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葉浩文:一體化建造——建造活動的思維方法和新時代的綠色發展觀

2019年04月12日

打印專業人士:葉浩文   來源:建筑工業化裝配式建筑網(ID:ind-building)

為了讓業內新政策、新理念、新科技、新材料、新產品、新項目、新經驗等創新亮點得到更快更好的傳播和推廣,助推裝配式建筑持續健康發展,本行業平臺去年11月開辟了一個新欄目——《筑說》,欄目以人物對話文字實錄加音頻、視頻、圖片的形式呈現,內容包括專家說、企業說、項目說,迄今已經推送十多期。敬請全國各裝配式建筑示范城市、裝配式建筑產業基地、裝配式建筑示范工程、裝配式建筑科技創新基地踴躍賜稿或提供采訪線索。聯系郵箱[email protected]


本期為大家推介的是:葉浩文:一體化建造——建造活動的思維方法和新時代的綠色發展觀



嘉賓簡介


葉浩文,教授級高工。現任中國建筑股份有限公司副總工程師、中建技術中心首席專家、中建科技集團有限公司董事長。


葉浩文長期圍繞工程實踐中發現的問題,鉆研建筑工程高效施工建造技術、建筑工業化系統理論與關鍵技術,形成了以智能化節能模架系統、高性能混凝土研發制備及超高泵送技術、高效建造工裝研發及配置技術和工程信息全過程共享技術系統為核心的大型復雜工程施工技術體系。尤其是發明的頂模平臺系統,填補了行業空白,引領了全球超高層建筑施工。


其主持完成了廣州東塔(111層)和西塔(103層)、珠海啤酒廠、廣州麥芽廠10余項重大工程的施工;獲國家技術發明二等獎和國家科技進步二等獎各1項(均排名1),獲得魯班獎和詹天佑大獎、LEED金獎等;出版了《廣州周大福金融中心關鍵施工技術》等著作5部;發表論文60余篇,獲得國家授權專利46項,其中授權發明專利14項,是我國超高層施工和裝配式建筑一體化建造領域的著名專家。


生態文明建設是關系人民福祉、關乎民族未來的千年大計。習近平總書記明確提出,生態環境是人類生存和發展的根基,生態環境變化直接影響文明興衰演替。當前,人類面臨生態環境惡化和全球環境治理的重大課題,走綠色發展、低碳循環、可持續發展之路,是人類共同的發展大勢。自黨的十八屆五中全會提出“綠色發展”等五大理念以來,“綠水青山就是金山銀山”的觀念已經深入人心,建設“美麗中國”已成為民族偉大復興中國夢的重要組成部分。形勢表明,在建筑領域大力推行綠色發展方式,既是國家戰略發展要求,也是行業轉型發展需求,更是提升人民群眾居住獲得感的必然選擇。

在我國建筑業轉型發展、建造方式變革的新時期,對建造方式變革有何深入研究和思考?如何破解我國工程建設過程中存在的系統性差、碎片化嚴重的問題?為何提出一體化建造?如何實現一體化建造?帶著業界普遍關心的問題,近日,本網記者專訪了中建科技有限公司董事長葉浩文。以下為文字實錄:


把握新時代發展要求,提出適應現代化發展的建造方式、


記者:當今,在我國建筑業轉型發展、建造方式變革的新時期,您對建造方式變革有何深入研究和思考?撰寫《一體化建造》的初衷是什么?


葉董:我出生在一個建筑世家,是建筑人的后代,從小就愿意跟著父親學做木工,兒時的夢想就是建造高樓。參加工作后,有幸邁進了建筑行業, 從事工程建設事業,圓了自己兒時的夢,一干就將近四十年。本人作為一名工程師,一直堅守在行業的第一線,親身參與建造的高樓已難以計數,最值得驕傲的是主持建造了廣州“西塔”與廣州“東塔”項目,不僅為自己圓了建造摩天大樓的夢,也為親歷建筑業這四十年的改革發展歷程,以及中國建筑業取得的輝煌成就感到由衷的自豪。回首往事,感慨萬千,依然心存夢想。在當今中國建筑業轉型升級、建造方式變革的新時期,我現在的夢想就是要用裝配化、一體化、工業化建造方式來建造一個“未來建筑”,這也是我一直以來深入研究和思考的方向。

我認為,“一體化建造”不僅是建造活動的思維方法,也是新時代的綠色發展觀,它對應著傳統粗放的建造方式,是建造方式的重大變革,也是建筑業向高質量發展的現實要求。目前,我國建筑業還處于“大而不強”,建造方式相對傳統、粗放, 工程建造品質不能滿足人民群眾日益增長的需求,工程組織方式不適應現代化的建造方式,尤其是產業創新發展水平,與供給側結構性改革的總體要求相比,還有較大的差距,制約著建筑業向高質量發展目標邁進。在此大背景下,根據自己的不斷探索和工程實踐,我撰寫了《一體化建造》一書,旨在把握新時代發展要求,提出適應現代化發展的建造方式,期許為推動我國建造技術發展,促進建筑業轉型升級盡綿薄之力。


破解“系統性”與“碎片化”矛盾,

推動建筑業轉型升級和創新發展


記者:當前,我國工程建設過程中存在的系統性差、碎片化嚴重的問題,其原因主要有哪些?如何打破碎片化的管理現狀?


葉董:當前,我國工程建設過程中存在的系統性差、碎片化嚴重的問題,追溯其原因主要有以下方面:


一是,受建國初期學習借鑒“蘇聯經驗”的影響,在管理體制上從建國之初就形成了條塊分割。特別是行業劃分的影響,建材行業與建筑行業管理分離,建筑設計、加工制造、施工建造分屬不同行業,分業管理,造成互相分隔、各自為政。


二是,受我國早期計劃經濟時期政府統一管理的影響,計劃經濟時期建筑工程都是由政府主持建設,統一安排由不同專業公司完成不同階段的任務,由此造成了設計、生產、施工各階段相互脫節,產業鏈在技術和管理上整體上呈現“碎片化”的特征。


三是,受專業分工的影響,建筑、結構、機電設備、裝飾裝修等各專業之間協同不足,設計文件的完成度不高,專業之間錯漏碰缺的問題較為普遍,專業之間缺少系統性、互補性的協同配合。


四是,進入市場經濟以后,受房地產開發快速發展的影響,推出的大量“毛坯房”,導致建筑設計成果也基本是“半成品”,更加拉低了建筑設計的水平,導致建筑功能的不完整和建造過程的殘缺。由于缺少整體的協同優化設計,極大阻礙了建造活動的產業化、社會化和工業化的發展進程。


綜上分析,當前建筑行業發展的主要問題在于“系統性”與“碎片化”的矛盾。我國改革開放已經走過了40年,建筑業的某些系統性管理問題,依然延續著計劃經濟條件下形成的體制機制,這與新時代發展要求極其不相適應,制約了建筑業的轉型升級和創新發展。


由此,我們可以清楚地認識到,當前制約建筑業向高質量發展的關鍵是各種技術要素均處于“碎片化”狀態,缺乏系統性的整合,其發展的核心是如何實現“系統性”問題。因此,要推動建筑業的高質量發展,引領工程建造在綠色發展方向上尋求變革與提升,就必須要打破“碎片化”的管理現狀,我們應將建筑作為一個復雜系統,實行“全系統、全過程、全產業鏈”的協同建造,以達到總體效果最優為目標。要采用系統集成的理論和方法,遵循“系統性”的發展思維,融合設計、生產、裝配、管理及控制等要素手段,從多重維度強化一體化建造具體要求、豐富一體化建造表現內容,才能實現我國建筑工程有高效率、高效益、高質量和高品質。


深刻理解一體化建造的概念和內涵,

學會運用工程建造全過程、全方位、全系統最優化的建造方法



記者:您剛才說過,“一體化建造”不僅是建造活動的思維方法,也是新時代的綠色發展觀,請您詳細介紹一下一體化建造的概念?


葉董:一體化建造是指在房屋建造活動中,建立了以房屋建筑為最終產品的理念,明確了一體化建造的目標,運用系統化思維方法,優化并集成了從設計、采購、制作、施工等各環節的各種要素和需求,通過設計、生產、施工、高效管理和協同配合,實現了工程建設整體效率和效益最大化的建造過程。


一體化建造既包含技術系統的一體化,也包含管理系統的一體化,同時也包含技術與管理一體化的協同和融合。一體化建造充分體現了技術系統的協同性,建造過程的連續性,建造環節的集成化,工程管理的組織化。

從技術系統的一體化層面看,一體化具有系統化、集約化的顯著特征,房屋建筑的主體結構系統、外圍護系統、機電設備系統、裝飾裝修系統通過總體的技術優化,多專業之間的技術協同,并按照一定的技術接口和協同原則進行設計、生產和施工建造。


從工程管理的一體化層面看,一體化管理并不是一般意義上設計、采購、施工環節的簡單疊加,更不是“大包大攬”,而是與技術深度融合的創新性管理,具有獨特的管理內涵。是在新的技術條件下,運用一體化的管理協調和整合能力,對市場資源的掌握,以及對各專業分包企業的管理,并且形成在技術、管理以及組織、協調等各方面形成密切配合、有序實施和高效運營的管理模式。


一體化建造的本質是一種關于建造方式的方法論,該方法論是主要針對傳統、粗放的建造方式提出的,包括生產組織模式、設計技術及方法、建造技術、專業協同、信息技術和集成技術等,涵蓋了建造全過程全方位、系統最優化的解決方法。通過一體化建造方法解決建筑、結構、機電、裝修專業的設計不協同;設計、生產、施工脫節;開發建設碎片化;管理機制條塊分割;建造活動的責權利不明等問題。因此,一體化建造是建筑業向高質量發展的現實要求。


一體化建造建立了工程建造全過程、全方位、全系統最優化的建造方法。覆蓋并適用于與工程建造活動有關的若干概念。從建造環節來看,包括建筑設計、產品采購、加工制造、現場施工和竣工交付運營等部分;從專業分工來看,包括建筑、結構、機電、內裝、造價等專業;從生產關系來看,包括業主、投資者、顧問咨詢、承建商、監管部門等。從廣義上理解一體化建造,應該包括房屋建造全過程的所有內容和要素。從狹義上理解一體化建造,主要圍繞從委托設計到竣工交付的建造全過程的專業分工合作及建造環節的協調配合問題。


記者:一體化建造有何重要內涵,請您再詳細介紹一下?


葉董:一體化建造的本質是一種關于建造方式的方法論,該方法論是主要針對傳統、粗放的建造方式提出的,包括生產組織模式、設計技術及方法、建造技術、專業協同、信息技術和集成技術等,涵蓋了建造全過程全方位、系統最優化的解決方法。通過一體化建造方法解決建筑、結構、機電、裝修專業的設計不協同;設計、生產、施工脫節;開發建設碎片化;管理機制條塊分割;建造活動的責權利不明等問題。因此,一體化建造是建筑業向高質量發展的現實要求。


一體化建造建立了工程建造全過程、全方位、全系統最優化的建造方法。覆蓋并適用于與工程建造活動有關的若干概念。從建造環節來看,包括建筑設計、產品采購、加工制造、現場施工和竣工交付運營等部分;從專業分工來看,包括建筑、結構、機電、內裝、造價等專業;從生產關系來看,包括業主、投資者、顧問咨詢、承建商、監管部門等。從廣義上理解一體化建造,應該包括房屋建造全過程的所有內容和要素。從狹義上理解一體化建造,主要圍繞從委托設計到竣工交付的建造全過程的專業分工合作及建造環節的協調配合問題。


掌握一體化建造的流程和技術方法,

打造高質量的建筑產品



記者:如何按照一定的流程實現一體化建造?實現一體化建造應遵行哪些協同原則?



葉董:流程是一體化建造過程的基礎,房屋建造過程的高效運行需要流程來驅動和協同運營。一體化建造的思維方法,必須要融入到房屋建造活動的全流程,才能發揮其一體化的優勢和作用。一體化建造全流程涉及到產業鏈的不同環節、不同階段,涉及到參與建造活動的不同專業、不同崗位和不同企業。如何建立科學合理的系統流程,實現生產活動的信息高速運轉和有效傳遞,關鍵是“協同”,其核心內容是協同工作流程的建立與管理。


首先,一體化建造全流程協同應該堅持三個統一的原則:統一的技術標準、統一的管理標準和統一的協同工具。其次,要堅持工程建造統籌管理原則,其中包括:工程建造組織化、工程建造系統化和工程建造流程化。




記者:一體化建造有哪些具體的技術方法?如何實現標準化設計?



葉董:一體化建造的技術方法是以設計為核心,通過設計先行和全系統、全過程的設計控制,統籌考慮技術的協同性、管理的系統性、資源的匹配性。這一技術方法集中體現了工業化建造方式,其主要技術方法體現在:標準化設計、工廠化生產、裝配化施工、一體化裝修和信息化管理。


如何實現標準化設計?通過工程實踐和總結提煉,我認為,標準化設計要通過平面標準化設計、立面標準化設計、構配件標準化設計、部品部件標準化設計四個標準化設計來實現。平面標準化設計,是基于有限的單元功能戶型通過協同邊的模數協調組合成平面多樣的戶型平面;立面標準化設計,通過立面元素單元外圍護、陽臺、門窗、色彩、質感、立面凹凸等不同的組合實現立面效果的多樣化;構件標準化設計,在平面標準化和立面標準化設計的基礎上,通過少規格、多組合設計,提出構件一邊不變,另一邊模數化調整的構件尺寸標準化設計,在此基礎上,提出鋼筋直徑、間距標準化合計;部品部件標準化設計,在平面標準化是立面標準化設計基礎上,通過部品部件的模數化協調,模塊化組合,匹配戶型功能單元的標準化。


標準化、通用化、模數化、模塊化是工業化的基礎,在設計過程中,通過建筑模數協調、功能模塊協同、套型模塊組合形成一系列既滿足功能要求,又符合裝配式建筑要求的多樣化建筑產品。




把準信息技術高速發展的脈搏,

推動一體化建造創新發展與信息技術深度融合



記者:在信息技術高速發展的今天,一體化建造的創新發展將何如與信息技術相融合?


葉董:在信息技術高速發展的新時代,一體化建造的創新發展必然要與信息技術深度融合。在設計階段將會充分運用數字化設計技術;在生產階段將會充分運用智能化生產技術;在施工階段將會充分運用智慧化施工技術,實現一體化建造全過程的數字化、智能化和智慧化,從而全面提高工程建造的整體質量、效率和效益。具體說來,可從以下幾個方面進行融合發展。


一是數字化設計技術


建筑領域的數字化設計區別于傳統的手繪設計,是將設計師頭腦中的概念方案通過CAD、BIM等載體轉化為量化的數據參數建立數字模型,由計算機做集中的數據處理支持數據分析、匯總、可視化數據顯示等工作后,準確表達設計各階段的概念模型、方案圖,施工圖以及BIM模型等。


二是智能化生產技術


基于BIM的設計、生產、裝配全過程信息集成和共享。互聯網技術與先進制造技術的深度融合,貫穿于用戶、設計、生產、管理、服務等制造全過程,對所有工廠生產的建筑部品部件及設備進行管控的生產信息系統,實現工廠生產排產、物料采購、生產控制、構件查詢、構件庫存和運輸的信息化管理,實現生產全過程的成本、進度、合同、物料等各業務信息化管控,提高信息化應用水平,提高建造效率和效益。


三是智慧化施工技術


智慧化施工是指應用BIM、物聯網、大數據、人工智能、移動通訊、云計算及虛擬現實等信息技術與機器人等相關智能設備,實現工程施工可視化智能管理。


現場裝配階段是裝配式建筑全生命期中建筑實體從無到有的過程,是以進度計劃為主線,以BIM模型為載體,通過現場裝配信息同設計信息和生產信息充分共享與集成,將現場裝配和虛擬裝配有效結合,實現項目進度、成本、施工平面、施工方案、質量、安全等方面的數字化、精細化和可視化管理,減少后續實施階段的洽商和返工,從而提高工程建造的裝配效率、質量和管理水平。


四是智慧建造平臺


智慧建造平臺,是應用BIM技術支撐工業化建造全產業鏈信息貫通、信息共享、協同工作,融合BIM與ERP相結合的信息化技術,利用云計算 、物聯網、人工智能等技術,建立一體化的數字管理平臺,將設計、生產、施工的需求和建筑、結構、機電、內裝各專業的設計成果集成到一個統一的建筑信息模型系統之中,系統建立了模塊化的構件庫、部品庫和資源庫等,實現了各參與方基于同一平臺在設計階段提前參與決策、工作過程實時協同、構件及部品的屬性信息適時交互修改等功能,實現工業化建筑全產業鏈的數據獲取、數據分析與數據應用。


找準一體化建造與EPC工程總承包模式的契合點,

提高工程管理的效率與效益


記者:為什么說EPC工程總承包模式是實現一體化建造的必然選擇,其必要性體現在哪些方面?


葉董:不言而喻,一體化建造的發展理念與EPC工程總承包管理模式相契合。EPC工程總承包模式能夠有效解決設計、生產、施工脫節、產業鏈不完善、信息化程度低、組織管理不協同等問題。EPC工程總承包模式是實現一體化建造的必然選擇。


首先,EPC工程總承包模式有利于實現工程建設的高度組織化。工程建設采用EPC工程總承包模式管理,業主只需表明投資意圖,完成項目的方案設計、功能策劃等,之后的工作全部交由總承包完成。從設計階段,總承包單位就開始介入,全面統籌設計、生產、采購和裝配施工,有利于實現設計與構件生產和裝配施工的深度交叉和融合,實現設計—生產—施工—運營全過程統一管理,實現工程建設的高度組織化,有效保障工程項目的高效精益建造。借助BIM技術,全面考慮設計、制造、裝配的系統性和完整性,真正實現“設計、生產、裝配的一體化”,發揮裝配式建筑的優勢。


其次,EPC工程總承包模式有助于消解裝配式建筑的增量成本。裝配式建筑在推進過程中存在的突出問題之一就是PC構件增量成本問題,在EPC工程總承包管理模式下,總承包商作為項目的主導者,從全局進行管理,設計、生產、施工、采購幾個環節深度交叉和融合,在設計階段確定構件部品、物料,然后進行規模化的集中采購,減少項目整體采購成本。在總承包商的統一管理下,各參與方將目標統一到項目整體目標,以項目整體目標最低為標準,全過程優化配置使用資源,統籌各專業和各參與方信息溝通與協調,減少工作界面,降低建造成本。


再次,EPC工程總承包模式有利于縮短建造工期。在EPC工程總承包模式下,對工程項目進行整體設計,在設計階段制定生產、采購、施工方案,有利于各階段合理交叉,縮短工期。還能夠保證工廠制造和現場裝配式技術的協調,以及構件產出與現場需求相吻合,縮短整體工期。借助BIM技術,總承包商統籌管理,各參與方、各專業信息能夠及時交互與共享,提高效率,減少誤差,避免了溝通不暢,減少了溝通協調時間,從而縮短了工期。


四是,EPC工程總承包模式能夠整合全產業鏈資源,發揮全產業鏈優勢。裝配式建筑項目應用傳統項目管理模式突出問題之一就是設計、生產、施工脫節,產業鏈不完善,而EPC工程總承包模式整合了全產業鏈上的資源,利用信息技術實現了咨詢規劃、設計、生產、裝配施工、管理的全產業鏈閉合,發揮了最大效率和效益。


最后,EPC工程總承包模式有利于發揮管理的效率和效益。發展裝配式建筑有兩個核心要素:技術創新和管理創新,現階段裝配式建筑項目運用新的技術成果時仍采用傳統粗放的管理模式,項目的總體質量和效益達不到預期的效果,應用EPC工程總承包模式能夠解決管理中的問題,解決層層分包、設計與施工脫節等問題,充分發揮管理的效率與效益。


運用一體化建造的理念、技術和創新,

不斷推動工程建設成功實踐



記者:一體化建造有哪些成功實踐案例?請舉例說明。


葉董:通過工程實踐,我們運用一體化建造的理念、技術和創新,實施了一些典型工程項目。例如:



深圳裕璟幸福家園工程項目就是依據國標《裝配式混凝土結構技術規程》(JGJ1-2014)的相關規定,結合國內成熟的產業化設計施工經驗,將預制裝配式剪力墻結構體系應用于該項目,同時采用預制樓梯、樓板、陽臺等構件,內隔墻采用輕質混凝土條板。預制外墻的采用,實現了無外架施工。現澆部分,采用鋁模施工,施工精度高,墻面質量好。按照鋁模板施工、免抹灰輕質隔墻板、裝配式樓梯間、裝配式管井等幾大優化原則,本工程在不改變方案及初步設計建筑功能的前提下,盡可能維持原結構布置體系,通過對部分剪力墻進行適當增減、變化,減少了主次梁搭接、實現了大開間大跨度板,同時部分位置外墻實現了標準化設計。



山東建筑大學教學實驗綜合樓是國內第一個裝配式鋼結構被動式(近)零能耗綠色建筑,被評為山東省科技示范工程、住建部科技示范工程和中美清潔能源示范項目,引領了國內被動式鋼結構裝配式建筑發展方向。該項目采用鋼框架結構外掛蒸壓加氣混凝土墻板的整體裝配式形式,項目遵循被動式超低能耗建筑的基本原則,采用了高隔熱保溫的圍護結構體系、無熱橋處理技術、氣密性保證技術、高效新風系統、室內舒適性控制技術、溫度濕度獨立控制技術等關鍵技術。



廣州國際金融中心(廣州西塔)工程量巨大、工期非常緊張、場地非常狹小、施工難度大、專業分包多,總承包協調管理難度大,基于上述特點,項目團隊結合BIM技術開發了符合工程特點的全新BIM綜合技術應用管理體系,取得了顯著效果。通過工業化施工,不僅順利按期完成了工程任務,而且工程質量也達到了較高的水準。主要包括工廠化加工現場組裝的集成裝配式裝飾施工,有效減少了現場作業量,減少施工工序,提高施工工效,減少現場施工工人和材料運輸量,縮短施工工期;利用裝飾材料構件的加工組裝能力和加工精度,讓計算機控制的專用機器設備來完成大量的、重復的、高精度的加工,通過人來設計和指揮生產,來整合各種繁多、復雜的材料精細化加工生產,成功將C100高性能混凝土成功泵送至400m以上;榮獲“魯班獎”、“詹天佑獎”、中建總公司“科學技術獎一等獎”;2009年通過鑒定總體達到“國際領先水平”;以該項目為主要支撐的《超高層智能化整體頂升工作平臺及模架體系》榮獲2011年國家技術發明獎二等獎。


(責任編輯:何雯麗)


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[責任編輯:Susan]

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