近年来, 国务院及住房和城乡建设部等政府部门出台了一系列指导意见和发展目标推动装配式建筑的发展。例如, 2017年2月公布的《国务院办公厅关于促进建筑业持续健康发展的意见》中, 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%;住房和城乡建设部先后印发了《“十三五”装配式建筑行动方案》、《装配式建筑示范城市管理办法》、《装配式建筑产业基地管理办法》等落地性的政策文件。这些文件为各个省市推行装配式建筑指明了行动方向, 引发了装配式建筑的推行热潮。以上海市为例, 对采用装配式建筑的项目进行补贴, 出台了针对装配式建筑的奖励、补贴政策:对总建筑面积达到3万平方米以上, 且预制装配率达到45%及以上的装配式住宅项目, 每平方米补贴100元, 单个项目最高补贴1000万元;对自愿实施装配式建筑的项目给予不超过3%的容积率奖励;装配式建筑外墙采用预制夹心保温墙体的, 给予不超过3%的容积率奖励。

在这种政策环境下, 许多相关研究分析装配式建筑的特点、优缺点、效益和影响因素, 进而提出了相应的推广装配式建筑的建议。例如, 齐宝库探讨了装配式建筑的综合效益, 根据装配式项目的建造费用和使用费用计算其经济效益, 并且引入碳排放和节能理论来研究环境效益方法, 也在理论上分析了其他效益。赵亮运用了层次分析法, 从设计、管理、技术和政策四个方面分析装配式项目成本的关键影响因素。此外, 部分相关研究从装配式建筑面临的障碍出发, 探寻相应的破解之策。例如, 秦旋等对影响建筑工业化的因素进行了分析和研究, 针对建筑工业化发展面临的障碍和挑战, 使用解释结构模型建立了层级结构关系, 指出最深层的阻碍因素是缺乏专业人才, 顶层的影响因素是缺乏创新、相关标准不完善和研发投入不足。解释结构模型还可以用于流程分析, 陈伟使用解释结构模型对装配式项目前期管理流程进行了优化, 先提取了装配式项目前期管理的关键因素和节点, 再进行建模和优化, 在此基础上提出改进后的前期阶段管理流程。上述研究及其所提出对策建议对于我国加快推行装配式建筑具有重要的参考价值, 但是尚缺乏直接的驱动因素相关研究成果。因此, 本文探寻我国装配式建筑的驱动因素及其作用关系, 并提出相应的启示建议。

本文收集了近年装配式建筑的相关文献, 归纳出19个驱动因素 (表1) 。显然, 这些驱动因素比较散乱, 维度和层面较多, 内在逻辑不明, 因素之间的相互关系模糊。相关研究表明, 解释结构模型 (ISM) 是有效分析复杂社会经济系统的一种方法, 可将系统中各要素之间复杂、凌乱的关系分解成清晰、多级递阶的结构形式, 以揭示各因素之间的互动关系和影响机理。因此, 本文利用ISM来明晰装配式建筑驱动因素之间错综复杂的关系。

根据ISM的原理, 在确定驱动因素后, 可以利用表格构建19行×19列的邻接矩阵, 其中对角线上的元素都是0, 其余第i行第j列的元素记为a_ij:

为确定每个元素的得分, 制作了以上述邻接矩阵为核心的调查问卷, 通过微信、邮件、问卷星等多种渠道, 向业界专家 (如表2所示) 共发放37份, 请这些专家依据经验对19个驱动因素之间的作用关系进行打分, 回收有效问卷34份。

由表2易知, 被访者均为高学历的年轻从业者, 房地产公司工作人员居多, 中高层管理人员约占1/3, 较好地代表了装配式建筑的从业人员现实情况。根据这些被访者的问卷打分, 计算出表格中各元素的平均值a_ij和a_ij得分, 如式 (2) 所示, 即当不少于80%的被访者认为某两个因素之间的关系存在时, 确认该关系存在, 该处的取值为1, 否则取值为0。由此, 得到装配式建筑驱动因素的邻接矩阵A, 如表3所示。

通过邻接矩阵A, 可以利用MATLAB软件计算出可达矩阵M, 如表4所示。其中, 对角线的元素由邻接矩阵中的0变为1。在邻接矩阵中为1的元素, 在可达矩阵中仍为1。其他元素有的从0变为1, 表明两个因素之间没有直接关系, 但是有间接关系, 即通过其他因素传递的关系。例如, 在邻接矩阵A中a₇₃等于0, 在可达矩阵M中a₇₃等于1, 因素7是预制部分兼做模板, 因素3是缩短工期, 两者没有直接关系, 但预制部分兼做模板有利于现场管理, 现场管理做好有助于缩短工期, 因此两者有间接关系, 这个关系是通过因素1传递的。

根据表4的可达矩阵M, 可以确定每个元素的可达集和先行集, 其中可达集包含所有从该因素出发能直接或间接到达的因素, 也就是可达矩阵M中该因素所在行等于1的元素对应的因素, 而先行集包含所有能直接或者间接到达该因素的因素, 体现为可达矩阵M中该因素所在列等于1的元素对应的因素。以因素1为例, 因素1的可达集包含因素1和因素3, 因素1的先行集包含因素1, 因素6和因素7。再找出可达集和先行集的交集, 如果交集和可达集相同, 该因素就划分到该层。通过这样的方式, 选出第1层的因素为因素3、因素5、因素10、因素13和因素14。然后去掉已划分的因素, 在剩余因素中重复上述工作, 继续划分第2层, 第2层的因素包括因素1、因素2和因素4。接着再去掉这三个因素, 进一步划分第3层……依此类推, 一共划分出6个层次。据此, 对装配式建筑驱动因素进行分层绘图, 在图中依据表3中的邻接矩阵A绘制出所有直接关系, 得到的层级关系如图1所示。

由图1可知, 处于最顶层的因素是直接驱动因素, 包括“缩短工期”、“设计、质量等标准及文件逐步完善”、“有利于社会可持续发展”、“建筑质量比较高”、“外观美观”。这些因素是推广装配式建筑的直接驱动因素。例如, 现在许多建设项目有严格的进度要求, 传统的施工方法难以满足, 而装配式技术可以有效“缩短工期”。随着装配式建筑的“设计、质量等标准文件逐步完善”, 装配式建筑也能得到更好的推广。

处于第2层至第5层的13个因素是间接驱动因素, 它们可以传递因素之间的关系。例如, 由于实现了“构件工厂化生产、减少现场作业”, 装配式建筑施工不同于传统施工方法, 无需堆放大量传统建筑材料, 因此“现场管理”比较现代化, 可以有效“缩短工期”, 即“现场管理”传递了“构件工厂化生产, 减少现场作业”和“缩短工期”这两个因素的关系。

处于最底层的因素是根本驱动因素, 该因素是“构件工厂生产, 现场作业减少”, 它也是装配式建筑最本质的特点, 深刻影响着很多其他因素。由于构件的工厂化生产, 一系列现场工作转化为工厂生产, 大大减少了现场作业, 从而“施工效率高”、“构件质量有保障”、“缩短工期”。从工人和环境的角度来看, 该因素对相关因素也有重要影响, 因此, “构件工厂化生产, 现场作业减少”这一因素至关重要。

从直接驱动因素的角度来看, 装配式建筑“有利于社会可持续发展”, “建筑质量比较高”且“外观美观”。但是, 在考虑这些因素时, 要充分考虑其先行因素。例如, 如果某项目的工期要求比合理工期短, 依据装配式建筑施工“受气候条件影响小”、“施工效率高”、有利于“缩短工期”等优点, 并根据图1的层级结构图, 可行的措施之一是“构件工厂化生产, 减少现场施工”, 将部分现场工作转化到工厂生产, 那就需要相应地做好前期的建筑拆分和构件设计工作, 并在施工过程中做好“现场管理”。

在间接驱动因素中, “政策支持”是推行装配式建筑中不可忽视的一个方面, 因为装配式建筑的成本往往高于传统施工方式, 尤其是相关单位首次使用装配式建筑形式或者尚未实现规模效益时, 补贴、奖励、税费减免等优惠政策是全面推行装配式建筑的重要驱动因素。而且, 在考虑间接驱动因素时, 要综合考虑它们的可达因素和先行因素。例如, “有利于现场管理”的可达因素是“缩短工期”, 先行因素是“预制部分兼做模板, 构件工厂化生产”且“现场作业减少”。因此, 政府应出台并落实系统性的优惠政策, 建设单位、设计单位、施工单位、构件厂生产单位等装配式建筑相关企事业单位应做好协调工作。

装配式建筑的根本驱动因素是“构件工厂生产, 现场作业减少”, 它是其他很多驱动因素的基础。为了实现这一目标, 装配式建筑相关从业人员需要从工厂生产和现场施工两方面来考虑。首先, 需要完善构件的工厂化生产, 保证工厂的装配式建筑构件生产质量和供应能力。此外, 装配式建筑施工现场作业减少, 施工方式转变, 现场施工需要根据装配式混凝土、钢、竹木等结构形式, 创新建设和管理模式 (如EPC、全过程咨询) , 健全相关技术标准体系, 对一线操作工人进行结构连接、套筒灌浆、防水保温等关键工艺的培训, 确保现场作业质量。

在我国, 装配式建筑于近年来成为一项国家战略, 各级政府大力推广的同时, 相关学术研究也呈爆炸式增长, 但是尚缺乏其驱动因素相关研究成果, 在一定程度上阻碍了我国装配式建筑的发展。为了探究驱动因素的内在关系, 本文通过文献分析、专家访谈、ISM和MATLAB软件, 找到了“缩短工期”、“有利于社会可持续发展”、“政策支持”等19个装配式建筑的关键驱动因素, 并且构建了6层的层级结构图。通过分析层级结构图发现, “缩短工期”、“有利于社会可持续发展”等因素是直接驱动因素, “有利于现场管理”、“政策支持”等是间接驱动因素, “构件工厂化生产、现场作业减少”则是根本驱动因素, 明确了各驱动因素的内在关系。本文的研究侧重于定性分析因素的内在逻辑, 后续研究可以通过定量的方法更深入地探索因素间内在关系的影响程度。本文在分析不同层级的装配式建筑驱动因素及其之间关系的基础上, 提出在我国加快推行装配式建筑的对策建议, 具有显著的理论意义和现实价值。