發布時間：2021-02-08所屬分類：建筑師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘 要: 裝配式建筑作為一種全新的生產方式，因具有施工效率高、施工周期短，人工成本低，能源消耗少等諸多優勢，受到國內外學者的廣泛關注。然而，目前尚缺乏對裝配式建筑相關研究的系統性分析。本文以 Sciences Citation Index 數據庫和 EI 數據庫中 199020
摘 要: 裝配式建筑作為一種全新的生產方式，因具有施工效率高、施工周期短，人工成本低，能源消耗少等諸多優勢，受到國內外學者的廣泛關注。然而，目前尚缺乏對裝配式建筑相關研究的系統性分析。本文以 Sciences Citation Index 數據庫和 EI 數據庫中 1990—2017 年收錄的 330 篇代表性文獻為基礎，通過對裝配式建筑研究進行深入分析和歸納整理，展現裝配式建筑研究現狀和研究熱點。結果表明，裝配式建筑研究領域主要涵蓋五類研究主題: 裝配式建筑內涵及發展現狀、發展環境、項目全壽命周期管理、組織管理和可持續性研究。最后，針對我國裝配式建筑發展現狀，為我國裝配式建筑的理論研究和實踐提供指導性建議。
關鍵詞: 裝配式建筑; 研究綜述; 全壽命周期管理; 可持續建筑
裝配式建筑，亦稱工業化建筑、模塊化建筑，其內涵比較廣泛。一方面，裝配式建筑是一種施工方式的創新，將現場施工的部分工作內容移至工廠，采用規模化生產的方式生產構件產品，并通過現場組裝形成的建筑[1]。 另一方面，裝配式建造方式代表建筑業全產業鏈整合和發展的程度[2]。通過與傳統建筑的對比研究，普遍認為裝配式建筑可以提高生產效率、提高工程質量，縮短施工工期，減少勞動力，減少能源消耗[3]。在當前社會發展面臨的資源、環境制約更加嚴峻的背景下，裝配式建筑作為一種可持續的建造方式，受到政府部門、建筑企業和研究人員的關注。
近年來國內外學者從不同視角對裝配式建筑研究領域成果進行梳理和歸納。Li 等[1]對裝配式建筑管理進行了綜述，分析了裝配式建筑的主要研究國家和地區，并提出了裝配式建筑管理的主要研究領域有裝配式建筑的行業發展前景、應用和實踐、績效評估、技術應用環境以及設計產品運輸和裝配策略。Yashiro[2]對工業化建筑的內涵進行了深入研究，從新技術發展的先決條件、生產技術、產品體系、全壽命周期管理、組織管理、供應鏈成熟度、推動及限制因素等方面提出了工業化建筑研究的概念框架。Mostafa 等[4]從精益建造和敏捷制造的視角對裝配式建筑相關文獻進行綜述，提出裝配式建筑的內涵以及模擬仿真技術的應用前景。Zabihi 等[5]則從經濟、社會和可持續性三個維度對裝配式建筑的內涵進行了綜述。然而，上述研究成果仍存在若干局限性，首先，文獻分析的數據量較小，以上綜述的文獻收集均未超過 100 篇，所涉及的期刊有限。其次，對于裝配式建筑研究領域概括不全面，未能從裝配式建筑全壽命周期角度，對裝配式建筑研究主題進行系統研究。最后，提出的研究框架多針對特定國家和地區，普適性不強。
鑒于此，本研究基于 1990—2017 年 SCI( Sciences Citation Index) 數據庫和 EI( Engineering Index) 數據庫中收錄的 330 篇代表性文獻，首先對裝配式建筑研究基本情況進行梳理，包括發表文章數量、期刊類型、研究地區、研究機構、研究學者。其次，從裝配式建造項目內涵及發展現狀、發展環境、全壽命周期管理、組織管理、可持續性五個維度，系統性地提出了裝配式建筑分析框架。最后，本研究旨在為我國裝配式建筑理論研究提供參考。
1 研究方法與數據來源
本文對 SCI 核心數據庫和 EI 數據庫進行檢索，通過檢式 TS = ( ( prefabricated AND construction* ) OR ( prefabricated AND building * ) OR ( offsite AND construction * ) OR ( offsite AND building* ) OR ( modular AND construction* ) OR ( modular AND building * ) OR ( industrialized AND building* ) OR ( industrialized AND housing * ) OR ( modern AND method AND of AND construction* ) OR ( IBS* ) OR ( modularization) ) ，時間跨度為 1990—2017 年，共檢索到 580 篇文獻，經過篩選得到 330 篇有效文獻。從 90 年代以后，西方發達國家開始重新定位建筑業，裝配式建筑迎來了新的發展機遇。因此本文獲取文獻的時間跨度為 1990—2017 年上半年。 2 研究基本情況分析裝配式建筑相關的文章數量呈穩步上升的趨勢，如圖 1 所示，圖 1 表明該領域正逐步得到學者的重視。通過采用二次平均的方法對文章數量數據進行趨勢擬合，可以看出，裝配式建筑相關文章的數量在某些時間段內會有短暫下降趨勢，并且存在 一 定 的 周 期 性，如 2000—2004 年、2005— 2009 年、2010—2013 年。
本文所選 330 篇文獻共涉及 47 本期刊，涵蓋土木工程、建設管理、房地產管理、設計規劃、建筑環境等相關領域。表 1 列出了論文數量排名前 10 的期刊。從 SCI 數據庫收錄的文章來看，《Automation in Construction》中發表的有關裝配式建筑的文章最多，其次為《Construction Management and Economics》和《Journal of Construction Engineering and Management》，這 3 本期刊在建設管理領域占有非常重要的地位，可以說是該領域的權威期 刊，國 際 影 響 力 很 強。EI 期 刊 中 發 表 在《Journal of Architectural Engineering》和《Construction Innovation》文章最多。
通過對文獻來源分析，330 篇裝配式建筑相關文章共涉及 37 個國家的高校或者研究機構，其中排名前 10 的國家如圖表 2 所示。由此可以看出，裝配式建筑相關研究最多的國家為英國，其次為瑞典、美國、澳大利亞、中國及中國香港。
本文研究的文章共涉及 143 個研究機構，其中瑞典呂勒奧理工大學土木環境工程發表的與裝配式建筑有關的文章最多( 19 篇) ，其次是澳大利亞墨爾本皇家理工大學房地產及土木工程學院和香港理工大學建設與房地產學院。表 3 為發表裝配式建筑相關文章數量 5 篇及以上的研究機構。
基于文獻作者的分析，不考慮作者順序，按照發表文章數量排名，其中來自瑞典隆德大學建筑與環境科技學院的 Lars Stehn 教授發表文章最多，為 11 篇，其次是香港理工大學建設與房地產學院的 Qiping Shen 教授和英國拉夫堡大學土木工程學院的 Alistair G. F. Gibb 教授。表 4 給出了排名前 10 的學者列表。
3 研究主題分析
日本學者 Tomonari Yashiro 從創新方法的先決條件，制造技術，產品技術和建筑功能，組織管理，供應鏈成熟度，驅動和限制因素等方面，提出了工業化建筑分析框架并研究了日本工業化建筑的發展和演變趨勢[2]。
該框架的提出對于分析裝配式建筑研究主題有一定的參考作用，但是該框架只涉及裝配式建筑的生產和施工階段，未能從全壽命周期角度進行系統性分析，其次，該框架基于日本裝配式建筑的發展提出，所包含的研究主題不全面。因此，本文通過對文獻標題分析、關鍵字提取以及文章內容的概覽，分類匯總得到 19 個研究主題，分別是概念內涵、發展現狀、采納行為驅動因素和制約因素、市場客戶分析、施工方式決策、標準化和模塊化設計、技術體系、產品體系和生產流程、施工布局和進度調度、項目管理( 安全、質量、成本、進度、風險) 、建筑垃圾及回收管理、供應鏈管理、先進技術應用、生產率及績效評估、建筑能耗、可持續性、組織變革、商業模式和合作創新。基于系統論和建筑全壽命周期理論，將以上研究主題聚類成 5 個研究維度，即概念內涵及發展現狀、發展環境、項目全壽命周期管理、可持續管理和組織管理。本文系統性地提出了裝配式建筑研究分析框架，如表 5 所示。
研究結果表明，國內外研究學者對于裝配式建筑產品體系和生產流程的研究最多，占到總文章數量的 13. 03% ，其次是裝配式建筑采納行為驅動和制約因素研究以及先進技術的應用。由圖 2 可知，裝配式建筑產品體系和生產流程、先進技術應用、標準化模塊化設計、可持續性為目前研究主流。
3. 1 裝配式建筑的內涵及特征
各個國家和地區對裝配式建筑的命名不統一，常見的術語有: 裝配式建筑( Prefabricated Construction Building ) 、場 外 建 造 方 式 ( Offsite Construction) 、模 塊 化 建 筑 ( Modular Construction Building) 、工業化建筑( Industrialized Construction Building) 、現代施工方式( Modern Methods of Construction) 等。其 中 英 國、瑞典和澳大利亞常用 “Offsite Construction”和“Modern Methods of Construction”，美國多用“Modular Construction Building”，日 本、中 國、韓 國 多 用 “Prefabricated Construction Building”和“Industrialized Construction Building”。馬來西亞習慣用“Industrialized Construction Building”或“IB”。對于裝配式建筑的定義也各有不同，如表 6 所示。
由此可見，裝配式建筑具有以下特點:
( 1) 建筑設計標準化
通過標準化設計，可以降低模塊化建筑的復雜性，實現規模化生產和經濟效益。標準化設計，使預制產品的大規模定制成為可能。
( 2) 產品模塊化模塊化
要求每一個構件或部品具有獨立性，接口標準化。模塊化房屋的特點是由模塊化單元組成的子體系，通過標準化接口和先進的連接技術拼裝形成整個房屋建筑。在日本等裝配式建筑發展比較早的國家，已形成完整的工業化建筑產業鏈，有專業的構配件生產和銷售市場，因此在房屋到達使用壽命后，對其構件仍然可以回收利用，實現全壽命周期效益的最大化[2]。
( 3) 生產自動化
生產自動化是指采用機械化的生產方式進行預制構件和部品的生產，通過優化生產線和資源調度實現生產效率最大化。同時也可以將制造業精益建造和柔性生產等理念引入建筑業。
( 4) 裝配機械化
預制構件和部品運送到施工現場后，經過機械設備的吊裝和一定的連接技術，組裝成新的建筑。有部分學者研究裝配式建筑吊裝方案、現場布局的優化等。目前，機械化是我國工業化建筑的主要特征，其更高階段為自動化和智能化。
( 5) 管理精細化
裝配式建筑不僅僅是將部分現場施工的工作內容移至工廠而是整個建筑生產環節的重新設計。從設計到構件部品生產再到現場組裝，需要多個利益相關方的協調配合。與傳統建筑不同，裝配式建筑的每個環節不再是獨立分工的，更需要協同合作，強調標準化的設計，標準化的流程和標準化的組織管理。
3. 2 發展環境
發展環境是指能夠支撐裝配式建造方式發展的社會經濟環境，包括裝配式建造方式采納行為的動機和制約因素研究，國家的政策和裝配式建筑市場環境研究等。目前各個國家對于裝配式建造方式采納驅動和制約因素的研究比較廣泛。
許多研究已經識別并量化裝配式建筑發展的驅動和制約因素。一方面，就驅動因素而言，Pan 等[6]的研究表明，時間、成本、質量、生產率是促進英國開發商采用裝配式建造方式的主要因素。 Lu[7]通過對美國建筑承包商的調研，得到模塊化建筑的驅動因素有施工工期、整體項目進度和施工現場天氣條件。Blismas 等[8]基于澳大利亞的建筑市場，從經濟、社會和環境視角分析裝配式建筑發展環境，其中提高生產率，減少勞動力的數量以及提高全壽命周期績效為主要驅動因素。Zhai 等[9]的研究結果表明，環境問題是驅動中國裝配式建筑發展的首要因素，包括減少建筑垃圾，減少建筑能源消耗，促進綠色技術發展等。同時，裝配式建筑可以減少現場施工時間，提高建筑質量。
裝配式建造方式的采納仍面臨很大的挑戰。 Pan 等[10]研究得出初始投資較高、構件連接技術復雜、交付時間過長以及生產能力不強等問題制約英國裝配式建筑的發展。Lu 等[7]的研究表明制約美國模塊化建筑發展的主要因素為無法實現后期施工變更，運輸限制和設計選擇限制。Blisma 等[8]識別和評估了影響澳大利亞裝配式建造方式采納的制約因素，包括勞動力施工技能和知識的匱乏，成本過高，顧客認知不足，凍結設計的時間過早等。Zhai 等[9]研究表明供應鏈集成程度低、無法在早期凍結設計、成本過高、缺乏支持政策和相關標準是制約中國裝配式建筑發展的主要因素。
3. 3 裝配式建造項目全壽命周期管理
建設項目全壽命周期管理是以建設項目增值為目的，從項目決策階段、實施階段以及后期使用階段進行全過程管理，從而實現全壽命周期管理的五個目標，即社會滿意目標、安全目標、經濟目標、時間目標、質量目標[11]。
本文根據項目全壽命周期管理理論，細分為以下研究主題: 市場客戶分析，施工方式決策，標準化、模塊化設計、技術體系、產品體系和生產流程控制、施工布局與進度調度，安全、質量、成本、進度、風險管理、供應鏈管理、先進技術應用、建筑垃圾及回收管理，如圖 3 所示。其中產品體系和生產流程的研究最為廣泛，其次是新技術在裝配式建筑中的應用。——論文作者：劉康寧1 ， 張守健1 ， 蘇義坤2
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