裝配式建筑的核心：部件預(yù)制化，施工拼接
裝配式建筑是指用由工廠生產(chǎn)的預(yù)制構(gòu)件在工地裝配而成的建筑。裝配式建造模式采 用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，把傳統(tǒng)建造方式中大量的現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行。是一種可實(shí)現(xiàn)建筑產(chǎn)品節(jié)能、環(huán)保、全生命周期價(jià)值最大化的可持續(xù)發(fā)展的新型建筑生產(chǎn)方式。
裝配式建筑的主要特征
來源：布赫、鄭一軍《淺議住宅設(shè)計(jì)及住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化》
裝配式建筑工業(yè)化產(chǎn)業(yè)鏈
裝配式建筑主要有三種技術(shù)模式：
裝配式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)（PC，Precast Concrete）、 鋼結(jié)構(gòu)和木結(jié)構(gòu)，三大技術(shù)自成體系，各有優(yōu)勢。
裝配式預(yù)制混凝土結(jié)構(gòu)：是以預(yù)制構(gòu)件為主要受力構(gòu)件經(jīng)組裝而成的混凝土結(jié)構(gòu)。大 致可以分成工廠預(yù)制和現(xiàn)場裝配兩個(gè)階段。
鋼結(jié)構(gòu)：是由鋼制材料組成的結(jié)構(gòu)。主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架 等構(gòu)件組成，各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。
木結(jié)構(gòu)：是指結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件主要使用木材的一種建筑方式?，F(xiàn)代木結(jié)構(gòu)構(gòu)件是將木材 經(jīng)過層壓、膠合、金屬連接等工藝處理，形成性能遠(yuǎn)超原木的建筑結(jié)構(gòu)。
技術(shù)模式之一：裝配式預(yù)制混凝土
-成本相對較低，應(yīng)用最為廣闊
裝配式預(yù)制混凝土（PC）是指在工廠中標(biāo)準(zhǔn)化加工生產(chǎn)的混凝土制品。具有結(jié)構(gòu)性能好、產(chǎn)品質(zhì)量高、施工速度快等特點(diǎn)，適用于各類工業(yè)化建筑，具有良好的靈活性和適用性，主要包括預(yù)制 PC 墻板、折疊樓板、樓梯和疊合梁等產(chǎn)品。由于與傳統(tǒng)應(yīng)用較廣的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)一脈相承，因此也是目前裝配式建筑三大結(jié)構(gòu)體系中推廣最順利，覆蓋范圍最大的一種。從住建部認(rèn)定的首批 64 個(gè)裝配式建筑示范項(xiàng)目來看，混凝土結(jié)構(gòu)占比最大達(dá) 64%，共 41 項(xiàng)（鋼結(jié)構(gòu) 19 項(xiàng)，木結(jié)構(gòu) 4 項(xiàng)） ?；炷廉a(chǎn)業(yè)發(fā)展較早且成本方面具備 優(yōu)勢，但 PC 構(gòu)件領(lǐng)域成本競爭激烈，且優(yōu)化空間有限，短期之內(nèi)難以對傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土形成替代。與預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)相比，預(yù)制混凝土裝配式建筑雖然占據(jù)成本優(yōu)勢，但難以滿足抗風(fēng)、抗震及超高度、跨度等設(shè)計(jì)要求。
裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建造成本較低，適合量大面廣的多層、小高層辦公樓、住宅建筑。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)技術(shù)框架基礎(chǔ)上側(cè)重于外墻板、內(nèi)墻板、樓板等構(gòu)件的部品化， 部品化率為 40%～50%，如果延伸至現(xiàn)場裝修一體化，成本可進(jìn)一步壓縮至接近傳統(tǒng)技術(shù)成本，并能實(shí)現(xiàn)約 5 天建一層的高效率。在量大面廣的多層建筑，尤其是住宅領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用場景。
64個(gè)裝配式建筑示范項(xiàng)目
來源：住建部官網(wǎng)
技術(shù)模式之二：裝配式鋼結(jié)構(gòu)
-抗震性良好，適合高層建筑裝配式鋼結(jié)構(gòu)主要由型鋼和鋼板等制成的鋼梁、鋼柱、鋼桁架等構(gòu)件組成，各構(gòu)件或部件之間通常采用焊縫、螺栓或鉚釘連接。廣泛應(yīng)用于大型廠房、場館、超高層等領(lǐng)域。
目前國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)市場化程度高，行業(yè)集中度低，同質(zhì)化競爭嚴(yán)重。根據(jù)工藝和用途，鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)又可分為輕鋼結(jié)構(gòu)、多高層鋼結(jié)構(gòu)、空間鋼結(jié)構(gòu)三個(gè)子行業(yè)。以廠房為代表的輕鋼領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛，技術(shù)相對成熟，進(jìn)入壁壘相對較低，市場分散且競爭最為激烈；多高層鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，由于鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)含量高，制作安裝難度較大，產(chǎn)品質(zhì)量及精度要求高，競爭較輕鋼市場緩和；而空間結(jié)構(gòu)主要運(yùn)用于大型體育場館、劇院、機(jī)場、火車站等大跨度公共建筑，對資金資質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量和精度有著嚴(yán)格要求，進(jìn)入門檻高，在三者中競爭最為和緩。
鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用場景
技術(shù)模式之三：裝配式木結(jié)構(gòu)
-成本最高，國情決定應(yīng)用場景受限
裝配式木結(jié)構(gòu)以木材為主要受力體系。由于木材本身具有抗震、隔熱保溫、節(jié)能、隔聲、舒適性等優(yōu)點(diǎn)，加之經(jīng)濟(jì)性和材料的隨處可取，在國外特別是美國，木結(jié)構(gòu)是一種常見并被廣泛采用的建筑形式。然而，由于我國人口眾多，房屋需求量大，人均森林資源和 木材貯備稀缺，木結(jié)構(gòu)并不適合我國的建筑發(fā)展需要。此外，我國《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》明確規(guī)定木結(jié)構(gòu)建筑層數(shù)不能超過 3 層，并且對最大長度和面積做出了限制。近年來出現(xiàn)的木結(jié)構(gòu)大多為低密度高檔次的木結(jié)構(gòu)別墅，主要是為了迎合一定層面的消費(fèi)者對木材這種 傳統(tǒng)天然建材的偏愛，行業(yè)整體體量較小。
木結(jié)構(gòu)受規(guī)范限制較大
來源：《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》
幾種建筑工業(yè)化模式對比
來源：《裝配式建筑概論》
我國混凝土技術(shù)發(fā)展較早，有良好的工業(yè)基礎(chǔ)，且預(yù)制混凝土有成本優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用于多層、小高層建筑。鋼結(jié)構(gòu)因良好的抗震性廣泛應(yīng)用于超高層以及大跨度建筑。國家對鋼結(jié)構(gòu)的補(bǔ)貼較多，一定程度上彌補(bǔ)了成本高昂的劣勢。目前我國已形成裝配式混凝土 結(jié)構(gòu)份額最大，鋼結(jié)構(gòu)次之的格局。
裝配式建筑相較傳統(tǒng)建筑模式：節(jié)能環(huán)保、省工期
裝配式建筑與傳統(tǒng)澆灌式建筑相比，在施工周期、資源消耗、節(jié)能環(huán)保等方面占據(jù)先天優(yōu)勢。作業(yè)方式來看，傳統(tǒng)建筑方式采用半手工操作，施工現(xiàn)場進(jìn)行混凝土現(xiàn)澆，易產(chǎn)生大量廢水、噪聲與粉塵，造成水污染與粉塵污染。從澆灌定型到安裝，耗時(shí)較長，嚴(yán)重影響施工速率。由于材料采購或進(jìn)場驗(yàn)收環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán)、不同工人熟練度差別較大、施工現(xiàn)場管理不善等原因，建筑質(zhì)量無法得到保證。澆灌過程中水泥、鋼筋、木板等輔材消耗浪費(fèi)嚴(yán)重，安裝過程中人工作業(yè)量較大，因而存在著較高安全事故隱患。裝配式建筑構(gòu)件多在工廠依靠模具規(guī)模化生產(chǎn)，可控的工廠環(huán)境能較好的保證構(gòu)件和部品質(zhì)量，節(jié)約建筑材料，質(zhì)量穩(wěn)定可靠；運(yùn)輸至施工現(xiàn)場后，由專業(yè)化施工團(tuán)隊(duì)直接進(jìn)行吊裝與安裝，人工作業(yè)量少、工程耗時(shí)短，相應(yīng)的事故率也較低，因而裝配式建筑擁有著先天優(yōu)勢。
用工量減少 30%-50%
裝配式建筑比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑用工量明顯減少30%~50%（與預(yù)制率有關(guān)），在用工量上明顯有優(yōu)勢，裝配式建筑在施工現(xiàn)場的鋼筋綁扎、模板支設(shè)等方面用工量明顯降低，現(xiàn)場大量的預(yù)制構(gòu)件均采用干法施工，大大減少了現(xiàn)場濕作業(yè)。
裝配式建筑與傳統(tǒng)建筑用工量分析
來源：中信證券研究部
工期大幅縮短
對于精裝交房的項(xiàng)目，裝配式建筑的部品和構(gòu)件均在工廠加工、現(xiàn)場組裝，水電及內(nèi)裝修均可以在主體施工階段穿插進(jìn)行，這將明顯降低了裝配式建筑的總工期。同時(shí)，隨著國內(nèi)的裝配式建筑工藝不斷成熟，工期將進(jìn)一步縮短。
來源：山東綠地泉技發(fā)部
用鋼量、混凝土量略增，工程用水、用電、建筑垃圾大幅減少
裝配式建筑相較于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)在水、電、模板和垃圾的損耗上降低 20%~40%，裝配式建筑在四節(jié)一環(huán)保上明顯優(yōu)勢。
來源：山東綠地泉技發(fā)部
國際經(jīng)驗(yàn)：政府主導(dǎo)，由量變到質(zhì)變
各主要國家：依照國情選擇發(fā)展路徑，目前建筑工業(yè)化率遠(yuǎn)高于國內(nèi)。
二戰(zhàn)后歐洲已經(jīng)開始迅速推進(jìn)建筑工業(yè)化。建筑工業(yè)化，暨裝配式建筑，最早可以追溯到20世紀(jì)初英國工程師 John Alexander Brodie 提出的裝配式公寓設(shè)想，但他的想法并 沒有被太多人接受。直至二戰(zhàn)后，建筑工業(yè)化才隨著英國、法國等戰(zhàn)爭重災(zāi)區(qū)大力推廣裝配式建筑迎來高峰。其發(fā)展背景主要基于三個(gè)條件：工業(yè)基礎(chǔ)較好、勞動(dòng)力短缺、建筑需求大。
1903年采用PC模式建造的房子
二戰(zhàn)后歐洲廣泛使用的裝配式建筑
來源：《縱觀建筑工業(yè)化百年歷史》
20 世紀(jì) 90 年代開始，發(fā)達(dá)國家建筑工業(yè)化步入成熟階段。發(fā)達(dá)國家的工業(yè)化大致經(jīng)歷了起步期，發(fā)展期和成熟期。經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家建筑工業(yè)化已經(jīng)步入成熟期：有完善的“工廠生產(chǎn)，現(xiàn)場裝配”的建造體系，注重產(chǎn)品質(zhì)量和性價(jià)比的同時(shí)，進(jìn) 一步降低物耗和環(huán)境負(fù)荷，發(fā)展資源循環(huán)型綠色住宅。
帝國大廈使用PC樓板和PC幕墻等
來源：帝國大廈官網(wǎng)
悉尼歌劇院使用預(yù)制鋼構(gòu)梁和PC樓板
來源：悉尼歌劇院官網(wǎng)
最優(yōu)路徑：政府主導(dǎo)，量變引發(fā)質(zhì)變
縱觀發(fā)達(dá)國家的建筑工業(yè)化歷史，雖然各國因地形地貌、工業(yè)基礎(chǔ)、人口結(jié)構(gòu)和歷史文化等差異選擇了不同的工業(yè)化模式，但整個(gè)工業(yè)化進(jìn)程有許多共同特點(diǎn)。
政府主導(dǎo)作用明顯。
英國政府曾明確建筑生產(chǎn)領(lǐng)域需要通過新產(chǎn)品開發(fā)、集約化組織、 工業(yè)化生產(chǎn)以實(shí)現(xiàn)“成本降低 10%，時(shí)間縮短 10%，缺陷率降低 20%，事故發(fā)生率降低 20%，勞動(dòng)生產(chǎn)率提高10%，最終實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值利潤率提高 10%”的具體目標(biāo)；日本通過政 府主導(dǎo)專題研究、財(cái)政補(bǔ)貼、技術(shù)引導(dǎo)、貸款支持等手段支持建筑工業(yè)化的推進(jìn)。
來源：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系完善，通用性強(qiáng)，執(zhí)行嚴(yán)格。美國國會在 1976 通過了國家工業(yè)化住宅建造及安全法案。同年，美國聯(lián)邦政府住房和城市發(fā)展部（HUD）頒布了美國工業(yè)化住宅建設(shè)和安全標(biāo)準(zhǔn)（簡稱為 HUD 標(biāo)準(zhǔn)），對設(shè)計(jì)、施工、強(qiáng)度和持久性、耐火等方面進(jìn)行了規(guī)范。隨后又出臺了聯(lián)邦工業(yè)化住宅安裝標(biāo)準(zhǔn)，用于審核所有生產(chǎn)商的安裝手冊和州立安裝標(biāo)準(zhǔn)；日本建立了優(yōu)良住宅部品（BL）認(rèn)定制度、住宅性能認(rèn)定制度，日本預(yù)制協(xié)會還出版了各種工業(yè)化模式的詳細(xì)設(shè)計(jì)規(guī)范；以嚴(yán)謹(jǐn)著稱的德國更是制定了全面詳細(xì)的規(guī)范體系，所有的產(chǎn)品必須出具滿足相關(guān)規(guī)范要求的檢測報(bào)告或產(chǎn)品質(zhì)量聲明。
德國龐大全面的裝配式建筑規(guī)范體系
來源：中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院
經(jīng)歷了從追求數(shù)量到注重質(zhì)量的過程。工業(yè)化初期各國為了滿足大量的房屋需求紛紛快速大量地建造住宅。隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，質(zhì)量和功能愈發(fā)受到重視，結(jié)合環(huán)保意識的 不斷增強(qiáng)，新型綠色節(jié)能、資源循環(huán)型建筑成為主流。
德國建筑工業(yè)化進(jìn)程
來源：城市資源智庫
我國已進(jìn)入裝配式建筑快速發(fā)展階段
過去 3 年 CAGR 超過 55% 。
我國建筑業(yè)工業(yè)化歷程大致可分為四個(gè)階段：建筑工業(yè)化最早期、建筑工業(yè)化起伏期、 建筑工業(yè)化提升期、建筑工業(yè)化快速發(fā)展期。
在 20 世紀(jì) 50 年代建筑工業(yè)化最早期階段，我國開始學(xué)習(xí)蘇聯(lián)的多層磚混經(jīng)驗(yàn)。從 1950 年至 1975 年，我國全面學(xué)習(xí)蘇聯(lián)，包括各式建筑設(shè)計(jì)規(guī)范全部譯自俄文。期間國務(wù) 院印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)和發(fā)展建筑工業(yè)的決定》，強(qiáng)調(diào)建筑業(yè)必須積極地往“設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化、構(gòu)件生產(chǎn)工業(yè)化、施工機(jī)械化”方向發(fā)展。在國家推動(dòng)下，一度幾乎所有的建筑都有“預(yù) 制裝配元素”。
從 1976 年到 1995 年，我國建筑業(yè)工業(yè)化步入了 20 年漫長的起伏期，經(jīng)歷了停滯、 發(fā)展、再停滯的波折發(fā)展。1976 年唐山大地震調(diào)查表明，按照當(dāng)時(shí)規(guī)范而建造的預(yù)制裝 配式建筑抗震性能差，倒塌嚴(yán)重。震后全國劃分了抗震烈度區(qū)，頒布了新的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，現(xiàn)澆板成為主流；隨后，提出了“四化、三改、兩加強(qiáng)”，建筑工業(yè)化迎來一輪高 峰，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)體系快速建立，大批大板建筑、砌塊建筑紛紛落地。80 年代末，因防水、 冷橋、隔聲等一系列問題的出現(xiàn)，加之現(xiàn)澆混凝土機(jī)械化的出現(xiàn)，裝配式建筑的發(fā)展再次驟然止步。
從 1996 年到 2015 年，我國建筑工業(yè)化進(jìn)入了發(fā)展提升期。1999 年發(fā)布了《關(guān)于推 進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化提高住宅質(zhì)量的若干意見》，明確了住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展目標(biāo)、任務(wù)、措施等。但住房的商品化、多樣化要求，大量廉價(jià)勞動(dòng)力進(jìn)城就業(yè)等因素致使現(xiàn)澆體系大 規(guī)模發(fā)展，此階段裝配式建筑占比依舊較低，發(fā)展緩慢。
從 2016 年開始我國建筑業(yè)工業(yè)化步入快速發(fā)展期。進(jìn)入“十三五”以來，國務(wù)院發(fā) 布《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)城市規(guī)劃建設(shè)管理工作的若干意見》后，裝配式建筑市場規(guī)模呈顯著 的加速發(fā)展態(tài)勢，我國建筑工業(yè)化正式步入快速發(fā)展期。構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量在快速增加，截止 2016 年底，全國共有 156 家生產(chǎn)企業(yè)，較 2015 年增長 20%。行業(yè)產(chǎn)值方面，2018 年全國裝配式建筑約 2 億平方米，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá) 5234 億元，過去 3 年復(fù)合增長率達(dá) 55%。
2011-2018我國裝配式建筑市場規(guī)模
來源：結(jié)合智研咨詢、中信證券研究部
我國裝配式構(gòu)配件生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量
來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、中信證券研究部
我國13個(gè)五年計(jì)劃建筑工業(yè)化發(fā)展特點(diǎn)
來源：《淺議住宅設(shè)計(jì)與住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化》