
近年來我國人口生育率降低,老齡化程度加快,人口紅利優(yōu)勢喪失,建筑從業(yè)人員減少,導(dǎo)致人力成本上升。相比于現(xiàn)澆式建筑大量使用人工的建造方式,裝配式建筑運(yùn)用精細(xì)化分工大大提升生產(chǎn)效率,人力需求較低,以典型裝配式建筑企業(yè)杭蕭鋼構(gòu)為例,其人工成本占比約為6~7%,相比傳統(tǒng)建筑企業(yè)上海建工(人工成本占比約為25%)人工成本占比減少近20%。因此隨著人力成本上升,裝配式建筑人工成本較少的優(yōu)勢得到發(fā)揮,將倒逼傳統(tǒng)建筑產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。
近年來,國家逐漸意識到裝配式建筑在環(huán)保等方面的優(yōu)點(diǎn),不斷出臺政策推廣裝配式建筑,促進(jìn)建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級,2016年2月,國務(wù)院出臺《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》,提出要力爭用10年時間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%,預(yù)計裝配式建筑在國家的大力推廣下,滲透率將會有進(jìn)一步提升。
(二)技術(shù)、成本以及消費(fèi)者接受程度是制約行業(yè)發(fā)展的主要因素
一直以來,制約我國裝配式建筑發(fā)展的主要有三個因素:一是技術(shù)層面,工藝落后、專業(yè)化程度較低;二是成本層面,高額的前期成本導(dǎo)致的較高生產(chǎn)施工成本;三是普及度方面,普及度不夠尚未得到社會公眾認(rèn)可。
目前在國家的大力扶持和建筑業(yè)從業(yè)人員的不斷努力下,這三個因素均有了不同程度的改觀:
在技術(shù)層面,設(shè)計裝配式建筑,工程設(shè)計人員必須要有規(guī)范可循。長期以來我國對裝配式建筑領(lǐng)域的相關(guān)規(guī)范很不健全。但近年來,我國已在裝配式建筑的設(shè)計、施工、驗收等各個行業(yè)制訂了多個國標(biāo)和行業(yè)規(guī)范和規(guī)程,有關(guān)的裝配式建筑的規(guī)范規(guī)程還在不斷地修訂、更新和完善。
除了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),裝配式建筑建造過程中還面臨的一個問題就是信息交互問題。裝配式建筑的建造模式是設(shè)計——工廠制造——現(xiàn)場安裝,這相比于傳統(tǒng)的設(shè)計——現(xiàn)場施工就有可能產(chǎn)生由于設(shè)計圖紙不合理,導(dǎo)致工廠制造的構(gòu)件到安裝階段才發(fā)現(xiàn)不能用的情況,從而造成資源浪費(fèi)。
裝配式建筑建造過程中的兩大特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜,預(yù)制構(gòu)件多。如何保證構(gòu)件的規(guī)格符合要求?如何保證大型構(gòu)件在預(yù)留的空間中及時完成安裝?這對裝配式設(shè)計建造過程中的信息傳遞提出了更高的要求。
BIM技術(shù)的出現(xiàn)很好地滿足了這一需求。BIM技術(shù)是近十年來在CAD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種多維模型信息集成技術(shù),可以使項目建設(shè)的所有參與方都能夠在數(shù)字虛擬的真實建筑物模型中操作信息和在信息中操作模型,從而實現(xiàn)在建筑全生命周期內(nèi)提高工作效率和質(zhì)量,以及減少錯誤和風(fēng)險的目標(biāo)。
在成本層面,裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑在成本上有著較大的區(qū)別。建設(shè)項目的施工成本由建安費(fèi)用(包括人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、組織措施費(fèi)、企業(yè)管理費(fèi)、規(guī)費(fèi)、利潤、稅金)、工程建設(shè)其他費(fèi)用和預(yù)備費(fèi)組成,其中建安費(fèi)用對施工成本起著決定性作用,而在建安費(fèi)用中材料費(fèi)占65%以上,在PC率20%~60%區(qū)間內(nèi),對于混凝土構(gòu)件裝配式建筑而言,PC率越高材料費(fèi)占比越高。
在三種方式的建筑造價中,現(xiàn)澆<PC<鋼結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆的單位造價約比PC率20%的造價低7%左右,比鋼結(jié)構(gòu)低25%,現(xiàn)澆方式的住宅造價優(yōu)勢主要體現(xiàn)在材料費(fèi)上,但其對應(yīng)的人工費(fèi)較高。裝配式混凝土住宅的造價隨著PC率的提升而逐漸增長,主要在于材料費(fèi)的增長,與之相對應(yīng)的人工費(fèi)隨著PC率的提升而逐漸下降,但人工費(fèi)的下降不足以彌補(bǔ)由材料費(fèi)增長帶來的造價提升。
考慮到裝配式建筑在縮短工期方面可節(jié)約一定成本,預(yù)計未來隨著裝配式建筑的滲透率不斷提升帶來的規(guī)模效應(yīng)、傳統(tǒng)建筑方式人工費(fèi)用的上漲,制約裝配式建筑發(fā)展的成本問題將會得到解決。
在普及度層面,一直以來,公眾對于裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)不了解,開發(fā)商對裝配式建筑的認(rèn)可度比較低,不愿意開發(fā)裝配式住宅。即便個別開發(fā)商愿意開發(fā)裝配式住宅,消費(fèi)者也會因為普及率不高,對裝配式建筑的概念和優(yōu)勢含糊不清,大多對其采取保守態(tài)度,不愿意購入。這也是導(dǎo)致裝配式建筑在超高層、大跨度空間結(jié)構(gòu)、工業(yè)廠房等領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛,但在住宅市場市占率較低的原因。但今年年初,新冠肺炎疫情大規(guī)模爆發(fā)后,中建三局在武漢市防疫指揮部的要求下,牽頭完成了“火神山”和“雷神山”醫(yī)院的建設(shè)。兩家醫(yī)院均為裝配式建筑,建設(shè)周期均在10天以內(nèi)。這次醫(yī)院建設(shè),使得全國人民更加了解裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn),有利于公眾心中對裝配式建筑的接受度提升。
除此之外,住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2019年3月和12月兩次提及要推廣鋼結(jié)構(gòu)在住宅領(lǐng)域的試點(diǎn),隨著國家大力宣傳與政策支持,許多企業(yè)開始有意識地關(guān)注裝配式建筑并培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才,一些較有遠(yuǎn)見的開發(fā)商已在公共建筑中較多的采用鋼結(jié)構(gòu)并在住宅方面在嘗試運(yùn)用PSC技術(shù)。
(三)2020年規(guī)模超7000億元,未來六年CAGR達(dá)17%
相關(guān)假設(shè):(1)根據(jù)政策要求,2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到15%以上,2025年達(dá)30%。我們假設(shè)自2015年起,以10年為周期,裝配式建筑占新建建筑面積比例每年增加3%;(2)2009至2019年我國房屋新開工面積年均復(fù)合增長率為7%,考慮到2019年房企收縮拿地影響,預(yù)計2020年新開工面積增速下滑5%,而后續(xù)受益于城鎮(zhèn)化建設(shè),每年新開工增速有望保持小幅穩(wěn)定增長,假設(shè)為1.5%。2015年以市場平均價格每平方米2500元計算裝配式建筑造價,2018年整體裝配式單獨(dú)成本降低至每平米2400元左右,受益于技術(shù)進(jìn)步及行業(yè)規(guī)模效益,單位平米成本有望下降,但是未來單位面積裝配率有望持續(xù)提升,裝配率的提升將帶來單位成本提升,假設(shè)未來單位造價成本保持在每平方米2400元。(3)經(jīng)測算,2020年裝配式建筑市場規(guī)模將達(dá)7770億元,2025年將達(dá)到16742億元。2020~2025年6年CAGR(復(fù)合年均增長率)為17%。
(四)鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量優(yōu)勢明顯,鋼鐵工業(yè)發(fā)展促進(jìn)成本端改善
目前國內(nèi)建筑工業(yè)化主要采用的是預(yù)制鋼筋混凝土裝配式結(jié)構(gòu)(PC結(jié)構(gòu))和鋼結(jié)構(gòu)這兩種類型。
由于混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早且成本方面具備優(yōu)勢,目前PC結(jié)構(gòu)比較熱門,但PC構(gòu)件領(lǐng)域成本競爭激烈,且優(yōu)化空間有限,短期之內(nèi)難以對傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土形成替代。與預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)相比,雖然占據(jù)成本優(yōu)勢,但難以滿足抗風(fēng)、抗震及超高度、跨度等設(shè)計要求,行業(yè)發(fā)展高度有限。鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)出臺國家標(biāo)準(zhǔn),施工相關(guān)材料如墻體材料、維護(hù)材料、結(jié)構(gòu)板等的標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)較成熟,且建筑質(zhì)量優(yōu)于PC結(jié)構(gòu),因而鋼結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的推廣意義。
鋼結(jié)構(gòu)相對于PC結(jié)構(gòu)在建筑質(zhì)量等諸多方面占有優(yōu)勢,但目前我國PC結(jié)構(gòu)占比高于鋼結(jié)構(gòu),這主要是由于歷史原因?qū)е碌模?/p>
一是在相當(dāng)長時間之內(nèi),由于我國的鋼產(chǎn)量不能滿足國民經(jīng)濟(jì)各部門的需要,因此國家對鋼結(jié)構(gòu)的使用進(jìn)行一定的限制,形成能用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),不用鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計思想;二是鋼結(jié)構(gòu)原材料中厚板的價格曾經(jīng)為每噸7000~8000元,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)成本過高;三是我國混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展時間較長,行業(yè)熟悉混凝土生產(chǎn)工藝,因此PC結(jié)構(gòu)能簡單快速地適應(yīng)政策對建筑工業(yè)化的要求。
黨的十四大之后,中國鋼鐵工業(yè)進(jìn)入深化內(nèi)涵式擴(kuò)大生產(chǎn)階段,這一時期鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要特點(diǎn)是著力實施“兩個轉(zhuǎn)變”:由長期規(guī)模擴(kuò)張為主轉(zhuǎn)向調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)為主;鋼鐵產(chǎn)品由長期數(shù)量短缺轉(zhuǎn)向階段性、結(jié)構(gòu)性過剩,開始實行總量控制。在此期間,各大鋼鐵企業(yè)淘汰落后工藝,采用新技術(shù)對老企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造,實現(xiàn)工藝技術(shù)現(xiàn)代化。中國鋼鐵工業(yè)與國際先進(jìn)水平的差距大大縮小。鋼鐵業(yè)的發(fā)展為推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑打下了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。
在產(chǎn)量方面,鋼產(chǎn)量由1993年的8954萬噸增加到1996年10124萬噸,2000年鋼產(chǎn)量達(dá)到了12850萬噸,截至2018年,中國粗鋼產(chǎn)量已連續(xù)22年位居世界第、一,是世界最、大的產(chǎn)鋼國和消費(fèi)國。
在品種方面,我國生產(chǎn)的成品鋼材涉及的類型大約有11類,其中普通的大、中、小型材、線材、特厚板、薄鋼板、縫鋼管、焊接鋼管、冷彎型鋼等可支承建筑鋼結(jié)構(gòu)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的選用。此外,國內(nèi)長期空缺的H型[13,14,15],從1998年開始先后能在馬鋼、萊鋼、鞍山一軋、上鋼生產(chǎn)、腹板高度范圍在200~700毫米之間,形成了熱軋年生產(chǎn)能力150萬噸。2003年以來又相繼有重鋼的首條H型鋼生產(chǎn)線也破土動工,首鋼也利用外資在咸陽建設(shè)H型鋼生產(chǎn)線。
在布局方面,全國鋼鐵企業(yè)比較均勻地分布在全國各地區(qū),確保鋼材的供給比較便捷。
隨著鋼鐵產(chǎn)量的上升,2019年7月中厚板價格已下降到每噸4000元以下,鋼結(jié)構(gòu)成本大幅度降低。
近年我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量穩(wěn)步上升,2016年以來同比增速均維持在10%以上,但我國鋼構(gòu)產(chǎn)業(yè)規(guī)模與發(fā)達(dá)國家相比仍有很大差距:2018年我國鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量占粗鋼產(chǎn)量比例為7.41%,歐美發(fā)達(dá)國家這一比例普遍在20%~30%左右,其中美國和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家,該比值已經(jīng)超過了30%。對此,2016年工信部《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃(2016-2020年)》提出“力爭將鋼結(jié)構(gòu)用鋼量由5000萬噸增加到1億噸以上”的目標(biāo)。相信未來在政策支持和鋼鐵行業(yè)不斷發(fā)展的情況下,鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)會有進(jìn)一步的發(fā)展。
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