“火神山速度”背后的2万亿市场
2020-02-12 17:28

“火神山速度”背后的2万亿市场

本文来自微信公众号:甲子光年(ID:jazzyear),作者:刘景丰,编辑:火柴Q


基建狂魔的新手段。


火神山医院再一次刷新了人们的认知:10天真能建好一座医院。


就连从事土木建筑多年的中建三局三公司项目经理方翔面对媒体时也连称:“按照常规流程,3万多平方米建筑量的项目,至少要2年。紧急状态搭建临时性建筑都需要1个月,更何况是新建一座传染病医院?”


但这不是中国基建第一次刷新人们的认知了。


2003年“非典”疫情肆虐,急切需要一家专门收治SARS患者的医院。仅用7天,小汤山医院便在仓促中建成。


然而这一次,建设火神山医院的困难要比小汤山医院多得多,适逢大量工人春节假期返乡,“别说原材料采购、物流运输,就连工地上吃喝拉撒,这些后勤都难以保障”。武汉市城建局一工作人员说。


即使这样,火神山医院还是像从地里蹿出来一样:一天内平整好5万平方米场地;三天内拿到施工图,并建起第一间样板房;第五天集装箱板房陆续到场,并建起1栋双层病房区钢结构;第八天则完成了基础混凝土浇筑、住院楼数百套集装箱板房吊装,配套设施也搭建过半;又用了一天完成室内基础设施、医疗配套设施的安装。第十天,一个容纳1000张床位的医院交付了。


“速度的背后,是我国建造技术的创新。”中建三局一公司党委书记吴红涛说,火神山和雷神山两座医院的建设,均采用了行业最前沿的装配式建筑技术,最大限度地采用拼装式工业化成品,同时,在外部拼接后进行整体吊装,将现场施工和整体吊装穿插进行,大幅减少现场作业的工作量和时间,实现了效率最大化


实际上,装配式建筑在我国已有数十年历史,随着人口红利见顶,装配式建筑也迎来新机遇。据第三方机构预测,2020年我国装配式建筑的市场规模有望超过2万亿元。


本文,我们将带你解开装配式建筑技术背后的魔力,以及科技为当下建筑行业带来的新变局。


相比工地内的热火朝天,工地之外的供应接力赛才是工程最坚实的推力。


1.供应商撑起的装配式速度


1月23日,武汉宣布“封城”的当天下午,武汉市城建局紧急召集中建三局等单位,要求其参照2003年抗击非典期间北京小汤山医院模式,在武汉职工疗养院建设一座专门收治新型冠状肺炎患者的医院——武汉蔡甸火神山医院。


这座医院的工期只有10天,但其建筑面积超过3万平方米,建成后要容纳1000张床位,这对项目组、工程队来说是一个不小的挑战。


不过,此时所有建设人员没有退路。


就在他们往工地赶的时候,一场几乎来自全国各地的接力行动也徐徐上演。


甚至工人还没到达工地,远在北京的中国中元国际工程有限公司就找出当年小汤山医院的施工图纸传到武汉,并连夜设计施工图;23日当晚,徐工机械、三一重工的挖掘机等工程机械也赶到了施工现场。


此后,接连多批挖掘机、推土机、搅拌机、吊车等工程机械源源不断赶到火神山医院建设工地。这些机械,在两天之内平整好了5万平方米的土地,并在第三天建起第一间样板房。


从事后的建设进度图来看,蹭蹭盖起的医院楼房的确让人震撼,但更重要的事则发生在工地之外:


按照工期,1月27日首批箱式集装箱板房要进入工地开始吊装搭建。为了不延误工期,1月24日,河北文安县的多家装配式集成房屋生产厂家就开始复工了。


河北文安装配式集成房屋生产厂家在为火神山医院调配板房材料


这种装配式集成房屋又叫箱板房,采用模数化设计、工厂化生产,以箱体为基本单元,可单独使用,也可通过水平及竖直方向的不同组合形成宽敞的使用空间,竖直方向可以叠层,室内门窗、开关、电源等在出厂时已全部配齐。


这便极大减少了工地现场的工作量。在火神山医院建设中,从首批箱式集装箱板房开始吊装,到数百套箱式集装箱板房完成吊装,仅用了5天。


医院的污水处理是重中之重。1月24日除夕当天,新希望集团旗下的兴源环境科技股份有限公司就接到了参建武汉火神山医院污水处理系统的任务。随后,兴源环境承建火神山医院污水处理项目并任工程总集成,银江环保负责环保装备。6天后的1月30日,火神山医院的污水处理设备吊装完成。


火神山医院项目的部分复合板材则来自杭州振森钢构集团。1月25日大年初一,振森钢构集团总经理尹振伟接到了火神山医院施工方的订单,5天内提供3万平方米的A级防火复合板材。为了赶工期,公司当天便召回员工开工加班。第二天,2.3万平方米的板材便被运往火神山医院工地。


医院房屋的主体结构,更是需要大量的钢材。1月26日下午4时,湖北中拓收到湖北省金属材料有限公司关于供应武汉火神山医院项目240吨钢材的任务。5个小时后,物料被送往火神山医院工地。


而装配式建筑中常用的胶粘剂则由回天新材提供,这些粘合剂被用于活动板房单元和其他材料的结构粘接和防水密封。


还有消息称,数字建筑平台服务商广联达,联合了80家建材供应商向火神山医院项目捐赠了包括瓷砖、涂料、防水、风机、管材、电缆、净水器、消防设施、医用材料等15种器材。


而除此之外,据我们不完全统计,火神山医院、雷神山医院的建材供应商还有20余家。


这意味着,火神山医院、雷神山医院的顺利完工,其建设参与的建材供应商要超过100家。



在谈到两座医院的建设速度时,中建三局一公司党委书记吴红涛称,这得益于实施的装配式建筑技术


通俗理解,装配式建筑就是像“搭积木”一样建房子,把高空作业放到地面上做,把室外做的放到厂房里做,把人工做的让机器来完成。传统建筑需要在现场绑扎焊接,装配式建筑则是在工厂里通过机械设备一次性成型。


2.工业化改变建筑方式


严格意义上,是第二次工业革命催生了装配式建筑,英国建筑工程奇迹的伦敦水晶宫(后毁于一场大火)就是当时装配式建筑的代表之作。


19世纪中期,工业强国英国决定在1851年5月举办一场万国工业博览会(第一届世博会)。但博览会举办的前一年,仍未能确定场馆设计。


最后的关头,温室设计师约瑟夫·帕克斯顿用9天设计出了一个用木头、铁框架和玻璃建造的场馆。


伦敦水晶宫外貌


结果这一方案博得皇家委员会的青睐。“水晶宫”长度达564米(折合1851英尺,用以象征1851年建造),宽度为124.4米,面积达7.4万平方米。场馆外形呈阶梯形长方体,各面只显出铁架与玻璃,没有任何多余的装饰,完全体现了工业生产的机械特色。


建成后的“水晶宫”是世界第一座大型装配式建筑,甚至被评为十九世纪英国建筑工程的奇迹。


让人惊叹的是,这样一座大型建筑,工期竟然不足9个月。


当年的这番“英国速度”,得益于英国的标准化工业大生产。比如,当时能生产的最大面积的玻璃是25厘米×120厘米,所以水晶宫铁框做成的窗格,都适配这个尺寸或等比例缩放的尺寸。这种模块化的建筑设计,大大降低了建造成本和安装时间。


而装配式建筑真正迎来发展,则是在上世纪50年代。


二战后,欧洲国家、日本等房屋损毁严重,迫切需要解决大量居民的住宅问题。而制造成本低、建设周期短的装配式建筑迎合了这种刚需。


与此同时,第三次工业革命(科技革命)兴起,机械化、自动化生产线成为工业主流,这为装配式建筑的发展提供了良好的经济和技术条件,原本在建筑工地砖砌的墙面可以提前放到工厂中预制,装配式建筑的标准化、模块化理念开始形成,装配式建筑的发展具备了市场化基础。


迫切需要兴建住宅的日本,在1969年制定了《推动住宅产业标准化五年计划》,随后开展对材料、设备、制品标准、住宅性能标准、结构材料安全标准等方面的调查研究,并加强住宅产品的标准化。


到70年代,日本住宅的部件尺寸和功能标准开始有固定的体系。只要厂家按照标准生产出来的构配件,在装配建筑物都是通用的。为此,日本创立了优良住宅部品认定制度,这一制度对住宅部品的质量、安全性、耐久性等诸多内容进行综合审查。


经过几十年的发展,日本住宅生产已经完全可以做到“如同生产汽车一样生产房屋”。固化产品标准、机器生产大量部件,细化建筑过程等,使得日本成为住宅装配化的标志性国家。


如今,日本每年新建低层住宅20万幢左右,建筑面积约300万㎡,大都是轻钢结构装配式住宅,其装配式建筑渗透率甚至已接近90%。


在一栋栋快速拔地而起的房屋之外,更重要的是,这个领域的先行国家积累了一系列的行业标准和体系。


经过数十年的发展,工业化程度高的发达国家均开发出各类装配式建筑专用体系,如英国L板体系、法国预应力装配框架体系、德国预制空心模板墙体系、美国预制装配停车楼体系、日本多层装配式集合住宅体系等。


到2017年,美国、法国、新加坡等国家的装配式建筑渗透率已达到或超过70%。对比之下,2017年中国装配式建筑的渗透率仅8.4%,差距十分悬殊。


其实说起来,中国的装配式建筑起步并不晚。


20世纪50年代,我国在“一五”计划中便提出借鉴苏联及东欧各国经验,在国内推行标准化、工厂化、机械化的预制构件和装配式建筑。


甚至在1959年,中国便建立了第一座现代意义上的装配式建筑——北京民族饭店,其首次采用预制装配式框架。


北京民族饭店


紧接着,1964年北京民航大厦的建立,成为国内最早的装配整体式钢筋混凝土框架结构建筑。


此后,“内浇外挂”大模板体系、模块化钢结构建筑等相继出现,逐渐形成一系列装配式混凝土建筑体系。到20世纪80年代初,得益于人们居住需求的快速释放,装配式混凝土建筑的应用进入全盛时期。


尽管工业生产促使装配式建筑体系趋于完善,但大部分设计和建造都相对比较粗糙。一些装配式建筑的立墙在使用后便出现开裂、缝合不牢的情况;此外由于早期装配式建筑缺乏抗震设计,唐山大地震后,大量预制装配房屋损毁严重。


20世纪80年代后期,国内装配式混凝土建筑逐渐被现浇混凝土建筑体系取代,装配式建筑的发展长期处于停滞状态


3.装配式建筑下的中国难题


2013年,住建部印发《“十二五”绿色建筑和绿色生态区域发展规划》,时隔十余年后,明确提出要我国要加快形成装配式混凝土、钢结构等工业化建筑体系。


2016年国务院《关于大力发展装配式建筑的指导意见》提出“力争用10年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%”。


2017住建部进一步明确装配式建筑的发展规划:到2020年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达10%以上。


一时间,装配式建筑又走上快车道。一组当时的数据展示了装配式建筑的热潮:2011年到2017年,我国装配式建筑市场规模从43.2亿元增长至462.3亿元,市场规模同比增幅高达970.14%,复合增长率达到35%左右。


根据前瞻产业研究院发布的《2018-2023年中国装配式建筑行业市场前瞻与投资规划深度分析报告》预计,按照上述方案对“2020年装配式建筑占新建建筑面积比例达15%以上”的要求测算,2020年装配式建筑面积有望超过80000万平方米,以每平米2500元测算,市场规模将超过2万亿元。


这一次,装配式建筑被寄予厚望。


建筑工地的污染几乎人所共知,工地扬尘、建筑垃圾等是每个城市在建设阶段带来大量污染的源头之一。而装配式建筑技术,把工地建造部品件的工序搬到了工厂,这就大大减轻了扬尘污染,还能减少70%~80%的建筑垃圾。


此外,装配式建筑一个较突出的优势,便是大大缩短建设周期。一般而言,相对于传统现浇建筑,装配式建筑可缩短施工周期25%~30%,节水50%~60%,节约木材约80%,降低施工能耗约20%。


另一个现实的问题,中国的劳动力正在减少,成本也不断上升。


起步并不晚的中国装配式建筑没有获得长足发展,还有另外一个问题——改革开放释放了大量劳动力,尤其在1984年国家“允许集体和个人兴办建筑业”和“民工可以进城”后,大量廉价劳动力涌向建筑行业,密集的劳动力弥补了建筑技术的改进需求。


在上世纪80年代,深圳国贸大厦曾造就了“深圳速度”。这座53层的大楼,最快的时候,仅用3天便盖好一层,中央电视台的《新闻联播》在当时报道深圳时最常出现的画面就是这座中国第一高楼。从那时起,“深圳速度”就在全国传开了。


之所以取得这样的速度,一是建设大楼成功运用了滑模工艺,二是强大的“人力”堆出来。据称当时为了建设这栋大楼,建设方中建三局从武汉和荆州地区挑选了1000多名熟练工人。


翻看中国建筑行业劳动力数量,此前40年中国的建筑行业从业人员一直在上涨,如今建筑行业从业人员已达5500万人。但随着老龄化到来以及人口红利见顶,上涨趋势越来越缓;而相比之下,中国建筑行业的人力成本则不断上升,甚至上升的趋势越来越快。



当然,如今在建筑行业,也会达到5天一层、甚至3天一层的盖楼速度,但这样的速度主要依赖机械化工艺,与以前主要依靠人力有较大区别。


“现在到任何一个建筑工地,你就会看到,工地上几乎是清一色的中老年建筑工人。”武汉某工程负责人苏青对我们称。


“我们工地上的建筑工人,平均年龄接近50岁,基本上没有年轻人。仅有的几名年轻人,要么是管理人员,要么是懂机械技术的人员。” 苏青说。


而这种现象,不是个例。据统计我国建筑业企业管理型人员的平均年龄在47到48岁之间,并呈现逐年递增的趋势,这远远超过了一个企业管理层年龄的平均值。


未来随着老龄化加剧,这个问题会越来越突出。“十年后,当现在的工人都老了,年轻人接不上,怎么办?这个问题很现实,所以建筑行业必须要走装配化。”武汉某工程负责人苏青说。


但目前,装配化并不像想象中那般被接受。


一名曾负责某装配式项目的负责人告诉我们,目前国内的装配式建筑也只是处于起步阶段。“我们做的装配式建筑项目,主要是政府工程,比如安置房、医院、学校等。”


实际上,除了政策鼓励外,地方政府还会强制要求某些项目中装配式建筑要达到一定比率。2019年,南京大多数土拍基本都要求拿地房企装配式建筑面积达到100%。


“如果在自愿选择的情况下,我会选择浇筑式施工。”上述项目负责人称。


他称,装配式建筑目前在国内很难大规模普及,其中一个原因是设备的制约。施工吊车有承重限制,而由混凝土预制的墙面容易超过塔吊承重。另一个原因,则是国内装配式建筑的预制墙缺少统一规格,墙面厚度、长宽都存在差异,这就为后期装配带来很多问题。


而且,国内装配式建筑的配件生产并没有大规模走上机械化,仍然需要大量人工,这导致建造成本要高于传统现场浇筑方式。


“我曾经做过的一个装配式安置房项目,一面预制墙的成本高达2000元,而同样一面传统砖砌墙的成本也就600多元,差距相当大。”上述项目施工负责人称。


不仅建筑施工人员不待见,就连购房者也对装配式建筑心存疑虑。“一听到装配式建筑,我的第一印象就是简易房、安置房,粗糙、漏水、质量差。如果买楼,我肯定选传统现浇筑的楼房。”一位朋友告诉我们。


仅以这次广受关注的武汉两座医院为例,火神山医院采用的是集装箱房,而雷神山医院为钢架临时建筑。疫情过后两所医院是否继续保留使用,还有待疫情过后再予研究决定。


而17年前的小汤山医院,在使用之后被拆除。


在2019年7月的一场湖北省房地产行业装配式发展研讨会上,参会专家总结了装配式建筑难普及的四大问题:产业上游各个环节单打独斗,集成效益难发挥;设计集成度低;整体工程成本较高;缺乏行业标准,社会认可度不高。


4.建筑数字化的新机遇


目前的焦点,已经不是装配式建筑是否可行,而是如何让装配式建筑可行


就在火神山医院完工之后,中国工业互联网赋能平台树根互联展现了一组建筑机械在现场作业的数据,从另一个视角看工程进展:


1月24日,火神山医院动工开建,现场集结约200台挖掘机进场作业,挖掘机作业时长一天内激增11倍,开始配合压路机、推土车进行土地平整等工作;


26日,大部分土地平整工作基本完成,地下管网、HDPE(高密度聚乙烯)膜铺设全面启动,混凝土泵车开始陆续进场,同时起重机作业数据出现,开始配合现场管道铺设、集装箱板房材料进场等工作;


28日,挖掘机作业数据第一次达到峰值,较前后两天时长高出30%;此外,搅拌车、起重机等设备作业数据迅速上升,其中搅拌车工时增长了近50倍;混凝土泵车的数据也从无到有,显示出现场在地基工作的同时,开始启动混凝土浇筑;


29日,混凝土泵车与搅拌车作业数据均达到峰值,起重机作业数据较前一日增长近4倍,从较低水平激增至10小时以上,正式进入吊装阶段;


此后,起重机的作业时长持续处于高位,至2月2号才回落,现场1000个床位安装总耗时约5天,平均每天可完成200个床位安装;


30日,每台挖机有效作业时长达13.3小时,高出前后两天的时长30%,同时搅拌车的数据在1月31日达到顶峰,数据上亦可推断出,现场或在原计划上对施工面积进行了扩建,或施工阶段为分两次完成。


这些数据,全部来自于现场作业的三一重工的联网机械。传统的建筑在工业互联网之下,也开始走向数字化。


相比传统经验式管理,这样的数据,更直观表现出工程进度、作业变化,甚至在机械调度方面也会更精准。


一位接近三一重工的人士告诉我们,2008年,该企业便开始工业互联网应用;2013年,开始流程信息化。这意味着,嵌入施工现场的摄像头、传感器和执行器将收集关于机械、工人和材料的实时数据。


收集的数据信息,可以让利益相关者了解施工中的建筑工程的状态。借助物联网设备,建筑公司可以对燃料消耗、可用资源和工人行为进行积极监控。此外,物联网设备也有助于安全管理人员监控资产,实时检查机器运行和维护状态。


最传统的建筑行业,也开始走上数字化。


技术的进步开始消除装配式技术普及的障碍,尤其是涉及不灵活性的方面。数字工具,比如建筑信息模型(BIM),可以将预制构件更轻松地装配成传统建筑,并建立更精细和灵活的预制构件系统,实现建筑信息的收集、传递、反馈以及三维动态的可视化管理。


此外,数字生产方法的进步,比如机器人技术和3D打印技术,也可以把理想中的“批量定制”变成现实。


中国建筑业协会会长、住建部原总工程师王铁宏表示,建筑业科技跨越主线,核心是数字技术对建筑业发展的深刻广泛影响。“很多建筑业大企业的主要负责同志充分重视该领域科技创新发展,率先在项目管理、企业管理中综合应用BIM(建筑信息模型)以及云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能以及3D打印、VR/AR、数字孪生、区块链等数字技术。这是中国建筑业可以实现与一些发达国家建筑业并驾齐驱的途径,很有可能是中国建筑业弯道超车、引领世界建筑业发展方向的领域。”


愿望很美好,但这条路,并不容易——疫情的极端情况下,装配式建筑人工相对少、速度快的优势被放大;但当我们逐渐回到正常经济轨道,真正能下决心大力投资当下并不受青睐的“装配式未来”的建筑企业,可能并不是市场的大多数。


但“改朝换代”的机会向来只属于少数人。装配式建筑渗透率从不足10%(中国当前水平)到70%(国际发达水平)的跨越,将利好一批抓住未来的企业,同时深刻改变中国“基建狂魔”的基本面:


大力、人多可以出奇迹,而科技手段则更接近奇迹本身。


本文来自微信公众号:甲子光年(ID:jazzyear),作者:刘景丰,编辑:火柴Q

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