装配式建筑因其具有环保节能、节约劳动力、建造速度快等特点而成为国家鼓励推广的现代工业化生产方式。近年来,中央和各省市地方政府密集出台装配式建筑相关政策,并对装配式建筑发展提出了明确要求。住建部于2017年3月发布《“十三五”装配式建筑行动方案》,要求到2020年全国装配式建筑占新建建筑比例达到15%以上。

但是,装配式建筑在我国的发展还处于一个较低的水平,一系列复杂的因素制约了装配式建筑在我国的推广。究竟是哪些因素在制约其发展,国内一些学者开展了相关研究。李朔从技术、材料、生产过程、政策法规等方面对沈阳市装配式建筑所面临的形式进行分析最终确定了主要制约因素。梅彬从成本、技术、政策以及市场四个方面分析装配式建筑发展的制约因素。范云翠运用PEST分析法从经济、政治、社会、技术等角度对我国装配式建筑发展的制约因素进行了综合分析并提出宏观对策建议。这些研究取得了有益的成果,但相关研究尚需广泛深入地持续开展下去。

本文通过文献分析初步选定装配式建筑发展制约因素指标,基于对制约因素的问卷调查结果,用主成分分析法提取出关键制约因素,在此基础上提出推进装配式建筑发展的对策建议。

笔者查阅了装配式建筑制约因素分析的相关文献,主要包括市场、政策、经济、技术等多个方面,宏观微观、内部外部等都有涉及。在综合这些文献的基础之上,对装配式发展的制约因素进行了系统地归纳。根据整理出的装配式建筑发展制约因素,并经过与中建东北设计院、万科集团、亚泰集团等企业装配式建筑相关从业人员访谈,建立了包含市场因素等6个一级指标和36个二级指标的制约装配式建筑发展的影响因素指标体系。考虑到调研的主要区域东北三省大部分处于严寒地区,天津和大连处于寒冷地区,本研究欲同时探究气候条件是否会制约装配式建筑的发展,因此加入了2个相关的二级指标,具体如下:

(1)市场环境:指影响产品和销售的外部因素,包括政治环境、经济环境、法律环境、技术环境、市场社会文化环境、市场自然地理环境、市场竞争环境等。本次调查中市场环境制约因素二级指标选择了各参与方的沟通障碍;缺乏施工管理经验丰富的承包商;北方严寒地区与南方地区气候存在差异;客户接受程度低;对传统现浇作业方式的依赖,缺乏转型积极性;行业内和市场缺乏对现阶段装配式建筑的足够认识。

(2)产业组织:指同一产业内企业之间的组织或者市场关系。调查问卷中产业组织制约因素二级指标包括供选择的预制构件厂和产品种类较为匮乏;产业链缺乏整合;预制构件特殊的储存要求;组织形式不配套;工程总承包发展缓慢;预制构件厂的管理体系不完善。

(3)经济成本:指为了兴建和经营某一项目而付出的经济代价,即所投入的全部物质资源。装配式建筑成本主要由设计成本、工艺成本、税收成本、物流成本、人才培养成本和设备成本等构成。本文中发展装配式建筑在经济成本方面遇到的制约因素二级指标包括未形成规模效应带来的高成本问题;科研投入不足;前期投入巨大;经济发展水平;配套的融资体系不健,资金使用成本高。

(4)政策法规:指政府主管部门关于装配式建筑的相关政策和法律规定。本次调查中选定的政策法规方面制约因素二级指标包括政府扶持、激励措施不足;监管机制不健全;部品认证体系不完善;配套的建设法规待完善;缺乏预制构件的行业标准和设计规范。

(5)人才因素:人才泛指各行各业中的领军人物,这里指具有装配式建筑专业知识和专门技能的人。本次调查中,人才方面的制约因素二级指标包括人才和产业队伍紧缺;产业工人培训问题;自主研发机构和人员匮乏;缺乏经验丰富的装配现场技术人员。

(6)技术体系:指社会中各种技术之间相互作用、相互联系、按一定目的、一定结构方式组成的技术整体。装配式建筑技术体系是包括围护、结构、内装、机电四大部分的设计技术体系和生产运输技术、施工安装技术等内容的复杂技术体系,对装配式建筑的发展具有至关重要的作用。调查问卷涉及的技术体系制约因素二级指标较多,包括建筑全装修水平有待提高;设计阶段的长时间投入;预制构件的生产和施工现场机械设备不够先进;构件预制缺乏制造和测试技术;技术体系不成熟;BIM技术应用程度不够;模数体系不完善;关键环节质量控制问题;部品部件标准化、集成化程度低;北方寒地冬季温度较低,建筑保温性能不够。

本次调查采用标准化的调查问卷形式,以李克特量表法作为调查手段,包括设计问卷、生产问卷、发放问卷、问卷结果分析四个阶段,问卷是以纸质的模式进行填写再汇总到分析统计数据库中。问卷由两部分内容构成:(1)填写问卷人员的基本信息,包括共7个问题:受访者单位类型、受访者所在地区、受访者年龄段、学历水平、对装配式建筑的了解程度等。(2)装配式建筑主要影响因素重要性文件调查表的测量量表。以李克特量五点表的形式制作,其中5分表示影响因素的重要性为非常重要,1分为非常不重要,从5到1重要性程度逐渐递减。

采取纸质问卷调查和电子问卷发放调查方式,调查时间是2019年5月至10月,受访者为以辽宁省沈阳市为主的建筑行业有关部门、单位企业及高校,部分来自辽宁大连市和吉林省、黑龙江省,少数来自天津市。共发放问卷250份,回收问卷230份,有效问卷209份,其中来自建设单位和构件供应商的各占20%和15%,来自设计单位、施工单位和研究院所的问卷占比同为14%,来自高校和政府相关管理机构的分别占12%和11%。本次调查问卷共有有效数据209×36个,根据信度检验公式,将装配式建筑发展制约因素原始数据录入分析软件SPSS22.0,运用Cronbach’s α系数检验法确定可信度为0.825,根据上述参考范围来看,本次问卷调查结果的信度很高。

本节通过KMO检验和Bartlett球度检验来对调查数据的科学性、有效性和适用性进行检验,在此基础上,按照协方差矩阵特征值大于1的原则提取主成分,并进行装配式建筑发展制约因素分析。

上文通过问卷调查掌握了制约装配式建筑发展因素的第一手资料数据,下面对收集到的数据用主成分分析法进行关键因素提取。需要对原始数据进行科学有效的检验,确保各个指标不会受到数据缺失和大量重复等的不良影响。KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)检验通过比较各变量间简单相关系数和偏相关系数的大小判断变量间的相关性,KMO值越接近于1,意味着变量间的相关性越强,越适合采用主成分分析法来进行统计分析。Bartlett’s球型检验(Barlett Test of Sphericity)用于检验相关阵是否是单位阵,即各变量是否独立。根据检验标准,设定KMO值检验合格标准为0.834,大于0.7。将上述制约因素原始变量数据通过SPSS22.0进行分析,得出表1所示结果。

原始变量数据的KMO值为0.834大于0.7,说明各变量之间存在很强的关联性关系,并且Bartlett球度检验值p为0.00,说明单位矩阵之间具有明显的差异。结论:装配式建筑问卷调查数据可以进行主成分分析。

主成分分析是希望用尽量少的主要公共因子包含原始变量尽可能多的信息,求解主成分数量一般遵循以下的原则:累积方差贡献率达到85%以上对应的变量作为主成分,或者协方差矩阵特征值大于1的变量作为主成分,三是从特征值的变化趋势(碎石图)走向来判断。本文设定特征值大于1的为主成分。利用SPSS22.0软件进行操作,得到变量总方差解释表,如表2所示。

从表2中可以看出,前6个主成分的特征值都大于1,则提取到6个主成分。主成分的次序代表解释原始变量信息的重要程度,根据表2中的初始值贡献率倒序排列。

根据每个主成分线中对应的原始变量系数从大到小排列,从中找到对每个主成分结果影响比较大的初始变量(关键制约因素)保留下来。对第一个主成分影响比较大的几个关键制约因素“部品部件标准化,集成化程度低”、“模数体系不完善”、“技术体系不成熟”、“关键环节质量控制问题”可以归结为技术因素。以此类推,其他几个主成分依据关键制约因素内容可分别可归结为市场环境因素、产业组织因素等,每个主成分所包含的关键制约因素原始变量编号及对应系数归纳如表3所示。对应系数是指主成分表达为原始变量的线性组合后,各个原始变量对应的系数值。

根据以上分析结果,装配式建筑发展关键制约因素根据其重要性程度从大到小依次归纳为六大类:技术因素、市场环境因素、产业组织因素、成本因素、政策因素、人才因素。其中技术因素、市场环境因素、产业组织因素、成本因素是制约装配式建筑发展的最主要方面,政策和人才因素的制约作用同样不可小觑。发展装配式建筑应着重从以上方面入手,针对六大类别制约因素采取有效措施寻求突破。

根据调查和分析结果,技术体系存在的一系列问题是制约装配式建筑发展的首要原因,建议在以下方面进行改进和完善:进一步完善模数体系和模数制度,推动模数协调;加强标准化和集成化设计,结合当前市场需求和产品定位建立预制构件标准化构件库,形成标准化管理效应;目前装配式建筑结构系统设计都是按照“等同现浇”理论进行的,并没有推出基于装配式建筑特点的设计与计算体系,这一现象亟待改变;加快建立起健全的配套标准和技术体系,打造装配式建筑完整的产业链条;严格控制构配件生产质量和拼接安装质量,确保总体建设质量和安全性。

装配式建筑设计、构配件生产、运输、施工、后勤保障等多个部门之间没有足够的协同愿望,也缺乏明确的主导单位和完善的信息协同体系,因而亟需消除或削弱各参与方的沟通障碍、提高信息协同效率。承包商首先应充分认识并高度重视这种新型建筑模式相适应的管理理念与传统建筑管理理念的不同,积极参加相关培训并向国内外同行学习装配式建筑施工管理经验,提高管理水平。政府与企业应大力宣传装配式建筑的优势,使公众逐渐减少对传统现浇作业方式的依赖,提高对装配式建筑的认可度与支持度。

生产企业需要丰富预制构配件产品种类以满足消费者的不同需求,在产品的多样性上寻求进步,使广大用户可以根据自己的偏好选择适合自己的建筑产品。装配式建筑产业链可分为供应、生产和销售服务三大环节。我国装配式建筑当前还仅仅处于早期发展阶段,产业链的不完善是目前阻碍我国装配式建筑发展的一个重要因素,相关的企业很难整合在一起,从而无法共同发挥规模效应。应该重视优化装配式建筑的产业链,将上游和下游企业进行整合,形成一个完整的产业链,实现装配式建筑从设计、生产、施工、后期运营与维护的一体化,提高装配式建筑生产的效率。

装配式建筑成本主要由设计成本、工艺成本、税收成本、物流成本、培养人才成本和设备成本等构成,由于装配式建筑在我国发展还并不成熟,因此目前国内的许多生产厂商在成本控制方面做得还不够到位,导致装配式建筑成本一直处于一个较高的水平。应借鉴国内外先进经验,增强预制构配件生产厂商的成本控制能力,如提高生产企业的专业化程度和构件的标准化程度,提高企业的规模化生产能力。

政府在装配式建筑行业中应充分发挥其管理职能和经济职能,如制定并颁布相应的装配式建筑宣传政策,提高各个建设单位和广大群众对装配式建筑的认识;负责各类试点项目的评估与评价、新工艺论证、部品的论证、住宅性能认定等装配式建筑相关功能;推动我国企业与国外具有先进技术的制造商之间的合作交流,学习先进技术;引导各研究院、科研所开展对装配式建筑生产技术的研究,努力缩短我国与发达国家在这一领域的差距。政府部门还要加强对装配式建筑的资金投入,装配式住宅建造价格目前相对传统现浇建筑物没有优势,需要很多资金投入促进装配式发展。

装配式建筑不同于传统建筑,需要大量专业型人才。在装配式建筑推进过程中,人才问题是首当其冲的关键。技术因素作为制约装配式建筑发展的首要因素其核心在于人才的缺乏。建筑产业化所需专业人才仍面临巨大缺口,因此培养符合装配式建筑行业发展需要的专业人才成为了社会对于高校教育的极大需求,大力培养专业人才应作为我国在未来推广装配式建筑的重点。高校应加大人才培养力度,为装配式建筑发展提供源源不绝的高素质后备力量。