(一)環(huán)保趨嚴+人力成本增加倒逼裝配式建筑發(fā)展,政策持續推動(dòng)
近兩年國內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、節能環(huán)保等方面占據先天優(yōu)勢,符合國家可持續發(fā)展的戰略。
1949年以來(lái),我國人口高增長(cháng)帶來(lái)的房屋建設需求及廉價(jià)人力資源是傳統建筑行業(yè)發(fā)展的內生動(dòng)力。當人口紅利不再,產(chǎn)業(yè)升級時(shí)代到來(lái),裝配式建筑或將成為主流。
近年來(lái)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,導致人力成本上升。相比于現澆式建筑大量使用人工的建造方式,裝配式建筑運用精細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)杭蕭鋼構為例,其人工成本占比約為6~7%,相比傳統建筑企業(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(zhù)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,將倒逼傳統建筑產(chǎn)業(yè)轉型。
近年來(lái),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)轉型升級,2016年2月,國務(wù)院出臺《關(guān)于進(jìn)一步加強城市規劃建設管理工作的若干意見(jiàn)》,提出要力爭用10年時(shí)間,使裝配式建筑占新建建筑的比例達到30%,預計裝配式建筑在國家的大力推廣下,滲透率將會(huì )有進(jìn)一步提升。
(二)技術(shù)、成本以及消費者接受程度是制約行業(yè)發(fā)展的主要因素
一直以來(lái),制約我國裝配式建筑發(fā)展的主要有三個(gè)因素:一是技術(shù)層面,工藝落后、專(zhuān)業(yè)化程度較低;二是成本層面,高額的前期成本導致的較高生產(chǎn)施工成本;三是普及度方面,普及度不夠尚未得到社會(huì )公眾認可。
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(gè)因素均有了不同程度的改觀(guān):
在技術(shù)層面,設計裝配式建筑,工程設計人員必須要有規范可循。長(cháng)期以來(lái)我國對裝配式建筑領(lǐng)域的相關(guān)規范很不健全。但近年來(lái),我國已在裝配式建筑的設計、施工、驗收等各個(gè)行業(yè)制訂了多個(gè)國標和行業(yè)規范和規程,有關(guān)的裝配式建筑的規范規程還在不斷地修訂、更新和完善。
除了行業(yè)標準,裝配式建筑建造過(guò)程中還面臨的一個(gè)問(wèn)題就是信息交互問(wèn)題。裝配式建筑的建造模式是設計——工廠(chǎng)制造——現場(chǎng)安裝,這相比于傳統的設計——現場(chǎng)施工就有可能產(chǎn)生由于設計圖紙不合理,導致工廠(chǎng)制造的構件到安裝階段才發(fā)現不能用的情況,從而造成資源浪費。
裝配式建筑建造過(guò)程中的兩大特點(diǎn)是結構設計復雜,預制構件多。如何保證構件的規格符合要求?如何保證大型構件在預留的空間中及時(shí)完成安裝?這對裝配式設計建造過(guò)程中的信息傳遞提出了更高的要求。
BIM技術(shù)的出現很好地滿(mǎn)足了這一需求。BIM技術(shù)是近十年來(lái)在CAD技術(shù)基礎上發(fā)展起來(lái)的一種多維模型信息集成技術(shù),可以使項目建設的所有參與方都能夠在數字虛擬的真實(shí)建筑物模型中操作信息和在信息中操作模型,從而實(shí)現在建筑全生命周期內提高工作效率和質(zhì)量,以及減少錯誤和風(fēng)險的目標。
在成本層面,裝配式建筑與傳統建筑在成本上有著(zhù)較大的區別。建設項目的施工成本由建安費用(包括人工費、材料費、機械費、組織措施費、企業(yè)管理費、規費、利潤、稅金)、工程建設其他費用和預備費組成,其中建安費用對施工成本起著(zhù)決定性作用,而在建安費用中材料費占65%以上,在PC率20%~60%區間內,對于混凝土構件裝配式建筑而言,PC率越高材料費占比越高。
在三種方式的建筑造價(jià)中,現澆<PC<鋼結構,現澆的單位造價(jià)約比PC率20%的造價(jià)低7%左右,比鋼結構低25%,現澆方式的住宅造價(jià)優(yōu)勢主要體現在材料費上,但其對應的人工費較高。裝配式混凝土住宅的造價(jià)隨著(zhù)PC率的提升而逐漸增長(cháng),主要在于材料費的增長(cháng),與之相對應的人工費隨著(zhù)PC率的提升而逐漸下降,但人工費的下降不足以彌補由材料費增長(cháng)帶來(lái)的造價(jià)提升。
考慮到裝配式建筑在縮短工期方面可節約一定成本,預計未來(lái)隨著(zhù)裝配式建筑的滲透率不斷提升帶來(lái)的規模效應、傳統建筑方式人工費用的上漲,制約裝配式建筑發(fā)展的成本問(wèn)題將會(huì )得到解決。
在普及度層面,一直以來(lái),公眾對于裝配式建筑的優(yōu)點(diǎn)不了解,開(kāi)發(fā)商對裝配式建筑的認可度比較低,不愿意開(kāi)發(fā)裝配式住宅。即便個(gè)別開(kāi)發(fā)商愿意開(kāi)發(fā)裝配式住宅,消費者也會(huì )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。這也是導致裝配式建筑在超高層、大跨度空間結構、工業(yè)廠(chǎng)房等領(lǐng)域應用比較廣泛,但在住宅市場(chǎng)市占率較低的原因。但今年年初,新冠肺炎疫情大規模爆發(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”醫院的建設。兩家醫院均為裝配式建筑,建設周期均在10天以?xún)取_@次醫院建設,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,住房和城鄉建設部于2019年3月和12月兩次提及要推廣鋼結構在住宅領(lǐng)域的試點(diǎn),隨著(zhù)國家大力宣傳與政策支持,許多企業(yè)開(kāi)始有意識地關(guān)注裝配式建筑并培養相關(guān)技術(shù)人才,一些較有遠見(jiàn)的開(kāi)發(fā)商已在公共建筑中較多的采用鋼結構并在住宅方面在嘗試運用PSC技術(shù)。
(三)2020年規模超7000億元,未來(lái)六年CAGR達17%
相關(guān)假設:(1)根據政策要求,2020年全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上,2025年達30%。我們假設自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(kāi)工面積年均復合增長(cháng)率為7%,考慮到2019年房企收縮拿地影響,預計2020年新開(kāi)工面積增速下滑5%,而后續受益于城鎮化建設,每年新開(kāi)工增速有望保持小幅穩定增長(cháng),假設為1.5%。2015年以市場(chǎng)平均價(jià)格每平方米2500元計算裝配式建筑造價(jià),2018年整體裝配式單獨成本降低至每平米2400元左右,受益于技術(shù)進(jìn)步及行業(yè)規模效益,單位平米成本有望下降,但是未來(lái)單位面積裝配率有望持續提升,裝配率的提升將帶來(lái)單位成本提升,假設未來(lái)單位造價(jià)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(chǎng)規模將達7770億元,2025年將達到16742億元。2020~2025年6年CAGR(復合年均增長(cháng)率)為17%。
(四)鋼結構建筑質(zhì)量?jì)?yōu)勢明顯,鋼鐵工業(yè)發(fā)展促進(jìn)成本端改善
目前國內建筑工業(yè)化主要采用的是預制鋼筋混凝土裝配式結構(PC結構)和鋼結構這兩種類(lèi)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結構比較熱門(mén),但PC構件領(lǐng)域成本競爭激烈,且優(yōu)化空間有限,短期之內難以對傳統現澆混凝土形成替代。與預制鋼結構相比,雖然占據成本優(yōu)勢,但難以滿(mǎn)足抗風(fēng)、抗震及超高度、跨度等設計要求,行業(yè)發(fā)展高度有限。鋼結構已經(jīng)出臺國家標準,施工相關(guān)材料如墻體材料、維護材料、結構板等的標準也已經(jīng)較成熟,且建筑質(zhì)量?jì)?yōu)于PC結構,因而鋼結構具有更強的推廣意義。
鋼結構相對于PC結構在建筑質(zhì)量等諸多方面占有優(yōu)勢,但目前我國PC結構占比高于鋼結構,這主要是由于歷史原因導致的:
一是在相當長(cháng)時(shí)間之內,由于我國的鋼產(chǎn)量不能滿(mǎn)足國民經(jīng)濟各部門(mén)的需要,因此國家對鋼結構的使用進(jìn)行一定的限制,形成能用鋼筋混凝土結構,不用鋼結構的設計思想;二是鋼結構原材料中厚板的價(jià)格曾經(jīng)為每噸7000~8000元,導致鋼結構成本過(guò)高;三是我國混凝土產(chǎn)業(yè)發(fā)展時(shí)間較長(cháng),行業(yè)熟悉混凝土生產(chǎn)工藝,因此PC結構能簡(jiǎn)單快速地適應政策對建筑工業(yè)化的要求。
黨的十四大之后,中國鋼鐵工業(yè)進(jìn)入深化內涵式擴大生產(chǎn)階段,這一時(shí)期鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)是著(zhù)力實(shí)施“兩個(gè)轉變”:由長(cháng)期規模擴張為主轉向調整優(yōu)化結構為主;鋼鐵產(chǎn)品由長(cháng)期數量短缺轉向階段性、結構性過(guò)剩,開(kāi)始實(shí)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(shí)現工藝技術(shù)現代化。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)展為推廣鋼結構建筑打下了堅實(shí)的物質(zhì)基礎。
在產(chǎn)量方面,鋼產(chǎn)量由1993年的8954萬(wàn)噸增加到1996年10124萬(wàn)噸,2000年鋼產(chǎn)量達到了12850萬(wàn)噸,截至2018年,中國粗鋼產(chǎn)量已連續22年位居世界第、一,是世界最、大的產(chǎn)鋼國和消費國。
在品種方面,我國生產(chǎn)的成品鋼材涉及的類(lèi)型大約有11類(lèi),其中普通的大、中、小型材、線(xiàn)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構和圍護結構的選用。此外,國內長(cháng)期空缺的H型[13,14,15],從1998年開(kāi)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(wàn)噸。2003年以來(lái)又相繼有重鋼的首條H型鋼生產(chǎn)線(xiàn)也破土動(dòng)工,首鋼也利用外資在咸陽(yáng)建設H型鋼生產(chǎn)線(xiàn)。
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,確保鋼材的供給比較便捷。
隨著(zhù)鋼鐵產(chǎn)量的上升,2019年7月中厚板價(jià)格已下降到每噸4000元以下,鋼結構成本大幅度降低。
近年我國鋼結構產(chǎn)量穩步上升,2016年以來(lái)同比增速均維持在10%以上,但我國鋼構產(chǎn)業(yè)規模與發(fā)達國家相比仍有很大差距:2018年我國鋼結構產(chǎn)量占粗鋼產(chǎn)量比例為7.41%,歐美發(fā)達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)達國家,該比值已經(jīng)超過(guò)了30%。對此,2016年工信部《鋼鐵工業(yè)調整升級規劃(2016-2020年)》提出“力爭將鋼結構用鋼量由5000萬(wàn)噸增加到1億噸以上”的目標。相信未來(lái)在政策支持和鋼鐵行業(yè)不斷發(fā)展的情況下,鋼結構行業(yè)會(huì )有進(jìn)一步的發(fā)展。
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