劉亮俊 李朋飛 秦志浩

【摘要】近年來在裝配式建筑政策持續(xù)推動、建筑技術持續(xù)升級的背景下，我國裝配式建筑面積、行業(yè)規(guī)模迎來快速發(fā)展。當前國內關于裝配式鋼結構住宅的研究多集中于產品設計、技術研發(fā)等方面，關于該住宅體系成本效益方面的研究仍相對較少。本文對現澆鋼筋混凝土住宅與裝配式鋼結構住宅成本效益進行對比分析，分析了裝配式鋼結構住宅成本過高的一系列原因，據此提出了成本優(yōu)化建議，并且通過對萬郡·大都城住宅小區(qū)的案例分析，證明了在建設過程中進行成本優(yōu)化的可行性與必要性。對豐富發(fā)展新型工業(yè)化住宅類型以及相關企業(yè)的方案選擇具有重要的意義。

【關鍵詞】裝配式建筑;鋼結構住宅;成本分析;EPC

1、引言

相對于傳統(tǒng)建造方式來說，裝配式建筑具有節(jié)約勞動力、質量安全穩(wěn)定、機械化程度高以及建造速度快等一系列優(yōu)點，近年來隨著我國大力推行裝配式建筑政策、持續(xù)升級建筑技術，我國的裝配式建筑行業(yè)也迎來了快速發(fā)展的機遇。

裝配式鋼結構從住宅產業(yè)化、環(huán)保、抗震防災、加速房屋建造周期等因素考慮，具有廣闊的市場和前景。

目前，在我國裝配式鋼結構住宅建筑發(fā)展過程中，遇到了一些阻礙因素，其中一個非常重要的因素就是裝配式建筑的成本普遍偏高，但國內對此的研究還相對較少，多集中于產品設計、技術研發(fā)等方面。本文通過對裝配式鋼結構整個建造過程中的各階段成本進行分析，并與現澆鋼筋混凝土住宅的成本效益進行對比，提出了一系列影響裝配式鋼結構住宅成本效益的因素以及成本優(yōu)化建議，對豐富發(fā)展新型工業(yè)化住宅類型以及為相關企業(yè)的方案選擇具有重要的意義。

2、裝配式鋼結構成本分析

2.1成本構成

在日、美等發(fā)達國家，裝配式建筑體系已經發(fā)展成熟，建造成本低于傳統(tǒng)現澆式建筑，而我國行業(yè)規(guī)模增長緩慢，建設成本居高不下，國內外的差距說明隨著我國裝配式建筑產業(yè)化和規(guī)模化的形成，建設成本將逐步降低[1]。

裝配式鋼結構住宅建筑成本是指整個裝配式建筑建造過程中發(fā)生的全部費用，具體可以分為四個階段的費用：設計費用、生產費用、物流費用、裝配費用。

2.2成本分析

2.2.1設計成本分析

裝配式鋼結構住宅在設計階段就要充分考慮施工工藝的可行性，對設計精度、深度都要有更高的要求，因此相比傳統(tǒng)現澆建筑多了兩個環(huán)節(jié)：技術策劃和構件加工設計。目前，裝配式鋼結構初步設計階段與傳統(tǒng)現澆設計方式普遍相同，然后在建筑總圖基礎上進行模塊拆分設計，這種設計方式因工作量較大且各環(huán)節(jié)協同性差，所以效率很低。在構件深化設計階段，每一個完整構件的拆分都要考慮后續(xù)生產和安裝是否具有可行性、并且拆分構件都要有相對性的生產圖紙，配筋、節(jié)點構造、埋件、留洞位置等設計內容都要在圖紙中體現[2]。由于設計內容繁瑣、設計深度提高，因此在設計費用上裝配式鋼結構住宅同傳統(tǒng)方式相比要高出不少。

2.2.2生產成本分析

在裝配式構件生產過程中，首先在構配件廠批量生產，養(yǎng)護完成后運至施工現場裝配安裝。目前因預制構件廠數量不多以及還沒有實質性利好政策等原因，預制構件生產增量成本主要包括以下方面。

（1）人工費

據楊曉川等人研究，在西歐、北美和日本，裝配式建筑的生產方式與傳統(tǒng)生產方法相比，可節(jié)約人工費約25%～30%[3]。但因為我國各項技術還不成熟、社會資本的疑慮等方面的影響，導致目前該領域的人才培養(yǎng)機制并不完善，人才相對稀缺，構件工廠里有相關經驗或技術的產業(yè)工人數量較少，員工在構件工廠入職前，往往還需要進行技術培訓。同時，因建筑行業(yè)對工人約束性較小，很容易發(fā)生培訓好的員工大量流失的現象。因此，在現階段我國裝配式建筑規(guī)模未完全發(fā)展起來的情況下預制構件生產的人工費實際支出要比傳統(tǒng)方式偏高。

（2）材料費

材料費偏高是現階段導致裝配式鋼結構住宅建筑成本普遍偏高的主要因素之一[4]。目前的設計思路是是通過在傳統(tǒng)設計構件鋼筋配置的基礎上，增加構件連接節(jié)點的鋼筋數量來完成裝配式建筑結構設計，因此在鋼材用量方面，裝配式預制構件的用量明顯增加。例如包頭萬郡大都城二期項目主體結構采用是鋼框架矩形柱斜支撐體系，其含鋼量是傳統(tǒng)鋼筋混凝土現澆體系的2.5倍，且綜合單價是傳統(tǒng)鋼筋混凝土現澆體系的1.6～1.7倍，對成本有較大影響。

（3）設備折舊費

目前我國大多數企業(yè)并未主動采用裝配式鋼結構體系，裝配式鋼結構住宅的項目仍較少，大多集中于政府開發(fā)的保障性住房中[5]，所以整體市場對預制構件還沒有多大的需求，構配件廠所能提供的產能相對過剩。再加上國內還沒有形成預制構件的生產規(guī)模效應，構配件廠的時生產機械常常處于閑置狀態(tài)，不能滿負荷生產，同時考慮折舊費、運營費等額外費用，使得構件生產成本必然偏高。

2.2.3物流成本分析

在傳統(tǒng)現澆建筑施工過程中，材料的物流費通常被歸入到材料成本里，而在裝配式鋼結構住宅建造過程中，在預制工廠預制完成的預制構件需要運至裝配現場，構件在從工廠到現場的過程中，長運距、大體積、易損傷以及一系列不確定因素都增加了其物流成本。其中，倉貯費和運輸費是物流成本的主要因素。

2.2.4裝配成本分析

（1）人工費

在裝配式構件現場安裝過程中，其各個構件間的節(jié)點連接是施工過程中的重點及難點，若在安裝過程中出現問題，會在后期引發(fā)一系列的結構安全隱患。所以這些關鍵節(jié)點的施工需要經驗豐富的工人、對工人的技術水平要求較高，間接增加了成本。

（2）機械使用費

以垂直運輸機械費為例，在構件安裝過程中，一方面因裝配式建筑施工速度快工期縮短減少了機械租賃和使用費的支出，另一方面，因預制構件體積重量大且形狀不規(guī)則，對大型機械的選擇也有較高要求，增加了現場預制構件的吊裝費用，增加了安裝成本。

（3）措施費

措施費主要包括腳手架及模具等費用，在裝配式鋼結構住宅施工過程中，由于鋼結構建筑主體施工時間較傳統(tǒng)鋼筋混凝土現澆體系減少一半，并不需要搭建滿堂腳手架和外墻腳手架，因此施工措施費將減少70%左右。

3、成本優(yōu)化建議

3.1 確定合理的預制率、裝配率

提高預制率可以更加充分的發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，但預制率越高，在預制構件成本較高的情況下，會導致裝配式建筑的成本隨之提高。預制率過低，則不能充分發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，不僅因現澆工作加大了人工費的支出，還會因裝配式施工機械的嚴格要求而增加成本，得不償失，裝配式施工只有通過形成規(guī)?；?、提高生產和施工的效率才能有效降低成本。因此，在初步設計階段就要充分考慮到后續(xù)各個環(huán)節(jié)的工作，根據現有條件確定合理的預制率和裝配率，保證預制率的同時提高預制構件重復率，達到降低生產施工難度從而降低成本的目的[6]。不同的建筑類型，不同的區(qū)域以及當地裝配式建筑的發(fā)展情況等因素都會影響最終的建筑成本，所以預制率和裝配率的確定需要綜合考慮各個因素。

3.2 推動EPC建設模式，加強產業(yè)鏈各主體合作

在我國傳統(tǒng)現澆建筑建設的過程中，因其設計方法和施工技術方面已經成熟，因此現澆結構建筑的建設模式是設計和施工階段相互獨立，導致建筑行業(yè)各環(huán)節(jié)溝通聯系不足。但裝配式建筑發(fā)展時間較短、設計技術未成熟、規(guī)范和標準尚不完備，常常因設計原因導致后續(xù)生產和施工出現問題，因此目前裝配式建筑的發(fā)展還需要各參與主體協同工作、形成綜合考慮建設全過程的管理模式。所以要在裝配式建筑行業(yè)推行EPC模式理念。EPC模式的優(yōu)勢在于能夠重新整合配置現有資源，將設計單位、構件廠家及施工單位共同締造成一條完整的產業(yè)鏈條，形成一體化高效集成管理模式。使EPC管理模式與裝配式建筑技術相輔相成，打通上下游企業(yè)的各個環(huán)節(jié)，減少間接費用[7]。

3.3 完善技術標準體系

我國裝配式建筑雖然已經有了一定的發(fā)展，但與西方一些發(fā)達國際相比，還沒有在國家層面形成自己的結構標準體系，許多省份目前只是根據市場需求出臺了一部分技術文件或規(guī)范標準，但缺乏一些前瞻性和先進性，并且一些具體的技術要求例如統(tǒng)一的建筑設計模數和通用的住宅產業(yè)化標準圖集都還未涉及。后續(xù)的發(fā)展過程應從我國實際國情出發(fā)，技術標準也要考慮各省市的實際發(fā)展狀況，裝配式建筑部件技術要求應滿足標準化、系列化、配套化等要求，與產業(yè)化建筑結構相統(tǒng)一，讓裝配式建筑從設計到驗收的全生產周期里都有法可依，為我國裝配式建筑的發(fā)展提供制度保障 [1]。

3.4 注重科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)

目前我國的裝配式鋼結構住宅的建設過程中依然存在很多技術性的關鍵問題仍待研究，如強構件連接節(jié)點受力性能，預制構件的生產精度，構件在現場的堆放養(yǎng)護，新工藝新材料的研究，構件各類性能的研究如保溫、防火及防銹蝕等。針對技術性問題，政府一方面要重視裝配式鋼結構住宅的理論研究，鼓勵高校、研究院和企業(yè)共同研究解決一些技術難點和發(fā)展困難，同時著重研究各項配套新技術。另一方面，要重視裝配式鋼結構住宅的推廣宣傳工作，通過制定一系列優(yōu)惠政策，消除社會資本的疑慮，鼓勵房地產企業(yè)優(yōu)先選擇裝配式建筑結構體系。最后要加大對相關人才的培養(yǎng)力度，我國裝配式建筑發(fā)展緩慢，一個重要的因素就是還沒有形成一條完整的人才培養(yǎng)產業(yè)鏈，因此，在政府的大力推廣下，優(yōu)先建立完善的技術人員以及管理人員培養(yǎng)機制，提高從業(yè)人員的整體素質，才能保證我國裝配式的快速發(fā)展。

3.5 加強質量監(jiān)督，重視現場管理

建筑工程施工現場一向注重安全問題和質量問題，相對于傳統(tǒng)方式，預制構件提前在工廠批量化加工完成，不會因施工現場的不確定因素而受到影響，構件質量有更高的保障，所以可以減少施工事故的發(fā)生，但要求現場施工人員有專業(yè)的技術手段，依照技術流程進行安裝工作。由于目前還沒有形成完善的行業(yè)監(jiān)管機制，構件質量檢測驗收等環(huán)節(jié)還需要監(jiān)管部門加強質量監(jiān)督。此外，施工企業(yè)要重視現場管理，構件從工廠運輸至現場后，應按照事先定好的吊裝順序放置，既可以避免產生二次搬運費，還會因效率提高、工期縮短而節(jié)省機械費。這些措施都可以加快建造速度，從而節(jié)約成本。

4、案例分析

萬郡房地產有限公司在包頭開發(fā)建設的“萬郡·大都城住宅小區(qū)”是全國鋼結構住宅產業(yè)化示范小區(qū)，該小區(qū)總占地面積約28萬平方米，總建筑面積約100萬平方米，綠化率達35%，2014年被住建部批準為“省地節(jié)能環(huán)保型住宅、國家康居示范工程”[8]。作為內蒙古首個高層鋼結構住宅的萬郡·大都城住宅小區(qū)項目，對鋼結構裝配式住宅結構體系的結構特征和樓板及外墻體系進行分析，研究分析了樓承板鋪設方案對建筑結構受力性能和成本的影響，最終采用了鋼筋桁架樓承板的樓板體系。這種體系可減少現場鋼筋綁扎工作量60%-70%，減少常規(guī)澆灌砼的支模和支撐，模板工程和鋼筋綁扎工程得到了簡化，可進一步縮短工期;降低施工現場勞動力的消耗，降低施工機械租賃費及施工管理成本，加快了資金周轉速度，從而降低了成本。

通過對萬郡·大都城住宅小區(qū)二期13# 樓1軸—29軸標準層為例對樓承板含鋼量進行優(yōu)化，2根下弦鋼筋由Φ10（三級鋼）優(yōu)化為Φ8（三級鋼）后，樓承板每平米鋼筋含鋼量由11.96kg/m2降低至9.6kg/m2，每平米節(jié)省2.36Kg。按萬郡大都城二期合同價格計算，樓承板每平米可節(jié)省費用12.51元。二期二標共 4 棟樓，地上樓承板的總工程量為128579m2，僅樓承板這一項，將節(jié)約成本約為160萬元。

結語：

裝配式建筑的發(fā)展為傳統(tǒng)建筑行業(yè)帶來了巨大的改變和發(fā)展機遇。裝配式鋼結構住宅體系作為一種全新的住宅體系，其成本控制是研究和實踐的重要方面，有助于評估該住宅體系的整體情況、是符合目前行業(yè)發(fā)展方向的。本文通過對現澆鋼筋混凝土住宅與裝配式鋼結構住宅成本效益進行對比分析，從實際工程成本要素角度分析了影響裝配式鋼結構住宅建筑成本的主要因素，并相應提出了一系列成本優(yōu)化建議，以期為裝配式建筑相關研究和實踐提供借鑒和參考，推進行業(yè)發(fā)展。

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