《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》和国务院《进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出了“推广装配式建筑, 力争用10年左右时间, 使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”的发展目标和要求。2017年2月21日颁布的《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》提出大力发展装配式混凝土和钢结构建筑, 不断提高装配式建筑在新建建筑中的比例。在我国今后新型城镇化进程中, 以装配式混凝土建筑为代表的建筑工业化将进入快速、规模化发展阶段。

作为一种新型的建筑生产方式, 建筑工业化颠覆了传统的建筑生产方式, 其具有减少建筑垃圾污染, 缩短建造工期及提升工程质量等诸多优点。但目前而言, 我国建筑工业化仍存在诸多问题。建筑工业化市场仍未形成规模化发展, 导致建造成本增加;设计方面仍以单项技术推广为主, 缺乏有效整合, 尚未形成完善的标准化体系;建筑工业化管理机制不完善, 缺乏具体实施细则, 造成制度层面较为落后。这些问题均严重制约我国建筑工业化的快速发展。因此, 构建完善的标准设计体系和适用于建筑工业化的设计审查制度迫在眉睫, 以此实现建筑产业规模化发展, 促进建设管理机制的转变, 保障建筑工业化的健康发展。

建筑工业化作为一种新型的生产方式, 最大的特点是将设计施工环节一体化, 而设计环节成为关键。工业化建筑设计如果没有标准化, 预制构配件工业化生产就无法实现, 建筑的装配式施工更是无从谈起。近年来随着设计标准化的重新提出, 建筑工业化专家、建筑行业企业家代表均对其进行了深入探讨, 指出“标准完善才能推动技术大规模地推广应用, 标准是起到承上启下的作用, 用标准的形式来进行大规模的应用”。可见, 标准化设计在建筑工业化中占有重要的一席之地。

随着装配式建筑在我国各地的持续发展, 国家和地方也加速了各类配套标准的编制工作, 建筑工业化标准化设计的发展, 日益受到重视。近年来, 无论是国家层面, 还是各个地方, 均出台了相关的政策文件促进标准化设计的发展。同时, 有些企业开发设计软件, 应用于预制构件和建筑的设计生产, 力争从源头上实现统一化设计, 不少企业也开始标准化设计实践, 提供从方案设计、扩初设计到施工图设计及后期配合的全过程一站式设计服务, 创造行业的新标准, 并且已经应用于多个楼盘实践。此外, 这些企业也提供与标准化设计相关的咨询服务, 将技术进行广泛推广。

虽然各产业化基地都积极发挥示范带头作用, 但是各产业化基地各自为战, 引进企业数量少、规模小, 经济效益不明显。同时随着建筑工业化的技术体系的快速发展, 目前相关图集还有很大缺失, 无法满足设计人员在建筑、结构设计等方面的需求。此外, 国家及地方涉及到的标准化设计内容不全, 规定分散、不成体系, 关于模数设计的相关内容寥寥无几, 现行企业之间, 大多是各自制定相关标准, 造成设计不统一, 无法真正从国家层面实现标准化设计。

市场集中度是对整个行业的市场结构集中程度的测量指标, 集中体现了市场的竞争和垄断程度。马歇尔在《经济学原理》中论述了规模经济形成途径之一就是依靠行业中企业合理的分工与联合、合理的布局等形成“外部规模经济”。根据英国经济学家斯法拉的《竞争条件下的收益规律》, 当市场集中度低, 企业可能存在规模不经济。

根据植草益的市场结构和中国学者魏后凯的市场分类, 建筑业属于高度分散型, 加之建筑业的快速发展, 建筑企业的数量迅猛增长, 由于设计标准多样化, 模数标准未统一, 导致各企业间部品部件通用性较差, 从而难以实现规模效益。同时我国目前仍缺少能引领行业、具有超强支配能力的大型建筑企业或集团, 现有的大型建筑企业规模相近, 更促发了市场的多元化和个性化, 进而出现建筑市场竞争愈发激烈和分散的恶性循环现象。

目前我国建筑工业化发展水平仍处于初期阶段, 企业设计标准不尽相同, 因此很难继而形成行业标准;此外, 国家也未针对建筑工业化出台统一的设计标准体系, 因此, 目前建筑市场存在多种设计标准系列和装配形式, 导致工业化产品标准化程度较低。

由于设计标准化体系缺失, 预制构配件和部品的标准化设计和规模化生产无法实现, 装配式建造优势无法发挥, 导致建筑工业化增量成本上升。包括重庆市城乡建设委员会等政府相关部门、万科地产、重庆建工、重庆亲禾预制品以及重庆綦江区建筑工业化基地等在内的受访对象大多反映当前工业化建筑设计标准化程度低是企业生产成本居高不下的原因之一。据《建筑产业现代化工程项目成本效益和节能减排效益实证分析研究》显示, 抗震设防等级6-8度, 预制率30%以上的装配式混凝土项目, 和传统现浇方式相比, 增量成本约为200~500元/m²。高额的增量成本阻碍了中小型企业进入工业化建筑市场, 一定程度上限制了我国建筑工业化的发展。

标准化是建筑工业化的基础, 模数协调则是标准化的重要内容。然而谈及到标准化设计问题时, 往往都是大批量工业化生产的, 没有个性可言, 以标准为前提, 满足人们对建筑各方面的的需求, 达到为人们服务的功能即可, 同时成本会大大降低;而多样化设计, 即是建筑不管是形态、空间组合还有立面效果等都是具有各自的特点, 增加建筑的丰富性, 不会是千篇一律, 产生视觉疲劳, 但是同时需要增加相应的成本。

一直以来, 工业化建筑的标准化与多样化的内在矛盾, 一定程度上阻碍了建筑工业化的发展, 因此, 如何实现建筑模数统一化的同时, 兼顾设计体系多样化成为影响建筑工业化发展的关键性问题。

进入2010年后, 随着装配式建筑在全国各地持续发展, 国家对工业化建筑体系进行了诸多研究, 但仍未形成系统的标准化建筑体系。

针对装配式建筑的模数设计, 没有统一的设计标准, 大多数以企业标准为主;建筑构件部品标准缺乏统一的管理与协调, 相关标准缺失, 造成各部品之间接口不统一;施工安装不规范, 质量层次不齐等问题。同时, 目前所颁布实施的建筑产业化标准化图集数量和类别有限, 还无法覆盖建筑工业化技术体系各方面, 大量部品部件和配套技术产品还缺少相应的标准, 在指导项目建设和技术应用方面依据不足, 从而阻碍建筑工业化的推行。

模数设计标准体系, 构件部品设计标准体系以及图集设计标准体系是我国建筑工业化发展过程中存在的三大技术问题, 要想推进建筑工业化的发展, 必须建立和完善三大设计标准体系, 为企业的建筑生产提供统一的设计标准, 实现预制构配件和部品的标准化、通用化和系列化。

在建筑建造方式上, 很多发达国家和地区早已实现了工业化。标准化是实现建筑工业化产品大批量社会化商品化生产的前提。因此在发展初期, 各国都在大力推动标准化工作, 如表1所示。

纵观典型国家工业化建筑设计标准化的经验, 模数协调和部件通用体系在工业化建筑发展中起到了非常重要的作用, 模数协调强调的是在建筑设计阶段尽量统一尺寸, 做到标准化设计, 而部件通用体系强调的是部件生产阶段, 尽量统一部件的规格尺寸, 实现部件的通用。这两者之间存在着紧密的联系, 前者是后者的基础, 后者是前者的延续, 彼此之间可以相互促进。各级政府制定标准时应充分借鉴国外的经验, 尤其是模数协调和部件通用体系两个方面。

同时, 在建筑工业化的发展初期, 都是由政府主导成立专门负责标准设计的相关协会, 制定系统化的设计标准规范, 促进贯彻执行;健全建筑工业化的法律制度, 在公共项目中强制执行这些设计标准;同时制定激励型政策鼓励大型企业优先试行标准化设计, 进而在企业标准的基础上建立国家标准, 促进工业化建筑设计标准化和建筑构配件和部品的标准化、通用化、系列化、专业化、商品化以及生产的规模化。

纵观国内外建筑工业化的发展, 实现工业化建筑的设计标准化, 主要有两条途径。一条是依靠行业龙头企业制定自身的模数标准和部品、构件的设计标准, 通过企业市场占有率的扩展, 逐步将企业标准上升为社会标准, 进而实现工业化建筑的标准化设计。然而, 现阶段我国建筑业的市场集中度较低, 企业标准要上升为社会标准存在较大的困难, 所以第一条路径在当前我国是很难实现的。

另一条途径就是以国家政府为主导, 建立以设计标准为核心的工业化建筑标准体系。通过标准化设计体系的建立, 编制工业化建筑的模数体系、部品及构配件的设计标准和标准图集。同时, 在工业化建筑的设计审查阶段, 依据模数体系及部品、部件的标准图集, 建立以标准化审查为核心的设计审查制度, 对建筑设计的审查增加标准化、模数化评审。通过这种方式 (如图1所示) , 提高我国工业化建筑的标准化设计水平, 实现工业化建筑规模效益。

以政府为主导, 建立和完善建筑工业设计标准体系, 主要从建筑模数、预制部品和构配件设计标准和标准图集三个方面切入。

建筑模数标准化是指通过统一建筑模数, 简化构件与构件、构件与部品、部品与部品之间的连接关系, 为设计组合创造更多方式。政府应在已有的建筑模数标准的基础上编制针对工业化建筑的建筑模数体系。较传统建筑而言, 工业化建筑的部件和构配件种类更多, 构造更复杂, 在设计阶段就应解决构件与部品之间的模数协调问题。因此, 有关部门应在建筑工业化相关标准的编制中增加建筑模数应用的章节, 进一步推进工业化建筑模数体系的应用。

政府应加快出台完善的预制部品和构配件的设计标准, 保证部品 (如门窗、栏杆、空调百叶、雨篷等) 、构件 (如预制外墙、阳台、楼梯、叠合楼板、叠合梁等) 的尺寸、形状、表面机理等的设计能满足工厂化生产。比如, 预制阳台标准化设计, 可以统一阳台外观尺寸, 对同样功能的阳台设计统一大小, 阳台构件设计成带反坎的二维构件。

为了满足工业化建筑设计人员在进行建筑、结构等设计时的需求, 政府应在已有工业化图集的基础上, 进一步完善, 尽快出台相关建筑工业化部品和构件的标准图集, 对工业化建筑的设计起到规范和指导作用。

为了更有效推进工业化建筑设计标准化, 建议政府管理部门基于工业化建筑设计标准体系, 建立以标准化审查为核心的设计审查机制, 在工业化建筑设计成果的审查中增加标准化、模数化评审。

针对工业化建筑, 执行以标准化审查为核心的设计审查机制, 主要有两个关键点:

以建筑模数、设计标准和标准图集为核心, 审查工业化建筑的设计方案是否采用标准工业化建筑模数标准来设计空间及尺度, 预制构配件和建筑部品的设计是否符合相关设计标准等, 对不符合相关标准的设计方案不予以通过。

基于现行设计审查模式, 工业化建筑设计审查增加了标准化、模数化评审, 那么审查单位就必须非常熟悉模数化、标准化、工业化的设计方法和审查标准。审查单位可以包括两方面:一是政府职能部门的行政执行单位;二是负责咨询、会审的技术支撑单位。

发展建筑工业化是我国实现建筑业行业转型升级的需求, 而设计标准化是实现建筑工业化的首要任务。发展设计标准化, 应由政府为主导建立工业化建筑设计标准体系和以标准化审查为核心的设计审查机制。同时, 大力推行设计标准化, 实现预制构配件和部品的工厂化生产, 实现工业化建筑的规模经济效益, 为推进我国建筑工业化铺设一个坚实的基础。