裝配整體式建筑經濟性影響因素研究

■ 李衛東 Li Weidong 俞泓霞 Yu Hongxia

裝配整體式建筑經濟性影響因素研究

■ 李衛東 Li Weidong 俞泓霞 Yu Hongxia

發展裝配式建筑對促進建筑產業轉型升級具有重要意義。文章從設計、生產運輸、施工、項目管理等各階段分析裝配整體式混凝土建筑的經濟性影響因素，提出合理的裝配整體式混凝土建筑成本控制建議，旨在為開發企業實施裝配式建筑提供決策依據，以進一步推進本市裝配式建筑工作進程。

裝配整體式混凝土建筑；成本控制；影響因素

0 引言

裝配整體式混凝土建筑是以預制混凝土構件為主要構件，經裝配和連接，并與現澆混凝土形成整體的裝配式結構建筑。推進裝配式建筑發展，對推動建筑施工方式變革、保障工程建設質量安全、促進建筑產業轉型升級等具有重要意義；同時，對減少污染物和廢棄物排放、提高勞動生產率、加強人口調控與管理等具有積極作用[1]。

2016年起，上海市裝配式建筑發展進入強制推進階段，要求符合條件的新建民用、工業建筑全部按裝配式建筑要求實施，且單體預制率不低于40%或單體裝配率不低于60%。在推進過程中，裝配整體式混凝土建筑的增量成本無疑是開發企業最為關注的問題。據調研，裝配整體式混凝土建筑一般比傳統現澆建筑的成本增加約200~500元[2]。通過分析裝配整體式混凝土建筑全壽命期的經濟性影響因素，從多角度提出控制成本的有效措施，可減少開發企業實施裝配式建筑的顧慮，為本市裝配式建筑推進工作提供技術支撐。

1 裝配整體式混凝土建筑成本構成分析

比較裝配整體式混凝土建筑與傳統建筑的成本構成，可發現裝配整體式混凝土建筑的主要增量部分在于預制構件生產、運輸費用及預制構件安裝費。因此，減少這些增量成本是裝配整體式混凝土建筑成本控制的關鍵。

根據調研，預制構件生產、運輸費用主要由主材費、人工費、模版費、運輸費、管理費、養護費、稅費等組成。其中，主材費占預制構件生產、運輸費用的比例最大，約為33%，而鋼筋、混凝土等材料費用主要與工程量和建筑市場有關，成本下降空間較小；人工費約占預制構件生產、運輸費用的31%，是成本控制的關鍵；模板費用約占預制構件生產、運輸費用的8%~12%，成本控制潛力較大。

預制構件安裝費主要由耗材費、人工費、機械費、周轉材料費、稅費等組成。其中，機械費用約占總安裝費用的15%~20%，較傳統現澆方式大幅增加，這主要由于塔吊部分租金及進出場費用高于傳統機械設備，是施工安裝階段成本控制的重點。

2 裝配整體式混凝土建筑經濟性影響因素分析

2.1 設計階段

2.1.1 預制率

預制率是指裝配整體式混凝土建筑±0.000以上主體結構和圍護結構中，預制構件部分的材料用量占對應構件材料總量的比率，它是體現建筑工業化程度的一個重要指標。

根據問卷調研結果（圖1），預制率越高，主體結構部分造價越高；當預制率較低時，造價增加較快；預制率高于20%時，預制率與造價基本呈線性關系。

2.1.2 預制部位

目前，常用的預制構件包括預制外墻板、預制內墻板、預制樓板、預制樓梯、預制陽臺、預制空調板等。不同種類預制構件的價格差別較大，對預制率的貢獻也不同。如預制內隔墻板約2 300元/m3，而預制夾心保溫墻體價格在3 000元/m3以上。各預制構件價格如圖2所示。

選擇預制構件時，宜優先考慮水平構件預制，可避免樓面施工時的滿堂模板和腳手架搭設，從而節省造價。綜合考慮預制構件的價格、預制率貢獻和構件形式等因素，預制順序可為外墻、樓梯、陽臺板、空調板、剪力墻、疊合樓板。

2.1.3 建筑體型和規模

建筑體型、外立面復雜程度的差異對構件人工費、模具費影響較大。預制構件規格、種類越多，形式越復雜，生產建造成本就越高。

預制構件生產的人工費取決于構件的標準化程度。由于目前尚未實現構件的標準化，大部分工序如鋼筋綁扎、模具拼裝等，仍需要依靠手工完成，因而效率難以大幅度提升。目前，標準構件生產效率約為1工日/m3；若生產異型構件，效率則為2工日/ m3（該工日尚未計入構件設計、鋼筋翻樣、模具設計的人工）。

構件的標準化程度和建筑規模也決定了構件生產的模板費。由于現階段還未實現標準化模數化，預制構件生產廠家在計算構件造價時往往會將該次生產所需的模具成本全部攤銷在該項目內。隨著項目規模的增大，模板周轉率提高，模板攤銷費用就越低。鋼模板的厚度通常在6~8mm之間，通常可以周轉適用200次；而目前各類模板實際重復使用次數平均只有50次，工程結束后，模板則作為廢鐵變賣。據測算，若模板重復使用次數達到100次以上，模板費用可降低80~100元/m3。

2.1.4 構件尺寸

在深化設計階段，合理拆分構件對后期生產施工成本也有一定影響。若構件的尺寸較大，則構件之間的連接部位減少，可節省接縫材料的費用，并減少吊裝次數，提高吊裝效率；但過大的構件會影響構件運輸，且構件越重，構件安裝時塔吊的租賃費和人工費用也會上升。考慮到構件的運輸高度限制和平臺尺寸，構件尺寸一般不宜超過3.3m。

圖1 預制率與結構造價的關系

圖2 預制構件價格

2.2 生產運輸階段

2.2.1 生產工藝

目前，預制構件常用的生產工藝包括平臺法、長線臺座法和機組流水線法。平臺法的特點是產品適應性強、加工工藝靈活，但生產效率較低，適用于異形構件。長線臺座法產品簡單、規格一致、效率較高。機組流水線法效率高、產品質量可靠，適應規整統一、標準化程度高的產品。

由于目前構件的標準化程度不高，許多構件還無法采用機組流水線法生產，仍需大量依賴人工完成，導致人工成本居高不下。提高生產效率的關鍵在于：①提升構件的標準化程度，真正實現機械化生產；②通過提高智能化水平優化生產工藝，使流水線對各類型構件具有更強的適應性。

2.2.2 運輸距離和效率

預制構件的運輸費用主要與運輸距離、構件種類、構件放置方式等相關。對于貨車而言，50~100km可半天往返，100~300km可當天往返，300~500km需要一天半往返。預制構件運輸的經濟半徑為半天往返距離，因此，運輸距離一般宜控制在80km左右，不宜超過100km。

從運輸效率來看，一般空調板的運輸效率較高，外墻板和疊合板次之，預制樓梯較低。通過合理布置構件裝運形式可提高單車裝載量，使裝載量達20t左右。

2.3 施工階段

2.3.1 塔吊選型

塔吊一般依據構件重量及最遠端構件重量選型，表1是不同型號塔吊起重量。塔吊的起重量越大，租賃費用也越高。因此，單個構件重量一般控制在5t左右。同時，由于塔吊最大幅度額定起重量遠小于最大額定起重量，最遠端構件重量往往決定了塔吊型號。因此，在前期構件拆分過程中，須考慮塔吊對不同位置構件吊裝難度的不同。對于距離塔吊設備遠端的構件，在拆分時相對要小，對于距離塔吊較近的構件可適當放大。

2.3.2 施工現場布局

裝配式建筑構件吊裝前，一般需在現場準備好一個標準層的所有構件，會產生現場堆放用的支架費和構件運輸至現場后的卸車費。為了提高吊裝效率，減少施工現場構件短駁費用，在現場總體規劃布置時，現場堆放順序應與施工吊裝順序相符，構件堆放位置還需保證處于對應塔吊的工作范圍內。

2.4 項目管理

2.4.1 協同管理

目前，裝配式建筑的設計、生產、施工環節相互脫節，導致成本增加、工期延長。如設計時未合理拆分構件，導致構件生產成本提高；生產進度未與施工進度相銜接，導致構件積壓在構件廠，提高了倉儲費用。因此，提高裝配式建筑的協同管理尤為重要，可從模式和技術兩個層面推進。

（1）推行EPC模式，使設計、生產、施工等環節有機結合，系統優化方案，統籌控制質量、成本和進度。

（2）采用BIM等信息化管理技術，提高裝配式建筑的協同設計效率，降低設計誤差，優化預制構件的生產流程，改善預制構件庫存管理，提升預制構件供應鏈管理效率，并模擬優化施工流程。

2.4.2 產業工人

現澆方式現場濕作業多、工種雜。裝配式生產方式現場濕作業少，一些工種現場人數減少，如抹灰工、砌墻工等；取而代之的是大幅度增加的技能型操作工序，這就對操作工人的技術能力提出了新的要求。但目前專業技術工人較為缺乏，導致勞動生產率尚無明顯提高；且建筑工人流動性大，常出現剛培訓好的產業工人流失現象，導致人工費大量增加。

3 裝配整體式混凝土建筑成本控制措施建議

3.1 提高構件的標準化程度

標準化是預制構件真正實現大批量工業化生產的前提。通過提高構件的標準化程度，并盡可能利用標準化模塊靈活組合來滿足建筑要求，可提高構件的重復率，有利于減少模具種類，提高周轉次數，還可采用流水線法生產，減少人工成本。

表1 不同型號塔吊起重量

3.2 適當提高預制率

適當提高預制率有利于發揮裝配式建筑的規模化優勢，有利于降低模板及吊車等施工機具的攤銷成本。此外，合理選擇預制部位，避免水平構件現澆，可減少腳手架的使用。

3.3 優化設計

設計階段對成本起決定作用。應在設計階段綜合考慮構件生產、運輸、安裝施工環節的影響，優化建筑體型，結合后期生產運輸和塔吊方案，合理確定構件尺寸和重量。

3.4 改進構件生產工藝

改進構件生產工藝，提高智能化、機械化水平。鋼筋綁扎、模具拼裝等應逐步以機械化替代人工，革新模具構造并改進為流水線法生產模式，提高生產效率。

3.5 優化項目管理

優化項目管理，合理安排工期。構件的生產與安裝工期應相匹配，以減少庫存和堆放費用。現場堆放位置應與施工吊裝順序相符，并處于相應的塔吊工作范圍內，以降低安裝成本。

[1]陳寧.上海市裝配式建筑推進情況分析及展望[J].工程質量,2016,34(1):12-16.

[2]住房和城鄉建設部住宅產業化促進中心.大力推廣裝配式建筑必讀——技術·標準·成本與效益[M].北京:中國建筑工業出版社,2016:152.

Research on Economic Inf l uencing Factors of Fabricated Buildings

Developing fabricated buildings is greatly important to promoting transition and upgrade of construction industry. By analyzing economical inf l uencing factors of fabricated concrete building from stages of design, production, transportation, construction and project management, this paper proposed reasonable suggestion on cost control for fabricated concrete buildings with the aim of providing basis for developer enterprises to make decision on implementing fabricated building and further promote the progress of this city's fabricated buildings.

fabricated concrete building, cost control, inf l uencing factors

2017-03-05）

上海市科學技術委員會支持項目“裝配整體式混凝土建筑經濟成本分析”，編號：15DZ1203507。

李衛東，上海安居房產開發有限責任公司總經理，工程師；俞泓霞，上海市房地產科學研究院工程師。