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叶浩文:一体化建造——建造活动的思维方法和新时代的绿色发展观

2019年04月12日

打印专业人士:叶浩文   来源:建筑工业化装配式建筑网(ID:ind-building)

为了让业内新政策、新理念、新科技、新材料、新产品、新项目、新经验等创新亮点得到更快更好的传播和推广,助推装配式建筑持续健康发展,本行业平台去年11月开辟了一个新栏目——《筑说》,栏目以人物对话文字实录加音频、视频、图片的形式呈现,内容包括专家说、企业说、项目说,迄今已经推送十多期。敬请全国各装配式建筑示范城市、装配式建筑产业基地、装配式建筑示范工程、装配式建筑科技创新基地踊跃赐稿或提供采访线索。联系邮箱546665581@qq.com。


本期为大家推介的是:叶浩文:一体化建造——建造活动的思维方法和新时代的绿色发展观



嘉宾简介


叶浩文,教授级高工。现任中国建筑股份有限公司副总工程师、中建技术中心首席专家、中建科技集团有限公司董事长。


叶浩文长期围绕工程实践中发现的问题,钻研建筑工程高效施工建造技术、建筑工业化系统理论与关键技术,形成了以智能化节能模架系统、高性能混凝土研发制备及超高泵送技术、高效建造工装研发及配置技术和工程信息全过程共享技术系统为核心的大型复杂工程施工技术体系。尤其是发明的顶模平台系统,填补了行业空白,引领了全球超高层建筑施工。


其主持完成了广州东塔(111层)和西塔(103层)、珠海啤酒厂、广州麦芽厂10余项重大工程的施工;获国家技术发明二等奖和国家科技进步二等奖各1项(均排名1),获得鲁班奖和詹天佑大奖、LEED金奖等;出版了《广州周大福金融中心关键施工技术》等著作5部;发表论文60余篇,获得国家授权专利46项,其中授权发明专利14项,是我国超高层施工和装配式建筑一体化建造领域的著名专家。


生态文明建设是关系人民福祉、关乎民族未来的千年大计。习近平总书记明确提出,生态环境是人类生存和发展的根基,生态环境变化直接影响文明兴衰演替。当前,人类面临生态环境恶化和全球环境治理的重大课题,走绿色发展、低碳循环、可持续发展之路,是人类共同的发展大势。自党的十八届五中全会提出“绿色发展”等五大理念以来,“绿水青山就是金山银山”的观念已经深入人心,建设“美丽中国”已成为民族伟大复兴中国梦的重要组成部分。形势表明,在建筑领域大力推行绿色发展方式,既是国家战略发展要求,也是行业转型发展需求,更是提升人民群众居住获得感的必然选择。

在我国建筑业转型发展、建造方式变革的新时期,对建造方式变革有何深入研究和思考?如何破解我国工程建设过程中存在的系统性差、碎片化严重的问题?为何提出一体化建造?如何实现一体化建造?带着业界普遍关心的问题,近日,本网记者专访了中建科技有限公司董事长叶浩文。以下为文字实录:


把握新时代发展要求,提出适应现代化发展的建造方式、


记者:当今,在我国建筑业转型发展、建造方式变革的新时期,您对建造方式变革有何深入研究和思考?撰写《一体化建造》的初衷是什么?


叶董:我出生在一个建筑世家,是建筑人的后代,从小就愿意跟着父亲学做木工,儿时的梦想就是建造高楼。参加工作后,有幸迈进了建筑行业, 从事工程建设事业,圆了自己儿时的梦,一干就将近四十年。本人作为一名工程师,一直坚守在行业的第一线,亲身参与建造的高楼已难以计数,最值得骄傲的是主持建造了广州“西塔”与广州“东塔”项目,不仅为自己圆了建造摩天大楼的梦,也为亲历建筑业这四十年的改革发展历程,以及中国建筑业取得的辉煌成就感到由衷的自豪。回首往事,感慨万千,依然心存梦想。在当今中国建筑业转型升级、建造方式变革的新时期,我现在的梦想就是要用装配化、一体化、工业化建造方式来建造一个“未来建筑”,这也是我一直以来深入研究和思考的方向。

我认为,“一体化建造”不仅是建造活动的思维方法,也是新时代的绿色发展观,它对应着传统粗放的建造方式,是建造方式的重大变革,也是建筑业向高质量发展的现实要求。目前,我国建筑业还处于“大而不强”,建造方式相对传统、粗放, 工程建造品质不能满足人民群众日益增长的需求,工程组织方式不适应现代化的建造方式,尤其是产业创新发展水平,与供给侧结构性改革的总体要求相比,还有较大的差距,制约着建筑业向高质量发展目标迈进。在此大背景下,根据自己的不断探索和工程实践,我撰写了《一体化建造》一书,旨在把握新时代发展要求,提出适应现代化发展的建造方式,期许为推动我国建造技术发展,促进建筑业转型升级尽绵薄之力。


破解“系统性”与“碎片化”矛盾,

推动建筑业转型升级和创新发展


记者:当前,我国工程建设过程中存在的系统性差、碎片化严重的问题,其原因主要有哪些?如何打破碎片化的管理现状?


叶董:当前,我国工程建设过程中存在的系统性差、碎片化严重的问题,追溯其原因主要有以下方面:


一是,受建国初期学习借鉴“苏联经验”的影响,在管理体制上从建国之初就形成了条块分割。特别是行业划分的影响,建材行业与建筑行业管理分离,建筑设计、加工制造、施工建造分属不同行业,分业管理,造成互相分隔、各自为政。


二是,受我国早期计划经济时期政府统一管理的影响,计划经济时期建筑工程都是由政府主持建设,统一安排由不同专业公司完成不同阶段的任务,由此造成了设计、生产、施工各阶段相互脱节,产业链在技术和管理上整体上呈现“碎片化”的特征。


三是,受专业分工的影响,建筑、结构、机电设备、装饰装修等各专业之间协同不足,设计文件的完成度不高,专业之间错漏碰缺的问题较为普遍,专业之间缺少系统性、互补性的协同配合。


四是,进入市场经济以后,受房地产开发快速发展的影响,推出的大量“毛坯房”,导致建筑设计成果也基本是“半成品”,更加拉低了建筑设计的水平,导致建筑功能的不完整和建造过程的残缺。由于缺少整体的协同优化设计,极大阻碍了建造活动的产业化、社会化和工业化的发展进程。


综上分析,当前建筑行业发展的主要问题在于“系统性”与“碎片化”的矛盾。我国改革开放已经走过了40年,建筑业的某些系统性管理问题,依然延续着计划经济条件下形成的体制机制,这与新时代发展要求极其不相适应,制约了建筑业的转型升级和创新发展。


由此,我们可以清楚地认识到,当前制约建筑业向高质量发展的关键是各种技术要素均处于“碎片化”状态,缺乏系统性的整合,其发展的核心是如何实现“系统性”问题。因此,要推动建筑业的高质量发展,引领工程建造在绿色发展方向上寻求变革与提升,就必须要打破“碎片化”的管理现状,我们应将建筑作为一个复杂系统,实行“全系统、全过程、全产业链”的协同建造,以达到总体效果最优为目标。要采用系统集成的理论和方法,遵循“系统性”的发展思维,融合设计、生产、装配、管理及控制等要素手段,从多重维度强化一体化建造具体要求、丰富一体化建造表现内容,才能实现我国建筑工程有高效率、高效益、高质量和高品质。


深刻理解一体化建造的概念和内涵,

学会运用工程建造全过程、全方位、全系统最优化的建造方法



记者:您刚才说过,“一体化建造”不仅是建造活动的思维方法,也是新时代的绿色发展观,请您详细介绍一下一体化建造的概念?


叶董:一体化建造是指在房屋建造活动中,建立了以房屋建筑为最终产品的理念,明确了一体化建造的目标,运用系统化思维方法,优化并集成了从设计、采购、制作、施工等各环节的各种要素和需求,通过设计、生产、施工、高效管理和协同配合,实现了工程建设整体效率和效益最大化的建造过程。


一体化建造既包含技术系统的一体化,也包含管理系统的一体化,同时也包含技术与管理一体化的协同和融合。一体化建造充分体现了技术系统的协同性,建造过程的连续性,建造环节的集成化,工程管理的组织化。

从技术系统的一体化层面看,一体化具有系统化、集约化的显著特征,房屋建筑的主体结构系统、外围护系统、机电设备系统、装饰装修系统通过总体的技术优化,多专业之间的技术协同,并按照一定的技术接口和协同原则进行设计、生产和施工建造。


从工程管理的一体化层面看,一体化管理并不是一般意义上设计、采购、施工环节的简单叠加,更不是“大包大揽”,而是与技术深度融合的创新性管理,具有独特的管理内涵。是在新的技术条件下,运用一体化的管理协调和整合能力,对市场资源的掌握,以及对各专业分包企业的管理,并且形成在技术、管理以及组织、协调等各方面形成密切配合、有序实施和高效运营的管理模式。


一体化建造的本质是一种关于建造方式的方法论,该方法论是主要针对传统、粗放的建造方式提出的,包括生产组织模式、设计技术及方法、建造技术、专业协同、信息技术和集成技术等,涵盖了建造全过程全方位、系统最优化的解决方法。通过一体化建造方法解决建筑、结构、机电、装修专业的设计不协同;设计、生产、施工脱节;开发建设碎片化;管理机制条块分割;建造活动的责权利不明等问题。因此,一体化建造是建筑业向高质量发展的现实要求。


一体化建造建立了工程建造全过程、全方位、全系统最优化的建造方法。覆盖并适用于与工程建造活动有关的若干概念。从建造环节来看,包括建筑设计、产品采购、加工制造、现场施工和竣工交付运营等部分;从专业分工来看,包括建筑、结构、机电、内装、造价等专业;从生产关系来看,包括业主、投资者、顾问咨询、承建商、监管部门等。从广义上理解一体化建造,应该包括房屋建造全过程的所有内容和要素。从狭义上理解一体化建造,主要围绕从委托设计到竣工交付的建造全过程的专业分工合作及建造环节的协调配合问题。


记者:一体化建造有何重要内涵,请您再详细介绍一下?


叶董:一体化建造的本质是一种关于建造方式的方法论,该方法论是主要针对传统、粗放的建造方式提出的,包括生产组织模式、设计技术及方法、建造技术、专业协同、信息技术和集成技术等,涵盖了建造全过程全方位、系统最优化的解决方法。通过一体化建造方法解决建筑、结构、机电、装修专业的设计不协同;设计、生产、施工脱节;开发建设碎片化;管理机制条块分割;建造活动的责权利不明等问题。因此,一体化建造是建筑业向高质量发展的现实要求。


一体化建造建立了工程建造全过程、全方位、全系统最优化的建造方法。覆盖并适用于与工程建造活动有关的若干概念。从建造环节来看,包括建筑设计、产品采购、加工制造、现场施工和竣工交付运营等部分;从专业分工来看,包括建筑、结构、机电、内装、造价等专业;从生产关系来看,包括业主、投资者、顾问咨询、承建商、监管部门等。从广义上理解一体化建造,应该包括房屋建造全过程的所有内容和要素。从狭义上理解一体化建造,主要围绕从委托设计到竣工交付的建造全过程的专业分工合作及建造环节的协调配合问题。


掌握一体化建造的流程和技术方法,

打造高质量的建筑产品



记者:如何按照一定的流程实现一体化建造?实现一体化建造应遵行哪些协同原则?



叶董:流程是一体化建造过程的基础,房屋建造过程的高效运行需要流程来驱动和协同运营。一体化建造的思维方法,必须要融入到房屋建造活动的全流程,才能发挥其一体化的优势和作用。一体化建造全流程涉及到产业链的不同环节、不同阶段,涉及到参与建造活动的不同专业、不同岗位和不同企业。如何建立科学合理的系统流程,实现生产活动的信息高速运转和有效传递,关键是“协同”,其核心内容是协同工作流程的建立与管理。


首先,一体化建造全流程协同应该坚持三个统一的原则:统一的技术标准、统一的管理标准和统一的协同工具。其次,要坚持工程建造统筹管理原则,其中包括:工程建造组织化、工程建造系统化和工程建造流程化。




记者:一体化建造有哪些具体的技术方法?如何实现标准化设计?



叶董:一体化建造的技术方法是以设计为核心,通过设计先行和全系统、全过程的设计控制,统筹考虑技术的协同性、管理的系统性、资源的匹配性。这一技术方法集中体现了工业化建造方式,其主要技术方法体现在:标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理。


如何实现标准化设计?通过工程实践和总结提炼,我认为,标准化设计要通过平面标准化设计、立面标准化设计、构配件标准化设计、部品部件标准化设计四个标准化设计来实现。平面标准化设计,是基于有限的单元功能户型通过协同边的模数协调组合成平面多样的户型平面;立面标准化设计,通过立面元素单元外围护、阳台、门窗、色彩、质感、立面凹凸等不同的组合实现立面效果的多样化;构件标准化设计,在平面标准化和立面标准化设计的基础上,通过少规格、多组合设计,提出构件一边不变,另一边模数化调整的构件尺寸标准化设计,在此基础上,提出钢筋直径、间距标准化合计;部品部件标准化设计,在平面标准化是立面标准化设计基础上,通过部品部件的模数化协调,模块化组合,匹配户型功能单元的标准化。


标准化、通用化、模数化、模块化是工业化的基础,在设计过程中,通过建筑模数协调、功能模块协同、套型模块组合形成一系列既满足功能要求,又符合装配式建筑要求的多样化建筑产品。




把准信息技术高速发展的脉搏,

推动一体化建造创新发展与信息技术深度融合



记者:在信息技术高速发展的今天,一体化建造的创新发展将何如与信息技术相融合?


叶董:在信息技术高速发展的新时代,一体化建造的创新发展必然要与信息技术深度融合。在设计阶段将会充分运用数字化设计技术;在生产阶段将会充分运用智能化生产技术;在施工阶段将会充分运用智慧化施工技术,实现一体化建造全过程的数字化、智能化和智慧化,从而全面提高工程建造的整体质量、效率和效益。具体说来,可从以下几个方面进行融合发展。


一是数字化设计技术


建筑领域的数字化设计区别于传统的手绘设计,是将设计师头脑中的概念方案通过CAD、BIM等载体转化为量化的数据参数建立数字模型,由计算机做集中的数据处理支持数据分析、汇总、可视化数据显示等工作后,准确表达设计各阶段的概念模型、方案图,施工图以及BIM模型等。


二是智能化生产技术


基于BIM的设计、生产、装配全过程信息集成和共享。互联网技术与先进制造技术的深度融合,贯穿于用户、设计、生产、管理、服务等制造全过程,对所有工厂生产的建筑部品部件及设备进行管控的生产信息系统,实现工厂生产排产、物料采购、生产控制、构件查询、构件库存和运输的信息化管理,实现生产全过程的成本、进度、合同、物料等各业务信息化管控,提高信息化应用水平,提高建造效率和效益。


三是智慧化施工技术


智慧化施工是指应用BIM、物联网、大数据、人工智能、移动通讯、云计算及虚拟现实等信息技术与机器人等相关智能设备,实现工程施工可视化智能管理。


现场装配阶段是装配式建筑全生命期中建筑实体从无到有的过程,是以进度计划为主线,以BIM模型为载体,通过现场装配信息同设计信息和生产信息充分共享与集成,将现场装配和虚拟装配有效结合,实现项目进度、成本、施工平面、施工方案、质量、安全等方面的数字化、精细化和可视化管理,减少后续实施阶段的洽商和返工,从而提高工程建造的装配效率、质量和管理水平。


四是智慧建造平台


智慧建造平台,是应用BIM技术支撑工业化建造全产业链信息贯通、信息共享、协同工作,融合BIM与ERP相结合的信息化技术,利用云计算 、物联网、人工智能等技术,建立一体化的数字管理平台,将设计、生产、施工的需求和建筑、结构、机电、内装各专业的设计成果集成到一个统一的建筑信息模型系统之中,系统建立了模块化的构件库、部品库和资源库等,实现了各参与方基于同一平台在设计阶段提前参与决策、工作过程实时协同、构件及部品的属性信息适时交互修改等功能,实现工业化建筑全产业链的数据获取、数据分析与数据应用。


找准一体化建造与EPC工程总承包模式的契合点,

提高工程管理的效率与效益


记者:为什么说EPC工程总承包模式是实现一体化建造的必然选择,其必要性体现在哪些方面?


叶董:不言而喻,一体化建造的发展理念与EPC工程总承包管理模式相契合。EPC工程总承包模式能够有效解决设计、生产、施工脱节、产业链不完善、信息化程度低、组织管理不协同等问题。EPC工程总承包模式是实现一体化建造的必然选择。


首先,EPC工程总承包模式有利于实现工程建设的高度组织化。工程建设采用EPC工程总承包模式管理,业主只需表明投资意图,完成项目的方案设计、功能策划等,之后的工作全部交由总承包完成。从设计阶段,总承包单位就开始介入,全面统筹设计、生产、采购和装配施工,有利于实现设计与构件生产和装配施工的深度交叉和融合,实现设计—生产—施工—运营全过程统一管理,实现工程建设的高度组织化,有效保障工程项目的高效精益建造。借助BIM技术,全面考虑设计、制造、装配的系统性和完整性,真正实现“设计、生产、装配的一体化”,发挥装配式建筑的优势。


其次,EPC工程总承包模式有助于消解装配式建筑的增量成本。装配式建筑在推进过程中存在的突出问题之一就是PC构件增量成本问题,在EPC工程总承包管理模式下,总承包商作为项目的主导者,从全局进行管理,设计、生产、施工、采购几个环节深度交叉和融合,在设计阶段确定构件部品、物料,然后进行规模化的集中采购,减少项目整体采购成本。在总承包商的统一管理下,各参与方将目标统一到项目整体目标,以项目整体目标最低为标准,全过程优化配置使用资源,统筹各专业和各参与方信息沟通与协调,减少工作界面,降低建造成本。


再次,EPC工程总承包模式有利于缩短建造工期。在EPC工程总承包模式下,对工程项目进行整体设计,在设计阶段制定生产、采购、施工方案,有利于各阶段合理交叉,缩短工期。还能够保证工厂制造和现场装配式技术的协调,以及构件产出与现场需求相吻合,缩短整体工期。借助BIM技术,总承包商统筹管理,各参与方、各专业信息能够及时交互与共享,提高效率,减少误差,避免了沟通不畅,减少了沟通协调时间,从而缩短了工期。


四是,EPC工程总承包模式能够整合全产业链资源,发挥全产业链优势。装配式建筑项目应用传统项目管理模式突出问题之一就是设计、生产、施工脱节,产业链不完善,而EPC工程总承包模式整合了全产业链上的资源,利用信息技术实现了咨询规划、设计、生产、装配施工、管理的全产业链闭合,发挥了最大效率和效益。


最后,EPC工程总承包模式有利于发挥管理的效率和效益。发展装配式建筑有两个核心要素:技术创新和管理创新,现阶段装配式建筑项目运用新的技术成果时仍采用传统粗放的管理模式,项目的总体质量和效益达不到预期的效果,应用EPC工程总承包模式能够解决管理中的问题,解决层层分包、设计与施工脱节等问题,充分发挥管理的效率与效益。


运用一体化建造的理念、技术和创新,

不断推动工程建设成功实践



记者:一体化建造有哪些成功实践案例?请举例说明。


叶董:通过工程实践,我们运用一体化建造的理念、技术和创新,实施了一些典型工程项目。例如:



深圳裕璟幸福家园工程项目就是依据国标《装配式混凝土结构技术规程》(JGJ1-2014)的相关规定,结合国内成熟的产业化设计施工经验,将预制装配式剪力墙结构体系应用于该项目,同时采用预制楼梯、楼板、阳台等构件,内隔墙采用轻质混凝土条板。预制外墙的采用,实现了无外架施工。现浇部分,采用铝模施工,施工精度高,墙面质量好。按照铝模板施工、免抹灰轻质隔墙板、装配式楼梯间、装配式管井等几大优化原则,本工程在不改变方案及初步设计建筑功能的前提下,尽可能维持原结构布置体系,通过对部分剪力墙进行适当增减、变化,减少了主次梁搭接、实现了大开间大跨度板,同时部分位置外墙实现了标准化设计。



山东建筑大学教学实验综合楼是国内第一个装配式钢结构被动式(近)零能耗绿色建筑,被评为山东省科技示范工程、住建部科技示范工程和中美清洁能源示范项目,引领了国内被动式钢结构装配式建筑发展方向。该项目采用钢框架结构外挂蒸压加气混凝土墙板的整体装配式形式,项目遵循被动式超低能耗建筑的基本原则,采用了高隔热保温的围护结构体系、无热桥处理技术、气密性保证技术、高效新风系统、室内舒适性控制技术、温度湿度独立控制技术等关键技术。



广州国际金融中心(广州西塔)工程量巨大、工期非常紧张、场地非常狭小、施工难度大、专业分包多,总承包协调管理难度大,基于上述特点,项目团队结合BIM技术开发了符合工程特点的全新BIM综合技术应用管理体系,取得了显著效果。通过工业化施工,不仅顺利按期完成了工程任务,而且工程质量也达到了较高的水准。主要包括工厂化加工现场组装的集成装配式装饰施工,有效减少了现场作业量,减少施工工序,提高施工工效,减少现场施工工人和材料运输量,缩短施工工期;利用装饰材料构件的加工组装能力和加工精度,让计算机控制的专用机器设备来完成大量的、重复的、高精度的加工,通过人来设计和指挥生产,来整合各种繁多、复杂的材料精细化加工生产,成功将C100高性能混凝土成功泵送至400m以上;荣获“鲁班奖”、“詹天佑奖”、中建总公司“科学技术奖一等奖”;2009年通过鉴定总体达到“国际领先水平”;以该项目为主要支撑的《超高层智能化整体顶升工作平台及模架体系》荣获2011年国家技术发明奖二等奖。


(责任编辑:何雯丽)


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