首页 >> 综合文摘 >> 【教育观点】土建行业未来发展趋势  
【教育观点】土建行业未来发展趋势
[ 来源: 土木建筑 ] 2015/12/9 16:58:00

    演讲人:沈祖炎院士简介

  沈祖炎院士从事教学、科研和工程实践以60年,为上海中心、环球金融中心、东方明珠、浦东机场航站楼、上海八万人体育场、CCTV新楼、国家大剧院、南京奥体中心等重大工程提供关键技术支持。此外,沈院士现担任国家土建结构预制装配化技术研究中心学术委员会主任等多个要职。

  今天我的讨论题目是《土建行业未来发展趋势》,这是个行业性的问题。我们的研究生毕业之后大多都会去土建行业工作,我们应该对未来土建行业发展有个数。这对我们研究生阶段的学习和毕业后的工作都有一定的用处。因为今天的题目比较大,相应的资料比较少,所以希望大家一起来讨论这个话题。

  我会讲六个方面的问题:第一是土建行业发展的现状和趋势,第二是绿色土建工程,第三个是新型工业化建造,第四是土建行业土建工程信息化,第五是技术发展策略,最后是关于复合型人才的成长。

一、土建行业发展的现状和趋势

  现在我们讲一下土建行业发展的现状和趋势,现在中国在土建行业发展的成就是很大的。最近几十年以来,大约九零年以来,发展的速度和广度非常的大。工程建设成就十分辉煌,完成了一系列设计理念超前、科技含量高、使用要求高、施工难度大、令世界瞩目的重大工程。这个我就不举例子了,这个我们从身边的大的桥梁,水坝,会场,超高层建筑等等都可以说明这个问题。其次,我们的产业规模创历史新高:2014年,建筑行业总产值约为17.7万亿元,这个数量是非常大的,是国民经济的支柱产业,占国民生产总值20%以上。所以我们大家选了土建行业这个方向之后,我们的选择都是很对的。因为在今后的日子里有很多建设需要你们去做去干。我们在国际市场开拓也取得新的进展,每年的年均增长都在30%以上。以前我们的土建行业都在国内在做,现在都慢慢向国外去发展。有很多企业,包括大的国企,大的民企现在在国外的工程也越来越多,在国外的声誉也越来越好。所以你们毕业之后,会碰上往国外发展的时间,这个时机非常好。我觉得你们从这个时间,这个专业出去,也是非常幸福的,非常幸运的。我记得我们当时和你们现在比,确实差很多很多。时间上是非常好的机遇。

  当然,我们遇到的主要问题也有以下几个方面:一个就是发展模式粗放,而且工业化、标准化水平偏低,人工劳力为主要,信息化程度低,管理手段落后,建造资源耗费量大,碳排放量突出,这个和国际比起来是非常落后的,这个如果我们要走出去的话,也改进改进。再一个,企业科技研发投入较低,专利和专有技术拥有数量少。还有一个呢,缺乏高素质的复合型人才,一线从业人员技术水平不高,这最后我们之后也会讲到。我们需要你们更多高素质的复合型人才。

  那么我们土建行业的未来趋势到底怎么样呢。从我们学科发展来说,从我们建设国家来说,我觉得是以下三个方面:绿色土建工程、新型工业化建造和信息化管理。因为我们21世纪是信息化时代,信息化时代的特点是什么事情都是和信息化联系起来,那么我们土建行业也是有联系的。而这三点呢,不是孤立的,是三位一体,协同发展的。这个难度也是比较大的,因为一个方面发展是发展不好的,是一个低水平的发展。而三位一体的协同发展才是高水平的发展。为了满足这样的要求,我们需要的是复合型人才成长。这个也是和你们切身利益相关。

二、绿色土建工程

  第二个问题是绿色土建工程。绿色建筑的背景呢,是最近兴起的,绿色是“十八届五中全会”提出的国家五大发展理念之一。土建行业的发展理念就是要发展绿色土木和建筑。绿色建筑或者绿色土建不是一个单一的工程,而是一种发展理念,绿色的理念。土木也好,建筑也好,这个行业应该是绿色的。那么什么叫绿色呢?按照国家的要求,应该是四个坚持。第一、坚持节约资源和保护环境的基本国策;第二、坚持可持续发展观,如果我们21世纪不考虑可持续发展,那么我们将会无材可用,也就不能可持续发展了。所以现在我们必须坚持可持续发展,这对于我们或者我们子孙都是友好的;第三、坚持符合资源节约型、环境友好型社会的要求,我们今后的社会都会建成资源节约型、环境友好型的;第四、坚持形成人与自然和谐共生,我们不能去破坏自然,我们去破坏自然,自然也会对我们进行报复,我们很多病和灾害都是自然的报复。这个绿色的理念就是这四个方面,很抽象的。我们现在的工程很多都是不符合这四个方面的,以后我们的建设将会朝这方面发展。

  那么,我们国家对绿色建筑的定义是什么呢?这个定义是在《绿色建筑评价标准》给出的。绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内,注意一下,一定是全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能,节地,节水,节材),就比如我们国家是很缺水的,南水北调不能解决根本问题。之前我们都说中国都是地大物博,现在我们都很慎重得去说这个了。然后,就是保护环境和减少污染,为人们提供健康,适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。我们今后会出现绿色建筑的评价标准。虽然现在不会处罚,但是过段时间如果不是绿色建筑,肯定会被处罚的。简言之,绿色建筑就是在全寿命周期内四节,就是节能,节地,节水,节材,还有环保,满足使用功能的同时与自然和谐共生。从占20%的国民生产总值就可以看出,绿色建筑的作用还是非常重大的。现在为什么工程师要注册呢,就是因为土建行业是关乎人类的生命安全的,是非常重要的。还有律师也是要注册,也是为了维护社会稳定的,还有比如会计师也是要注册的,因为关系到一个国家的经济运作。所以说注册也就是要符合国家要求才能去做相关领域的事务。土木行业的工程师,有结构工程师,设备工程师(水暖通之类)等,这个必须要有要求,不然一个国家的基础建设就乱套了。因为做错事了,注册后就要承担一定责任。

  那么,绿色土建工程发展的战略地位与应用价值怎么来理解?我们先看看传统土建工程对人类环境的不利影响。第一点,人工建筑材料严重破坏自然资源,耗能大、碳排放量大。比如说我国2014年的水泥产量为24.7亿吨。这是一个什么概念呢,这是世界总产量的59%。它要消耗石灰石24.7亿吨,因为它的原材就是石灰石。还消耗水14.8亿吨、砂子49.4亿吨,二氧化碳排放24.7亿吨。第二个是规划滞后或多变,大拆大建,浪费资源,破坏环境。这个大家都看到了,我们国家最近都在谈这个事。第三个就是设计求异或保守,严重浪费资源。这里最突出的是我们的鸟巢,用钢每平方米720公斤,这个是一般大型建筑的3倍到4倍,这个不可能经济,浪费我们国家不少材料。包括我们的大剧院,大剧院的屋顶盖不知道浪费了多少钱,浪费了多少能源消费。用我们中国的钱来实现他们的名声。第四个就是建筑质量不过关,建筑寿命短。如:我国建筑寿命仅30年,美国74年,英国132年。寿命短有什么坏处呢,人家一个建筑造好后,我们这个建筑要造三次,才达到他们的寿命,而且我们的材料要比他们贵的多。所以我们传统的土木工程对人类环境影响是非常坏的,不用绿色土建的理念来改造的话,吃亏的还是自己。

  绿色土建工程的应用价值在于能减少资源消耗,能降低能源消耗,并且能减轻环境污染。所以绿色土建工程发展的战略地位怎么来理解呢?它是可持续发展战略、建设资源节约型和环境友好型社会、建设生态文明等国家相关战略的重要延伸。

  绿色土建工程的实施在全寿命周期有几个阶段:第一个是规划阶段。第二个是设计阶段,包括建筑设计,结构设计,设备设计。然后第三个是施工建造阶段。第四个是运行使用阶段即造好再用的过程。第五个是维护阶段。第六个拆除、再利用阶段。怎么样拆用料最少,最省能耗。

  各阶段的实施者有:

  规划阶段:注册规划师

  设计阶段:注册建筑师、注册结构师、注册设备工程师

  施工阶段:注册土木工程师、注册结构师

  运行、使用阶段:注册土木工程师

  维护阶段:注册土木工程师

  拆除、再利用阶段:注册土木工程师、注册结构师

  我们实施应关注的主要内容有:

  第一个是绿色建筑材料和材料再生利用。我们搞结构的不懂材料是不应该的事情。我们应该明白选用什么样的建筑材料才是绿色的如:高性能混凝土、高性能钢材以及其它绿色建材和可循环利用。

  第二个要关注的是绿色设计创新理念的贯彻和实施。如:“共享设计”的绿色建筑设计理论和“被动优先、主动优化”的解决之道等。我们有很多新能源出来看起来确实省了,但是产生新能源时候用了很多电能和其他方面的能量,加起来可能得不偿失,省下来的能源还没有用下去的能源多。比如太阳能,很多是外国人在做,但是真正耗能做的太阳能是在中国。很多东西要在全寿命周期内考虑合理还是不合理。

  第三个是绿色施工技术和装备的开发如:结合绿色施工理念进行管理、施工过程中注重资源节约与环境保护等。

  当然还有全寿命设计理念、提高耐久性新技术和新型防灾技术应用。

三、新型工业化建造

  第三个要介绍的是新型工业化建设。

  常规施工、建造对人类社会造成了严重的影响。

  工地扬尘:严重影响周围社区居住环境,是空气PM2.5污染的主要制造源。有人统计了一下,在中国这个大工地,PM2.5的污染主要制造源之一是常规施工,如上海世博会展览的那几天,工地停下来,不让做。北京奥运会举办期间,工地都停掉,为什么呢?要保证空气质量。

  建筑垃圾:所有垃圾中数量最大,也最不容易降解的垃圾。

  废水污染:建筑工地混凝土搅拌废水,施工污水大量排放。

  水资源浪费:施工用水浪费严重,地下水无序排放造成水资源大量浪费。

  噪音污染:施工中机械发出的噪音是城市四大污染之一。

  所以常规施工方法必须向工业化建造转变。

  那么什么叫工业化建造呢?工业化建造是指在建造全过程中采用以标准化设计、工厂化生产、装配化施工、一体化装修和信息化管理为主要特征的工业化生产方式的建造。第一个是标准化设计,就是像生产一个产品一样,不断地进行标准化的设计。第二个是标准化生产,就是在工厂里生产,用机械来生产。装配化施工,到工地里进行装配。下一个是一体化装修,装修也是一样。这就叫工业化建造,这和我们传统的建造是完全不一样的。那么我们的土建行业呢,一定要向这个方向去发展。国外在这方面发展的不错,国内与其差距实在太大。进入信息时代后,工业化建造正在向新型工业化建造发展。

  我们国家也正在向这方面提出号召。第一个是党的十六大提出,要发展新型工业化。党的十八大也提出,要走中国式的新型工业化道路。它的基本要求是:提高科技创新能力、减少环境污染、降低能源消耗、提高经济效益。所以说,对于建筑业就是要走中国式新型建筑工业化建造的道路。这个过程是任重道远的。

  新型工业化建造的定位是在第三次工业革命阶段。第一次工业革命阶段是蒸汽机时代,第二次工业革命阶段是电气化时代,第三次工业革命就是信息化时代。所以,在这个阶段上,建造是在数字化信息技术控制下的高度自动化系统中进行的,这个自动化就是说,在制造的过程中,它是数字化来控制的,高度自动化就是指无人或者少人。现在我们到工厂里去看,在国外有些工厂里就是两三个人,去负责排除一些故障。而且要逐步发展为可自律操作的智能系统,我们不仅要搞自动化,还要搞智能化。新型工业化建造还要从大规模成批建造走向大产量定制建造。第三就是要实行满足个性化要求的菜单式订购,这就是我们新型工业化建造的本质。所以说,新型工业化建造的定义就是,在数字化信息技术控制下的智能建造系统,且在整个建造过程中能实现“九段九化”的要求,完成从大规模成批建造方式向大产量定制建造方式的转变。“九段九化”就是讲,我们建筑行业第一个就是要讲究个性化,第二个就是结构设计体系化,第三个是部品尺寸模数化,第四个是结构构件标准化,第五个是加工制作智能化,第六个是配套部品商业化,第七个是现场安装装配化,第八个是建造运维信息化,第九个是拆除废件资源化。新型工业化建造的效果是高效率、高质量、高科技和高效益。

四、土建工程信息化

  接下来我们讲土建工程信息化。建筑信息化是指:运用计算机、通信、控制、网络、系统集成和信息安全等技术,改造和提升建筑业技术、生产、管理和服务水平。而土建工程信息化主要就是BIM,BIM在建筑领域的应用有很重要的价值,BIM是多维模型信息集成技术,是对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达,BIM可应用于工程项目规划、勘察、设计、施工、运营维护等各阶段,BIM支持对工程环境、能耗、经济、质量、安全等方面的分析、检查和模拟,为项目全过程的方案优化和科学决策提供依据,BIM支持各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理,为建筑业的提质增效、节能环保创造条件,BIM应用作为建筑业信息化的重要组成部分,必将极大地促进建筑领域生产方式的变革,是建筑产业现代化的主要特征之一。BIM在建设单位可以发挥作用,如建立科学的决策机制、投资控制,建立BIM应用框架、建立BIM数据管理平台,施工监控和管理、运营维护和管理。它在勘察设计单位也可以发挥作用,比如实现信息的有效传递、对项目规划方案和投资策略进行模拟分析,构建满足各参与方使用要求的多专业信息BIM模型,进行节能、日照、风环境、光环境、声环境、热环境、交通、抗震等在内的建筑性能分析,并进行各专业之间的碰撞检测。它在施工单位的作用是指导建筑部品构件的生产以及现场施工安装,辅助工程预算的编制,对施工进度、人力、材料、设备、质量、安全、场地布置等信息及工程成本进行动态管理,实现可视化模拟和施工方案不断优化。它在运营维护单位发挥的作用是构建运营维护管理平台,支持大型公共建筑和住宅小区的基础设施和市政管网的信息化管理,实现建筑物业可视化管理,为工程健康监测提供信息支持,应用各类灾害分析、虚拟现实等技术,实现各种可预见灾害模拟和应急处置,与楼宇设备自动控制系统相结合,支持设备设施运行的动态信息查询和异常情况快速定位。

  所以,BIM刚出现时我们称它为建筑信息模型Building Information Model,但使用一段时间后发现其用途不仅是一个模型,还有建模和管理等功能,其名称又有另外的叫法: Building Information Modeling或Building Information Management。从建筑工业化建造的角度,BIM还有进一步的功能,所以我们把它称为建筑一体化管理更为确切: Building Integration Management。BIM的深度应用有望引起建筑工业化的第四次革命,BIM如果不与建筑工业化建造结合,也可以是建筑业管理方式升级换代的一种独立的重要方式,BIM如与建筑工业化建造有机结合,它的功能将会有质的变化,甚至可以引起建筑工业化的第四次革命。届时,新型建筑工业化建造将能在数字化信息技术控制的可自律操作的智能系统中进行。

五、土建行业技术发展策略

  土建行业的发展策略应该是绿色化、工业化、信息化三位一体,协同发展。

  新型工业化建造是高标准实现绿色土建工程的主要载体。绿色建筑与新型工业化建造均涉及全寿命周期,只有在推行新型工业化建造时,处处关注到绿色建筑的要求,才能有相得益彰,事半功倍的效果。

  同时新型工业化建造必须有一个建筑一体化信息平台(BIM)。一个工程往往有数十个甚至数百个单位参与,所有信息必须前后一致,完全统一,才能在高度自动化的生产和管理系统中使用。BIM能够满足这一要求,能供建筑全寿命周期使用,能供所有单位协同使用。

  土建行业的发展策略之二应是建设一批具有跨学科的复合型高级人才队伍。土建行业三位一体、协同发展的策略涉及到土木、建筑、管理、信息等学科的交叉。土建行业应建设一批复合型高级科技人才队伍,才能健康、高水平地发展。

六、关于复合型人才的成长

  最后我再说一下复合型人才成长的问题。现在学位大致分为本科、研究生、博士生三个阶段,由于今天谈到的土建行业的发展也涉及各位同学,我就重点讲一讲研究生阶段的学习要求。

  那么为什么要设立研究生硕士阶段呢?我认为主要是技术原因,一位有一些科技要求高的单位,这些单位,由于大学本科毕业生通过4年的学习知识面达不到要求,需要增加一些学时,来完善他的学习,这就是我们说的硕士阶段的学习。硕士阶段的产生是由于社会发展的需要,经济发展的需要。在硕士阶段如果你对某一方面产生兴趣,需要在某一方面进行更进一步的研究。这个时候你想要进入这一个层次的话,就要开展研究活动,就需要进入博士阶段。

  研究生阶段应有个性要求。研究生教育是我国学位制度中的一个独立阶段,因此应有这一阶段的个性要求。一些科技要求高的单位和综合能力要求强的职位,由于大学本科毕业生受到学制限制,很难满足要求,需要通过硕士阶段学习的硕士毕业生。因此,可以认为硕士应属于高等专门卓越型人才。硕士研究生对专业某一方面产生兴趣,想深入学,开展研究活动,就会进入博士阶段的学习。因此,博士应该属于高等专门精英人才。

  研究生阶段学习的要旨:研究生阶段的学习,宜由三方面决定,各人不一定相同。

  (1)个人的兴趣和长处

  (2)学科发展的方向

  (3)国家的需求

  抓住这三点就能得到正确的学习方向,持之以恒,必有收获。不要光说什么两年后一定会怎么怎么样,你没有持之以恒的坚持,短时间内你的沉淀不够,是达不到的。理科是有可能的,可能今天做个试验发现个什么一夜就成名了,因为他是发现,而我们不同,我们是创造。科学家是发现能力,工程师是创造能力。创造不像发现可以突然发现,创造就需要时间来完成。复合型人才的成长,多数出于研究生。

  希望大家能够根据土建行业发展方向对复合型人才的需要,选择好方向,通过刻苦学习和钻研,成为土建行业未来发展需要的复合型高级科技人才。
http://www.hainu.edu.cn

该文发表于 2015/12/9 16:57:00 已被 编辑 2015/12/9 16:58:00

内容编辑:tumujianzhu