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建筑设计的现状与未来

作者:admin 来源:互联网 发布时间: 2021/5/5 15:14:18 浏览:
建筑设计是建筑物的灵魂和首要环节,不仅决定了建筑物外观、空间和使用功能,还决 定了建筑施工成本、质量安全、施工进度以及能耗等。

  核心观点:

  建筑工程灵魂环节,怎奈收费率偏低、付款较差

  建筑设计是建筑物的灵魂和首要环节,不仅决定了建筑物外观、空间和使用功能,还决 定了建筑施工成本、质量安全、施工进度以及能耗等,但从目前国内工程项目现状来看, 建筑项目的设计、施工及运维环节相对割裂,设计院的主要工作在于完成图纸交付,对 后续施工及运维参与甚少,引领作用并未充分体现,从而整体话语权并不高,表现为: 1)设计费率总体偏低,建筑分会要求按照项目投资规模大小,设计费率应在 1.6%-4.5% 之间,但我们整理的项目数据显示平均收费率仅 1.36%;2)付款节奏总体慢于建筑设计 分会给定的付款指导,如建筑设计分会要求签订合同后投资方需支付预付款 20%,而我 们整理的即便是上市企业重大项目也只有 10%,再比如分会要求施工图通过审查后付款 比例需达到 90%,但上述重大项目此时付款比例仅在 60-80%之间。

  行业空间超千亿,扩容依赖设计费率提升

  我们测算 2019 年建筑设计收入总规模在 1562 亿元左右,2015-2019 年期间 CAGR 达 到 11%左右,若以“建筑面积*单平米设计费用”对其进行拆分,近年下游建筑面积相对 稳定,设计单价有所提升,或主要源于近年物价上涨及设计企业人力成本持续上升推动。 从未来成长空间看,国内设计院提供的大量服务目前并未收费(国内设计服务总收费仅 包括方案、初设、施工图设计,而国际上通行的建筑设计收费范围包括:咨询与概念设 计、规划设计、结构工程设计、室内设计、照明设计、艺术设计,以及经营与规划顾问 等),未来行业需求空间扩容或主要依赖于设计费率提升。

  行业具有三重壁垒,民营企业扩张动力强于央国企

  资质是企业开展建筑设计业务的基础门槛,专业人才数量和质量是行业第二重壁垒,典 型项目铸就设计企业品牌,成就先发壁垒。行业内企业数量众多,2016 年即使已达到 5000 余家,受制于服务半径及行政上的地域划分,设计行业集中度偏低,龙头市占率仅 5.8%左右,CR10 仅 25.8%。从内部结构上看,建筑设计企业中央国企实力领先,但扩 张动力相对缺乏,民企机制更加灵活,扩张动力强劲。

  BIM 正向设计引领行业变革,提升设计企业话语权

  传统二维设计存在各专业协同性差+信息传递效率较低两大主要弊端,导致设计企业在 整个产业链的话语权相对不高,而基于 BIM 的正向设计通过多专业协同+打通各环节信 息交流实现整个项目的全生命周期管理,从而实现整个项目周期效率的提高,将有效提 升建筑设计企业的话语权,有望带来设计企业收费率+付款节奏的双重改善。结合近年政 策持续推广装配式建筑背景下,如果在装配式建筑中应用 BIM 技术,可将设计方案、制 造需求、安装需求集成在 BIM 模型中,从而在建造前统筹考虑各种要求,提前消除实际 制造、安装过程中可能产生的问题。综合而言,BIM 正向设计成为设计行业新一轮变革 大势所趋,将明显改善设计企业当前行业地位。从企业层面看,目前致力于 BIM 正向设 计并具有一定收入规模的华阳国际,以及从事 BIM 设计软件开发企业将大有可为。

  一、建筑设计:首要及灵魂环节,科学与艺术的结合

  建筑设计是建筑物的灵魂和首要环节。建筑设计主要提供居住建筑、公共建筑、商业 建筑和其他建筑的规划、设计或咨询服务,是建筑物的灵魂和首要环节,不仅决定了 建筑物外观、空间和使用功能,还决定了建筑施工成本、建筑质量安全、建筑施工进 度以及能耗等。

  从工作流程角度,大致包含四大环节,与建筑工程相辅相成。建筑设计主要包括方案 设计、初步设计、施工图设计、施工配合四个阶段,其中方案设计是项目整体设计, 业主据此进行建设工程规划许可报批,初步设计用于确定投资规模,施工图设计是施 工单位进行建筑施工的依据,在初步设计及施工图设计审查合格后,业主方可获得建 筑工程施工许可,随后才开始施工,设计院则配合施工,总体来看,建筑设计是工程 项目建设的前提和依据,两者相辅相成。

  从内容上看,建筑设计是设计院内部+外部的多专业协作。按照专业划分,通常设计院 具有建筑设计专业、结构设计专业及机电设计专业三大主要方向,同时还包括与外包的 地源热泵、岩土工程、幕墙工程、照明工程等辅助性设计企业之间的协同,总之,设计 院内部+外部需进行密切配合、协作,相互提交专业设计资料,确保整个设计项目的质 量。最终形成设计说明书+设计图纸等设计文件。

  本质上而言,建筑设计是科学与艺术的结合。一方面,设计文件必须符合国家现行有关 法律、法规、技术标准、技术规范和设计深度的要求。如国务院《建设工程质量管理条 例(2019 修正)》指出“设计文件应当符合国家规定的设计深度要求”,“施工图设计文件 未经审查批准的,不得使用”,而根据《建筑工程设计文件编制深度规定》,无论是方案 设计、初步设计还是施工图设计,均应该满足相应的报批/审批要求,比如《规定》对设 计图纸的平面图、立面图和剖面图应该如何绘制及标注均作了明确规定。另一方面,建 筑设计亦要求设计师具备一定的艺术修养,主要体现在前期的概念规划和方案设计上。

  现阶段建筑设计主要依赖二维图纸展现产品。目前我国建筑设计行业主要通过绘制图纸 展现产品,而图纸必须符合国家二维制图规范和标准,现有二维制图规范和标准的制定 都是基于二维制图 CAD 工具设计。比如《房屋建筑制图统一标准》(GB50001—2010) 对设计图纸幅面规格与图纸编排顺序、图线、字体、比例、符号、定位轴线、常用建筑 材料图例、图样画法、尺寸标注、计算机制图文件、计算机制图文件图层、计算机制图 规则等方面都作了明确规定。因此,为满足相关标准及规范,现阶段设计院主要通过二 维图纸展现其设计产品。

  二、业务模式:项目周期较短,付款节奏偏慢

  项目周期相对较短,各阶段工作量从大到小依次为施工图设计>方案设计>初步设计>施 工配合。从《全国建筑设计周期定额》(2016 版)来看,相比于工程项目,设计项目周 期偏短,其中居住类建筑设计周期仅 2-9 个月不等,办公、商业建筑设计周期略微偏长, 在 3-10 个月不等,周期最长的综合交通枢纽设计周期也仅 14-24 个月;从工作量分配 角度来看,根据中国勘察设计协会建筑设计分会发布的设计各阶段工作量分配参考来看, 施工图设计工作量最大,占在 45%-59%之间,方案设计在 15%-25%之间,初步设计在 18%-22%之间,施工配合占比 7-8%之间。

  但实际执行过程中,设计付费节奏明显偏慢。我们整理了主要上市建筑设计企业公告的 重大项目合同中的付款节奏情况,发现其总体较建筑分会规定的节奏偏慢,主要表现在 以下几个方面:1)所有项目在签订合同后预付款比例均只有 10%,低于协会规定的 20%; 2)部分项目对完成方案设计和初步设计后并未明确付款比例,所有项目中,即便完成 了初步设计,其最高付款比例也仅 40%,低于协会规定的 50%;3)施工图通过审查后, 所有项目付款比例在 60-80%之间,低于协会规定的 90%;4)部分项目即便在工程竣 工验收后,付款比例也未达到 100%。考虑到上市企业公告的重大项目付款条件大概率 好于其他非重大及非上市企业项目,我们预计行业总体付款节奏或进一步慢于我们整理 的上述项目。

  三、市场空间:总规模超千亿,设计费率有待提升

  预计建筑设计市场规模在 1560 亿元左右,近年 CAGR 约 11%。根据住建部全国工程 勘察设计统计公报,2019 年全国具有勘察设计资质的企业实现工程设计收入 5095 亿元 (含交通设计+建筑设计),按照近 3 年房建新签订单占工程设计订单 31%的比重测算, 2019 年建筑设计收入总规模在 1562 亿元左右,2015-2019 年期间 CAGR 达到 11%左 右。

  从需求拆分来看,近年下游建筑面积相对稳定,设计单价有所提升。若以“建筑面积*单 平米设计费用”拆分建筑设计市场规模,可以看到近年全国房屋竣工面积(包括住宅、 商业、办公、科教医疗、文体娱乐、厂房、仓库及其他建筑面积)总体相对稳定,2013 年以来维持在 38-40 亿平米之间窄幅震荡,而单平米设计费用则实现逐步提升,根据我 们前文对建筑设计市场空间的测算,2015-2019 年建筑设计单平米收费分别为 26 元、 28 元、31 元、37 元、42 元,我们认为或主要源于近年物价上涨及设计企业人力成本 持续上升推动。

  按照建筑分会相关文件,按照项目投资规模大小,建筑设计费率应在 1.6%-4.5%之间。 按照建筑设计分会《建筑设计服务计费指导》,设计服务费=设计基本计费+设计其他服 务计费,其中“设计基本计费”是设计院根据发包人委托,按国家法律、技术规范和设 计深度要求向发包人提供编制方案设计、初步设计、施工图设计文件服务,并相应提供 设计技术交底、解决施工中的设计技术问题、参加竣工验收服务而收取的费用;“设计其 他服务”是指发包人要求设计人另行提供且发包人应当单独支付费用的服务,包括:总 体设计、主体设计协调、采用绿色建筑设计、应用 BIM 技术、采用预制装配式建筑设计 等。

  此处我们重点讨论“设计基本计费”,其可采用以投资费率方式计费,具体而言,投 资费率计费采取按照建设项目建筑安装工程费用分档定额计取,按照项目投资规模从大 到小,设计费率在 1.6%-4.5%之间。

  从实际情况看,现行设计收费标准一方面成了设计单位不可突破的限制,另一方面在一 定程度上成了部分投资主体控制设计费、压低成本的依据。从实际执行情况来看,正如 北京市建筑设计研究院院长在《工程设计收费标准亟待调整》(《建筑设计管理》2011 年 第 5 期)所述,行业实收设计费率整体比国家标准的低限值向下浮动,且存在拖欠设计 费的现象。我们整理了主要上市建筑设计企业公告的中标/签署项目情况,可以看出,不 同类型项目设计费率在 0.36%-2.37%之间,平均水平仅为 1.36%,甚至低于设计分会公 布的最低费率水平(1.6%)。

  国内设计院提供的大量服务目前并未收费,未来行业需求空间扩容或主要依赖于设计费 率提升。我国当前设计收费占建筑总投资的比率(设计费率)远低于发达国家,如德国 为 7.5%14%,英国为 8.85%13.25%,美国为 6%15%。其背后的主要原因在于 我国建筑设计服务总收费仅包括建筑设计过程中的方案、初设、施工图设计的内容,这 与国际同行设计服务收费范围有差异,例如根据《建筑师职能体系与建造实践》(清华大 学出版社,姜涌著)整理,国际上通行的建筑设计收费范围包括:咨询与概念设计、规 划设计、结构工程设计、室内设计、照明设计、艺术设计,也包括经营与规划顾问等,过国内设计单位常常为业主提供大量相关的专业技术咨询服务,但并未收取与其服务水 平相应的费用。因此,未来我国建筑设计市场空间的扩容,或主要依赖于收费项目的扩 容,从而带来设计费率的提升。

  就现阶段而言,在设计费率较低背景下,企业规模扩张主要依赖人员扩招。在设计费率 固定不变的前提下,建筑设计企业规模要实现扩张,主要依赖于承接更多项目,从而创 造更多收入。而建筑设计业务本质上属于智力密集性业务,其主要生产力在于设计人员 数量与画图时长,而单个设计人员设计时长存在天然瓶颈,为此设计企业人员数量决定 了企业收入增长空间。

  四、行业壁垒:资质、人才、品牌三重壁垒

  资质是企业开展建筑设计业务的基础门槛。住建部等行业主管部门对建筑设计及其相关 行业实施资质管理,申请从业资质的企业需在注册资本、专业技术人员、技术装备和以 往设计业绩等方面满足相应的要求,企业取得相关资质后,方可在资质许可的范围内从 事生产经营活动。根据《工程设计资质标准》,设计业务资质分为四个序列:1)工程设 计综合资质,2)工程设计行业资质,3)工程设计专业资质,4)工程设计专项资质。

  行业内拥有建筑设计行业甲级资质企业居多,上市企业均具备甲级资质。我们根据住建 部“四库一平台”数据进行梳理,截至目前全国拥有工程设计综合甲级资质企业达到 80 家,拥有工程设计建筑行业甲级资质企业达到 193 家,工程设计建筑行业乙级资质企业 为 68 家。其中,主要建筑设计上市企业均具备工程设计建筑行业甲级资质,从事相关 设计业务均不受规模限制。

  专业人才数量和质量是行业第二重壁垒。专业技术人才的数量和质量是企业建筑设计能 力的直观体现和重要保证,无论是资质评定,还是大型项目招投标,都对勘察设计企业 提出职称人数和注册执业资格人数的要求。与建筑设计业务相关的注册建筑师、注册结 构工程师、注册建造师等均须通过国家组织的严格考试、取得执业资格并在主管部门注 册,方能按执业范围开展工作,导致业内企业对专业人才的争夺较为激烈。

  典型项目铸就建筑设计企业品牌,成就先发壁垒。建筑设计产品的质量将影响整个建筑 工程项目的质量和进度,因此下游业主在选择设计企业时,往往看重的不仅仅是资质及 技术水平,也更加看重设计企业过往项目经历。而对于先进入的企业,在不断积累成功 设计项目经验的基础上,形成了一定的品牌竞争优势,而后进入的企业由于缺少典型项 目成功经验的支撑,短时间内无法形成品牌影响力,其谋求生存和发展的空间会受到挤 压。因此,企业品牌影响力在一定程度上构成了其他企业进入建筑设计行业的壁垒。

  五、竞争格局:低集中度,民企扩张动力更足

  受制于服务半径及制度划分,建筑设计行业集中度偏低。受服务响应的及时性、便利性 和异地办公成本约束,建筑设计业务具有一定的服务半径,叠加需要对地方文化特色、 建筑风格深入了解,导致建筑设计行业区域性较为突出;除此之外,我国建筑设计行业 基本沿用了计划经济的建设体制模式,各省市均成立了相应的设计院,导致制度上对市 场形成分割,这种格局目前尚未完全消除。最终我们看到行业集中度相对偏低,2018 年 建筑设计市场龙头市占率仅 5.8%左右,行业 CR10 仅 25.8%。

  行业竞争相对激烈,导致设计价格相对较低。我国建筑设计企业数量众多,2016 年全 国建筑设计企业数量已经达到 4900 余家,同时建筑设计从业人员规模持续扩张,2016 年已达到 100 万人左右,2007-2016 年期间 CAGR 达到 17%左右,供过于求的结果是 行业无序低价竞争。具体而言,根据 2015 年中国勘察设计协会建筑设计分会编制的《建 筑设计服务计费指导》,传统建筑物按不同建筑类别、不同层高,收费标准不尽相同,如 居住类建筑在 20-130 元/㎡,办公建筑、商业建筑及教育建筑在 50-120 元/㎡,酒店及 城市综合体在 80-220 元/㎡,旅游建筑在 110-130 元/㎡,但从上文我们测算可知当年建 筑设计总体收费水平仅为 26 元/㎡,体现出国内建筑设计市场的竞争激烈程度。

  从内部结构上看,建筑设计企中央国企实力领先,但扩张动力相对缺乏,民企机制更加 灵活,扩张动力强劲。建筑设计行业参与者主要包括国有设计院、民营设计企业和外资 设计企业三大类,呈多元化竞争格局。具体而言:

  国有设计企业人才储备及技术水平领先,在国有投资项目设计领域竞争力较强,业 务领域以大型公共建筑、工业工程建筑、交通基建等为主,更注重企业品牌和工程 品质,对工程影响力和质量更为关注,对影响力低的中小型项目承接意愿不高,扩 张动力相对缺乏。代表性的国有设计企业包括中国建设科技有限公司(中国建筑设 计研究院)、北京市建筑设计研究院、上海现代建筑设计(集团)有限公司等。

  民营建筑设计企业发展历程较短,不过机制相对灵活,在响应客户需求及技术创新 方面具备一定优势,同时民企往往激励机制较为充分,企业规模扩张动力更加充分。 代表性企业包括华阳国际、中衡设计、悉地设计、山鼎设计、启迪设计、汉嘉设计 等。

  外资设计企业主要从上世纪八十年代进入我国,凭借品牌知名度、经验积累和创意 能力,主要承接大型建筑的方案设计等前端业务。目前国内市场较为活跃的外资设 计企业包括 CallisonRTKL、SOM 等。

  传统设计弊端显现,BIM 正向设计大势所趋

  传统二维设计虽然使建筑设计在内容表现上更加简洁,工作时省时省力,同时设计成果 具有物质载体,便于设计的保留与传递。但社会对于建筑的功能和美观要求不断增加, 因此建筑设计行业的工作内容不断增多并且细化,传统二维设计两大主要弊端也逐步显 现:

  横向而言,各专业协同性差,错误率较高:正如我们前文所述,建筑设计是设计院 内部+外部的多专业的协作,而在传统二维设计中,不同专业不同系统间的协同设 计,如结构、给排水、暖通之间设计冲突发生的可能性极高,且这类设计冲突很难 检查出来,通常直到实际施工时才会被发现,解决设计冲突十分棘手。

  纵向来看,信息传递不畅,效率较低:我国传统的建筑设计过程呈现出串联方式的 发展特征,即建筑项目全生命周期中各个阶段之间存在很多的信息割裂和沟通交 流障碍问题,在前一阶段完成之后才能进行下一阶段。而二维表达方式先天的不足, 传递的信息量也非常有限,基本上只是设计的几何信息,其他相关的施工信息和空间信息以及管理信息都难以表达和传递。设计人员与施工人员上下流程沟通交流 的信息不全面,设计人员自身对现场施工经验的缺乏,设计时考虑的方面不够全面 极易产生失误,从而导致施工人员按图施工中造成影响和阻碍。

  而 BIM 正向设计可有效解决上述问题,实现整个项目周期效率的提升:

  多专业协同性:BIM 模型作为一种融合了三维可视化和参数化的信息模型,对项目 中各系统之间的关系都能真实且直观的表现出来,有助于设计人员协调项目中各 系统的空间位置关系,能在模型中尽早的对设计冲突进行发现和应对,各部门间协 同设计使过去常常出现的“错、漏、缺、碰”问题的程度有效降低,提升设计工作效率,提高设计质量。同时 BIM 模型可与仿真分析软件相结合,可通过仿真模拟、 分析等手段,获得设计方案的结构安全性、空气流通、采光、和能耗等指标,并根 据结果对设计方案进行比选和优化工作。

  打通各环节信息交流:BIM 技术可作为三维可视化的信息交流平台,使设计人员与 施工人员间的沟通大大加深,并且有经验的施工管理人员也可以通过 BIM 平台参 与到设计阶段的中去,从而为设计人员提供施工操作的可行性意见。BIM 技术在建 筑领域的展开与深入促进了新的项目管理模式的产生,来应对建设项目的施工可 行性等方面的问题。

  此外,近年政策持续推广装配式建筑模式下,由于装配式建筑将标准化的 PC 构件在工 厂生产,然后运输到施工现场装配,因此从建筑设计的初始阶段即需要考虑构件的生产、 安装、维护等,并在设计过程中与结构、设备、电气、内装等紧密沟通,进行全过程的 一体化思考。

  在装配式建筑设计中应用 BIM 技术,可将设计方案、制造需求、安装需求 集成在 BIM 模型中,从而在建造前统筹考虑各种要求,提前消除实际制造、安装过程中 可能产生的问题。此外,通过建立装配式建筑的 BIM 构件库,还可模拟工厂加工,以 “预制构件模型”的方式进行系统集成和表达。因此,通过 BIM 技术的应用,装配式建 筑可整合建筑全产业链,实现全过程、全方位的信息化集成。 不过,虽然近年来政策持续推动 BIM 正向设计,但国内 BIM 应用现状仍是先完成二维 施工图,然后根据施工图再建立三维模型,也就是通常所说的“翻模”,之所以出现这种 现象,主要源于当前 BIM 正向设计推广仍面临标准+效率两大难题,具体而言:

  标准问题:设计院交付的成果是图纸,而正如我们前文所述,图纸必须符合国家的 二维制图规范和标准,二维制图规范和标准的制定都是基于当时的二维制图 CAD 工具设计的。因此导致目前“二维图纸为主,三维模型为辅”的“逆向设计”。若 后期政策逐步建立以三维模型为核心的出图标准和规范,BIM 设计有望得到大面 积应用。

  效率问题:BIM 强调的前期多花时间,达到后期的节省时间、提高效率、得到最大 收益。但现在阶段还是利用 BIM 做辅助二维设计,例如进行翻模、管线综合排布 分析等。如果将整个设计阶段全三维化,虽然整个项目总体设计时间会减少,但前 期需要的工作量是以前的 2~3 倍,设计院的时间+费用会额外增加,带来施工阶段的时间减少,效率提高。但是我国现有的设计及施工主体相对割裂,属于不同机构, 施工企业并不会为设计企业额外付出的成本支付额外费用,因此设计院也缺乏实 施正向设计的根本动力。

  翻模只是过渡,BIM 正向设计将是建筑设计行业的未来方向。目前限于 BIM 正向设计 标准问题及效率问题,还很难做到完全意义上的 BIM 正向设计,大部分设计企业采用的 BIM 设计应用是翻模,而翻模只是 BIM 发展的一个过渡,考虑到 BIM 正向设计为建筑 全生命周期带来的效率提升,随着相关设计标准的出台,叠加政策推广,BIM 正向设计 终将是建筑设计行业的未来方向。

  从企业层面看,目前国内大型设计院基本都设有 BIM 中心或相关研发部门,不过仅华 阳国际具备一定规模,有望优先受益。华阳国际是国内较早启动 BIM 专项研究的设计企 业之一,自 2008 年开始 BIM 的研究和应用,已在全国 8 个城市完成了 50 多个、累计 超过百万平米的 BIM 项目设计与咨询经验,先后参与市级 3 项专项课题研究以及国家、 市级等 14 项标准的制定。在 2019 年相继研发上线了 iBIM 平台 V1.0 版和华阳速建 2019 版,实现了建筑、结构、给排水、暖通、电气、装配式等全专业的 BIM 正向设计, 全年实现 BIM 设计收入 4616 万元,同比大幅增长 84.41%。

  公司将持续加大 BIM 的 研发投入,目前 BIM 子公司员工超过 100 人,搭建了覆盖设计、造价、施工、IT 等专 业领域的复合型人才队伍,随着 BIM 正向设计的推广,公司有望优先受益。

  设计软件开发企业亦大有可为。在传统建筑设计中,建筑项目不同的阶段所采用软件有 所差异,在各个专业人员能够高效完成本部门的工作之外,就必然存在着软件兼容性问 题。通常情况下,不同的软件厂商之间的产品生成的文件格式类型不尽相同,其中有的 文件格式之间兼容,能够进行信息的读取操作;有的文件格式则不兼容,不能够完整、 正确的读取文件。传统建筑设计中常用的设计工具是 AutoCAD,其通用性较好,但专业 性相对欠缺,不能很好地满足某些专业设计要求。而解决这一问题的有效方法就是二次 开发,以增强软件的专业性设计功能,由此催生各种不同版本的绘图软件,这些软件对 应的文件格式在读取方面不可避免的也存在兼容性问题。例如,建筑专业采用的天正建 筑设计软件和结构专业采用的探索者结构设计软件就是对 AutoCAD 进行二次开发的产 品,二者都可以生成 DWG 文件格式,并可以进行互相导入操作,但是导入图形结果并 不完整。由此 BIM 正向设计的推广需要寻求一种新的能够相互兼容的适用于建筑项目 全生命周期的软件系统,未来在该领域亦大有可为。