建议建立“装配式建筑特区”(上篇)
一、装配式建筑发展现状
(一)顶层设计
目前,装配式建筑及钢结构建筑正迎来前所未有的黄金发展期,并在中央政策层面出现了史无前例的三个“第一次”:
■第一次在国务院常务会议层面提出要发展绿色建材和钢结构建筑;
2015年11月4日,国务院总理李克强主持召开国务院常务会议,部署贯彻党的十八届五中全会精神,提出要结合棚改和抗震安居工程等,开展钢结构建筑试点。扩大绿色建材等使用。
■第一次在中共中央层面提出要发展装配式建筑和钢结构建筑。
2016年2月6日,《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》提出:发展新型建造方式。大力推广装配式建筑,减少建筑垃圾和扬尘污染,缩短建造工期,提升工程质量。制定装配式建筑设计、施工和验收规范。完善部品部件标准,实现建筑部品部件工厂化生产。鼓励建筑企业装配式施工,现场装配。建设国家级装配式建筑生产基地。加大政策支持力度,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%。积极稳妥推广钢结构建筑。在具备条件的地方,倡导发展现代木结构建筑。
■第一次在政府工作报告中提出要发展绿色装配式建筑
2016年3月5日,李克强总理在全国两会上做的政府工作报告中明确提出:要推进绿色建筑和装配式建筑的发展。
(二)为什么要顶层设计
我在很多场合说过,发展钢结构建筑,光靠技术专家是不行的,一定要政治家出手才能最终解决问题。这次果然政治家出手了,而且是密集的同时出手。
■从正面来看,这是党中央、国务院、全国人大对建设行业的关心;
■从反面来看,一定是建设行业自身出现了重大问题,而且是出现了建设行业自身已经无法解决的重大问题。
建筑行业出现的重大问题就是目前中国的建筑材料、建筑结构、建造方式过于单一,钢筋混凝土建筑一统天下。
过去20多年来建设行业也确实在进行自救,希望能够依靠行业自身力量来解决混凝土建筑一统天下这个问题,但收效甚微。
没有办法,党中央、国务院、全国人大不得不出手来帮助建设行业来解决混凝土建筑一统天下的问题。
二、 发展装配式建筑的六只拦路虎
(一) 发展装配式建筑最大的技术拦路虎是“极限状态三系数法”
中国是目前全球唯一还在使用“极限状态三系数法”这一古老而陈旧设计方法的国家。
在学习前苏联的社会主义建设高潮中,中国全部建筑设计标准都完全套用前苏联的设计标准和技术规范。
1957年以来一直是采用的是“苏修”的“极限状态三系数法”。
S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK
(二) 发展装配式建筑第二只拦路虎是“混凝土建筑一统天下”
中国是目前全球唯一一个混凝土建筑一统天下的国家。
图1是中国建筑金属结构协会党保卫先生提供的数据,从2011年到2015年,钢结构占建筑业比例都没有超过3%。
图1
(一) 中国老百姓是全球唯一一个只能购买多层和高层公寓的国家
这个就不用我多说了,你们知道的。
(二) 中国建筑行业是是唯一一个不接受国家技术监督局管理的行业
从1949年开始,新中国从前苏联全盘引进了“条块分割”的政府组织架构。
条:指的是由中央直属部委自上到下的一种指挥体制,例如,国家质量监督检验检疫总局职责对省、市、县各级质量监督检验检疫部门,国家住房和城乡建设部对省、市、县各级住房和城乡建设部门的指挥,就属于“条”。
块:则是以地方行政当局统管的某一区域全部的行政行为的一种描述,例如省、市、县各级政府机构。
1、按照现有“条块分割”的政府组织架构,标准化业务划分:
■国家质量监督检验检疫总局负责除建筑产品之外的所有产品的标准化工作;
■住房和城乡建设部承担建立科学规范的工程建设标准体系的责任。
2、按照现有“条块分割”的政府组织架构,产品质量职责划分应该如下:
■在“住宅工厂”里“制造”的“住宅产品”质量应该归“住宅工厂”所在地的技术监督局管理;
■运送到“住宅工地”的“住宅产品”应该归当地建设部门监督管理。
这种铁路警察各管一段的管理模式大大降低了住宅产品的最终质量,因为不但住宅产品的最终质量不归国家质量监督检验检疫总局负责,即便是各种归国家质量监督检验检疫总局负责的住宅部品,出了工厂大门(理论上是运送到工地后)国家质量监督检验检疫总局就无权管理。
(三) 中国建筑行业是唯一一个拒不执行GB/T 20000.2-2001 《标准化工作指南第2部分:采用国际标准》的行业
国际社会解决争端的手法是:求大同、存小异。在技术标准方面,取得共识就可以上升为国际标准,存在差异就各自表述,也就是保持该技术标准的本国特色。如果一个行业的所有技术标准都与国际技术标准脱离,死守着本国技术标准特色不放,那这个行业就一定是出了严重问题。
严格说来,技术标准是没有姓“资”和姓“社”问题的,所以,GB/T20000.2-2001 《标准化工作指南第2部分:采用国标标准》的规则指出:
“国际标准通常是全球工业界、研究人员、消费者和法规制定部门经验的结晶,包含了各国的共同需要,因此采用国际标准是消除技术性贸易壁垒的重要基础之一。这一点已经在世界贸易组织的‘技术性贸易壁垒协议’(WTO/TBT协议)中被明确认可。为了发展对外贸易,尽量采用和使用国际标准十分重要。”
(四) 中国建筑行业是国内唯一一个拒不执行GB/T1.1-2009 《标准化工作导则 第一部分:标准的结构和编写》的行业
中华人民共和国国家标准化管理委员会发布了公告2009年第7号(总第147号)文件,批准发布了GB/T1.1-2009《标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写》和GB/T20000.2-2009《标准化工作指南第2部分:采用国标标准》,两项标准将于2010年1月1日正式实施。GB/T1.1-2009代替GB/T1.1-2000和GB/T1.2-2002,GB/T20000.2-2009代替GB/T20000.2-2001。
作为全国各行业在编写标准时共同遵守的基础标准,新版国家标准整合了先前版本的技术内容,提高了标准本身结构的严谨性和表述的准确性,提高了标准的普适性,使我国标准的编写更加简化,形式更加清晰,并且与相应国际标准主体内容及表述形式保持一致,对进一步规范我国标准的编写和提高标准编写质量具有重要意义。
GB/T1.1-2009 《标准化工作导则第一部分:标准的结构和编写》指出:
“GB/T1.1以前的各个版本均是以ISO/IEC导则为基础起草的。ISO/IEC导则是以传统制造业为代表,以产品标准为例编写的。而GB/T1.1-2009是全国各行各业在编写标准时共同遵守的基础标准,它关注的范围应更加广泛。”
因而,以前建筑行业拒不执行GB/T1.1是情由可原的,但GB/T1.1-2009颁布以后,建筑行业再拒不执行就有点说不过去了。
尤其是建筑行业自己多年来一直在提倡住宅产业化,把住宅作为产品看待,还要到工厂生产线上去制造住宅,但技术标准却不按照产品标准来编写,拒不执行GB/T1.1-2009确实有点过分。
三、如何发展装配式建筑?
(一)鲁伯高德伯格方法
中国大多数人都信奉“愚公移山”,以及“只要功夫深,铁棒磨成针”的精神。
美国人不太愿意接受拘谨的条条框框的约束,比较容易接受一个原则性不太强的观念:即系统和概念应该是帮助而不是限制。他们坚信一个无可辩驳的逻辑,技艺娴熟就是他回避问题的能力远胜过他主动解决问题的能力。美国人称这种行为为鲁伯高德伯格方法(有困难,绕着走,即不争论)。
在中国,邓小平先生是应用鲁伯高德伯格方法的高手。他老人家对中国的情况了如指掌,对什么体制能发展生产力,心里跟明镜似的。
邓小平曾说过:“对改革开放,一开始就有不同意见这是正常的”。他采取的方针叫“不争论”。不争论,是为了争取时间干,一争论就复杂了,把时间都争掉了,什么也干不成。
“不争论”就是邓小平在回避他自己,以及当时中共中央和国务院还一时无法解决的问题。
在中国的改革过程中,一个强烈的印象就是,许多问题,当时看来非常困难,完全无解,只好暂时维持现状。后来,这些问题不是被解决了,而是在无形中消失了。这种情况出现的原因,就是人们通过把巨大的难题化解为若干可解的具体小问题,逐渐解决了。大难题好像从来没有被拿出来解决过,但时过境迁人们回头一看,那个大问题不见了。
(二)建立“装配式建筑特区”
1978年12月18日,党的十一届三中全会召开,开启了中国走向改革开放的新时代。1979年4月,广东、福建省委向中央要求利用邻近港澳等有利条件,实行特殊政策,吸引外资、扩大出口。邓小平听后十分赞同,他说:“就叫特区嘛”。
1984年,邓小平看到深圳由过去的渔民村变成“户户小洋楼”,欣然题词:“深圳的发展和经验证明,我们建立经济特区的政策是正确的”(图2)。
图2
发展装配式建筑,看似困难重重,但是我们可以借鉴建立经济特区的经验,在建筑行业建立“装配式建筑特区”。这里的“特区”不是一个地域概念上的特区,而是在建筑行业内部把“装配式建筑”单独划出来,进行体制、机制和技术创新。
(三)为什么要建立“装配式建筑特区”?
从1949年开始,将近70年的时间,中国建筑行业在技术标准、规范体系方面就一直是“阎锡山的铁路”,和国际建筑界脱轨。
■中国建筑结构设计方法是“极限状态三系数法”( S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK);
■除中国外,全球建筑结构设计方法都是采用允许应力设计(ASD)方法,、荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法,以及直接强度(DSM)方法。
不同轨距的火车可以通过在换轨站更换车轮的方法来解决不同轨距问题,因而不影响沟通和交流。
中国建筑结构设计方法与国际建筑结构合计方法不是简单的“轨距”不同问题,根本就是“公路”,甚至是“土路”与铁轨之间的关系,神仙也无法解决这么困难的接轨问题。
这本身就已经很“另类”,而且长达70年不思进取,不思改进,就更“奇葩”,并让人不得其解了。这肯定不是简单的技术问题,而是在体制、机制方面出了问题而无法自拔。
因此,建立装配式建筑特区,进行体制、机制创新就显得尤为迫切和重要了!
“极限状态三系数法”( S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK)目前尚能应付传统建筑(现浇混凝土)的设计(实际上还是与国际先进结构设计水平相差很大),但如今党中央、国务院、全国人大要求中国建筑界搞“装配式建筑”,用“极限状态三系数法”( S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK)来进行“装配式建筑”的结构设计,存在很大的不确定性。
用一位美籍华人预制预应力结构专家宗德林先生的话说:“美国有完整的设计及实验。包括抗震。但中国不认可一切美国报告。只能做参考。谁有能力将超过五十年累积的东西在中国再做一遍呢?”
但是,70年来,中国建筑行业不但在技术标准、规范体系方面一直和国际建筑界脱轨,而且与中国其他行业也老死不相往来,成了一个“怪胎”。
华南理工大学王仕统教授多次说过:中国的建筑市场经过30几年的野蛮发展后,现在后遗症已非常严重,再不调整可能会怪胎作怪,毒瘤发展,恶化发展(图3)。
图3
中国建筑行业经过约70年的自我近亲繁殖,形成了强大利益集团,他们所积攒的力量足以能够抵挡和抵制来自顶层设计和市场压力。例如起源于上个世纪90年代的住宅产业化浪潮,就是在这股凡夫俗子肉眼几乎看不见的力量抵制下,经过几十年的软磨硬泡,几乎是无疾而终。
当年很多参与和鼓吹“住宅产业化”的官员和学者一样,自身没有制造业的工作经历和教育背景,对当代制造业的发展现状和技术前景(例如柔性制造系统、装配设计(DFA)、制造与装配设计(DFMA)、产品寿命期管理(PLM)等无数新的制造业知识)一无所知,他们所说的“住宅产业化”内容缺少真正的制造业技术内涵,既空洞又肤浅。因而十多年来,虽然“住宅产业化”口号喊得震天响,但就是没有什么实质性的进展。
我担心在这一波“装配式”建筑发展浪潮中,又会出现像当年空喊“住宅产业化”的那样一群人,对于“装配式”内涵不甚了解,“滥竽充数”,尽管口号喊得震天响,但“装配式”建筑就是没有什么实质性的进展。
党中央、国务院、全国人大也深知建筑业作为传统行业,其改革的难度,也算是块“硬骨头”,2017年政府工作报告中罕见地直接提出“推进建筑业改革发展”,国务院主刀建筑业改革,这是对建筑业改革发出的最强音,这也将意味着发展将步入快车道。
中国建筑业体量巨大,顽疾太多,操刀改革,稍有不慎,就会引起政治、经济和技术领域的巨大地震,所以建筑业的改革要慎之又慎。
拿出一块试验田——“装配式建筑特区”,现在其总量不到整个建筑产业总产值的5%(钢结构建筑+装配式混凝土建筑),对其进行体制、机制和技术各个领域的改革,既不会对整个建筑产业产生冲击(即不会影响国民经济运行),也不会对现有利益集团产生过大冲击(也可以防止各种利益集团软磨硬泡的抵制改革)。
有困难,绕着走。可以减少很多不必要的麻烦,在今天看来很多无法解决的问题,几年后可能就不存在了,没有必要不撞南墙不回头,硬碰硬的去搞改革。
所以,建立“装配式建筑特区”就应当是解决这一问题的最佳办法,很有可能会向当年“建立经济特区”一样,获得意想不到的成功。
四、装配式建筑特区体制、机制和技术创新内容
在装配式建筑特区进行的创新包括:
■管理体系创新;
■技术标准规范创新;
■质量监管创新;
■财政补贴创新;
■税收创新;
■建筑教育创新;
■技术创新。
(一)管理体系创新
既然国家质量监督检验检疫总局现在可以管理除建筑产品之外的所有产品的标准化工作,为什么就不能把“装配式建筑”的技术标准和规范划归他们来管理起来呢?对于整个建筑行业来说,“装配式建筑”目前只是很小一块“蛋糕”[占整个建筑产业总产值的5%(钢结构建筑+装配式混凝土建筑)以下],切出这一小块蛋糕,进行体制、机制和技术创新、改革,不会对现有利益集团产生过大冲击。也不会对国民经济运行产生过大冲击。
让装配式建筑享受全国其他所有行业的共同待遇,即由国家质量监督检验检疫总局来管理“装配式建筑”的技术标准和规范,就可以化解很多在现有建筑管理体系下无法克服的顽疾。
(二)技术规范创新
1、国际标准规范惯例
(1)标准规范编制、出版、颁布主体单位
以美国钢结构建筑为例,标准规范的编制、出版、颁布主体单位多样化,互相之间是竞争关系,而不是上下级关系:
■AISI(美国钢铁协会)
■North American Steel FramingAlliance(北美钢结构协会);
■Steel Stud ManufacturesAssociation(钢柱制造商协会);
■USDepartment of Housing and UrbanDevelopment(美国住房和城市发展部);
■NAHB National Research Center(全美住宅建造商协会研究中心)。
(2)结构设计标准
国际上通行的结构设计方法是允许应力设计(ASD)方法,以及最近非常流行的荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法,以及直接强度方法(DSM)。
(3)自愿性标准与强制性标准
美国、法国、日本等发达国家均采用自愿性标准体系,标准本身不具有强制性。几乎所有的标准都有免责条款,即使完全按照标准设计,出了问题设计师也要承担设计责任;但是,如果设计师有理论、实验或实践依据,即使设计超出了标准所允许的范围,只要设计师敢于“签字”,也是认可的,这就给设计师创新提供了很大方便。
2、 中国标准规范现状
(1)与国际先进技术标准规范严重脱节
我国重新加入国际标准化组织(ISO)已经39年(1978年),加入世界贸易组织(WTO)已经15年(2001年)。各行各业都通过与国际标准化组织的合作,取得了可喜的成绩。
中国建筑标准与国际标准接轨已经丧失了二次重大的窗口期。
自从1949年,中国全面引进前苏联的建筑标准体系之后,中国建筑标准就一直与国际建筑标准老死不相往来。即便是39年前中国重新加入国际标准化组织(ISO),以及15年前中国加入世界贸易组织(WTO),都没有对中国建筑标准带来任何冲击和影响。
近70年来,中国建筑标准与国际建筑标准差异越来越大,不但标准内容和标准格式与国际标准格格不入,而且与国内其它所有行业的标准格式也大相径庭,成了一个“标准孤岛”。
中国建筑标准不但与国际标准脱轨近70多年,而且70多年来也与中国其他行业标准老死不相往来。
现在已经积重难返。行业内部形成的标准利益集团势力巨大,建筑行业内部多年所积攒的抵制国际标准的阻力已经大大超过外部(市场、顶层设计等)推动的力量。
目前建筑行业为了抵制发达国家先进的建筑体系、建筑方法、建筑材料进入中国建筑市场,采取的措施是“鸵鸟政策”,即“闭关锁国”,拒敌人于国门之外。结果就是我不想走出去,你也别想走进来。
我经常说:“中国建筑行业抵制国际先进建筑标准和技术的力度比中国海关打击走私的力度、强度和覆盖面要大多了。走私还有漏网之鱼,但国际先进技术要想进入中国建筑市场,会遭遇到建筑全行业的‘围追堵截’,几乎找不到任何空隙可钻,绝无“漏网之鱼”。而且,现有的建筑‘审图’制度占据了‘一夫当关,万夫莫开’的有利位置,使得国际先进建筑标准和技术绝无漏铜可以钻进中国建筑市场,中国建筑技术现状始终处于任凭(国际建筑技术)风吹浪打,我自(中国建筑技术)岿然不动的局面。”
原建设部于2000年2月17日发布了《建筑工程施工图设计文件审查暂行办法》(建设[2000]41号),标志着施工图审查制度开始在我国实施。审图机构中的审查人员应当有有15年以上所需专业勘察、设计工作经历,因此审查人员都是一些有着丰富设计经验“老”技术人员,他们对于现浇混凝土建筑和砌块类建筑设计和技术要点可以说是“烂熟于胸”,说的夸张一点,这些“老”技术人员“闭着眼睛”都知道你设计的现浇混凝土建筑和砌块类建筑是否合理。
因此说,18年来,施工图审查制度为中国的现浇混凝土建筑和砌块类建筑设计立下了汗马功劳。施工图审查是政府主管部门对建筑工程勘察设计质量监督管理的重要环节,是基本建设必不可少的程序。
但是,对于“苦涩、难懂”的中国建筑标准规范(特别是“第一次”问世的“装配式建筑标准规范”)来说,不经过一定程序和一段时间的“宣贯、培训”,就是博士生(甚至是标准编制者本人)也一时难以理解,领会,更谈不上“融会贯通”的在建筑设计中去应用了。
那么,这些由“老”技术人员组成的审图机构中的审查人员能否比现有设计院中的设计人员更快进入角色,能否更有精力尽快学习和熟练的掌握这些“苦涩、难懂”的“装配式建筑标准规范”,就存在很大的疑问了。
另外,是否需要设置一个装配式建筑审图“过渡期”?在装配式建筑审图“过渡期”怎么“审图”?需不需要“审图”?都还存在很大的不确定性。
一旦存在这些不确定性,这些由“老”技术人员组成的审图机构中的审查人员就有可能会采取一些简单、实用的处理办法,例如拖着不批,或直接批复:XXX装配式建筑设计“不符合规范”等(实际上,冷轧轻钢建筑虽然有《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》JGJ227-2011,但很多冷轧轻钢建筑企业在实际操作中都遭遇过类似待遇)。
3、打掉最大的一个拦路虎
影响中国建筑结构设计标准规范和国际标准规范接轨最大的一个拦路虎可能就是“极限状态三系数法”( S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK)。
在建筑行业现有体制、机制和技术领域之内,可能很难打掉这个拦路虎。
但是,如果把“装配式建筑”标准、规范划归国家质量监督检验检疫总局管理,问题就会很简单了。
打掉了“极限状态三系数法”( S=γGSGK+ψQγQSQK+ψwγwSwK)这个拦路虎,就可以很顺利的采用,或等效采用国际上很多先进的建筑技术标准规范,甚至还可以有采用允许应力设计(ASD)方法和荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法的台湾汉字版(只可惜是繁体字)建筑技术标准规范。
中国台湾1949年前后都是采用允许应力设计(ASD)方法,现在也有最近非常流行的荷载和抵抗系数设计(LRFD)方法,以及直接强度方法(DSM)。
中国台湾常年受强地震和强台风侵袭,其建筑标准规范积累了很多预防地震和台风侵袭的技术经验。
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