預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟性研究

胡 彬

(中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450000)

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，推動了城市化水平的提升，在城市建設(shè)中，每年都會出現(xiàn)大量的建筑項目，其所采用的建筑結(jié)構(gòu)主要為現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)以及磚混結(jié)構(gòu)，勞動強度相對較大，同時存在一定的安全隱患。在這種傳統(tǒng)建筑模式下，所形成的建筑方式相對落后，同時建筑能耗較高，在施工質(zhì)量把控方面的難度較大[1]。而預(yù)制裝配式建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，可以有效地彌補傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展中存在的問題，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供可靠保障。因此，必須要對預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的功能特性進行分析，明確其經(jīng)濟性，從而發(fā)揮出預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在實際應(yīng)用中的效果，實現(xiàn)現(xiàn)代建筑服務(wù)功能的優(yōu)化，提升建筑結(jié)構(gòu)的多樣性。

1 預(yù)制裝配式建筑概述

1.1 預(yù)制裝配式建筑的含義

預(yù)制裝配式建筑指的是在建筑施工過程中，采用預(yù)先加工的方式來完成主要構(gòu)件，同時采用可靠牢固的連接方式，將工廠加工獲得的預(yù)制件，在施工現(xiàn)場進行拼接處理。作為一種新型的建筑形式，預(yù)制裝配式建筑的應(yīng)用，可以有效彌補傳統(tǒng)建筑行業(yè)發(fā)展中存在的不足，有效的把控施工質(zhì)量[2]。在建筑行業(yè)的發(fā)展中，通過發(fā)揮出預(yù)制裝配式建筑的優(yōu)勢，可以顯著提升現(xiàn)代建筑建設(shè)效率，從使用者多樣化需求出發(fā)，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

1.2 預(yù)制裝配式建筑的形式

在預(yù)制裝配式建筑的應(yīng)用中，不同形式所產(chǎn)生的作用存在一定差異，為了更好的加深對預(yù)制裝配式建筑的認識，必須要對其形式進行系統(tǒng)的分析。首先是裝配整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。對于這種形式的應(yīng)用，主要涉及的建筑構(gòu)件為預(yù)制混凝土構(gòu)件，在預(yù)制生產(chǎn)計劃制定以后，工廠負責預(yù)制件的生產(chǎn)，然后運送到施工現(xiàn)場，采用裝配連接以及現(xiàn)澆混凝土的方式，發(fā)揮出預(yù)制件的作用[3]。其次是預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑。對于這種形式而言，主要建筑構(gòu)件為鋼梁與鋼柱，可以有效延長建筑物的使用壽命，實現(xiàn)承重結(jié)構(gòu)性能可靠性的提升，在建筑行業(yè)有著良好的應(yīng)用前景。最后是預(yù)制集裝箱式建筑。這種建筑建設(shè)工作的開展，主要依賴于集裝箱這一建筑構(gòu)件，在流水線中進行模塊化生產(chǎn)，然后采用拼接組合的方式，再進行施工現(xiàn)場操作，從而順應(yīng)預(yù)制裝配式建筑的需求。在建筑行業(yè)發(fā)展中，需要重視不同形式的合理應(yīng)用，增強現(xiàn)代預(yù)制裝配式建筑的活力，提升建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力。

1.3 預(yù)制裝配式建筑的特點

在預(yù)制裝配式建筑的應(yīng)用中，相較于傳統(tǒng)建筑行業(yè)來說，其呈現(xiàn)出鮮明的特點。首先，預(yù)制裝配式建筑在實際建筑施工環(huán)節(jié)中，可以采用標準化、模式化的方式生產(chǎn)，既可以滿足現(xiàn)代建筑建設(shè)的需求，又可以提升施工效率。特別是在模式化生產(chǎn)的過程中，建筑構(gòu)件的生產(chǎn)效率大大提升，為保障性住房建設(shè)奠定了堅實基礎(chǔ)[4]。其次是建筑材料利用效率更高。在預(yù)制裝配式建筑的應(yīng)用下，可以從實際情況出發(fā)，開展針對性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)，既可以對建筑成本進行有效控制，同時也能夠提升建筑材料的利用效率。在簡單的施工流程支持下，實現(xiàn)了項目施工效率的改善，為項目施工資源的優(yōu)化配置奠定了堅實基礎(chǔ)，強化建筑質(zhì)量控制，避免出現(xiàn)安全事故。最后是施工作業(yè)的高效性。在現(xiàn)代建筑施工過程中，預(yù)制裝配式建筑施工現(xiàn)場能夠?qū)Σ煌ㄖ?gòu)件進行拼裝使用，進而實現(xiàn)了項目施工流程的優(yōu)化，顯著提升了工程施工中颙的高效性，為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展注入了新的活力。

2 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)分析

在目前預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)中，通過合理的運用各種不同類型，可以充分發(fā)揮出這一結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，為現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展服務(wù)，這就需要對不同形式的使用進行分析，掌握現(xiàn)代建筑施工的具體要求。

2.1 合理運用鋼框架結(jié)構(gòu)體系

在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用中，鋼框架結(jié)構(gòu)體系的作用十分重要。在這一結(jié)構(gòu)體系的幫助下，可以實現(xiàn)承重效果的改善，同時在抗側(cè)剪力方面性能良好，對于具有此類建筑需求的構(gòu)建可以合理選用[5]。在充分掌握建筑整體概況的基礎(chǔ)上，這些建筑構(gòu)件的布置，需要沿著建筑物的縱向與橫向，進行合理分配，從而形成有效的柔性結(jié)構(gòu)，保證在建筑施工過程中，可以提升預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)梁柱抗彎承載力的提升，同時增強其抗剪強度。在實踐中發(fā)現(xiàn)，如果在抗震防裂度較低的區(qū)域內(nèi)開展建筑施工，可以充分考慮鋼框架結(jié)構(gòu)體系，從而滿足其預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的需求。

2.2 重視鋼框架與剪力墻結(jié)構(gòu)體系設(shè)置

在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中，這一結(jié)構(gòu)體系的形成，主要是以鋼框架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，逐漸的發(fā)展起來。在實際建筑環(huán)節(jié)中，可以結(jié)合建筑側(cè)向強度的實際需求來進行有效設(shè)置。通過在柱網(wǎng)的縱橫方向進行剪力墻的設(shè)置，構(gòu)建建筑所需的結(jié)構(gòu)體系，同時處理建筑物長期使用過程中，結(jié)構(gòu)體系出現(xiàn)側(cè)向位移的問題。因此，在一些較高層數(shù)的建筑項目施工中，可以充分考慮鋼框架與剪力墻結(jié)構(gòu)體系的設(shè)置。

2.3 加強鋼框架與支撐結(jié)構(gòu)體系使用

在現(xiàn)代建筑行業(yè)的發(fā)展中，鋼框架與支撐結(jié)構(gòu)體系的使用，可以在建筑建設(shè)當中合理的運用雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系，有效的應(yīng)對建筑物實際使用過程中的水平荷載問題[6]。在形成鋼框架與支撐結(jié)構(gòu)體系的時候，需要在鋼框架結(jié)構(gòu)相關(guān)部分柱當中，設(shè)置橫向鋼來提供支撐。但是在這種結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用中，相對復(fù)雜，這就需要結(jié)合建筑施工的實際需求，做到合理應(yīng)用，在保障施工效率的同時，最大限度上降低施工成本。

3 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計要點

3.1 設(shè)計原則

從預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計來說，必須要滿足通風、采光以及退線三個環(huán)節(jié)的要求，然后在充分結(jié)合設(shè)計經(jīng)濟性特征的基礎(chǔ)之上，分析不同建筑結(jié)構(gòu)的特性，選擇合適的模塊，開展后續(xù)的設(shè)計工作。與此同時，在設(shè)計環(huán)節(jié)中，需要對施工現(xiàn)場的組織過以及連接過程等進行充分考慮，保障建筑施工的質(zhì)量，同時提升施工效率。

3.2 預(yù)制件設(shè)計要點

在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中，預(yù)制件設(shè)計作為其中最核心的內(nèi)容，在實際開展中，必須要嚴格的遵守標準化與模塊化的準則。同時在設(shè)計環(huán)節(jié)中，需要遵循簡約性與經(jīng)濟性的原則，從簡潔規(guī)整作為出發(fā)點，在符合設(shè)計要求的同時，盡可能地控制構(gòu)件的種類與使用，實現(xiàn)施工成本的有效控制。此外，在實際設(shè)計預(yù)制件環(huán)節(jié)中，必須要對預(yù)制件加工的可行性與效率進行分析，保障所設(shè)計的結(jié)構(gòu)，能夠符合建筑的要求，實現(xiàn)預(yù)制件質(zhì)量的提升，成為了目前預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。

3.3 連接件設(shè)計與承載力計算

首先，在設(shè)計環(huán)節(jié)需要盡可能的保證穩(wěn)定性，避免使用一些臨時支撐的預(yù)埋件，減少固定連接件的預(yù)埋吊件，特別是在遇到特殊情況的時候，必須要從設(shè)計工況出發(fā)，進行相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計。不管是制作運輸，還是安裝環(huán)節(jié)，都需要在規(guī)定標準之下，開展預(yù)制構(gòu)件的驗算。其次，驗算預(yù)制構(gòu)件的承載力，從而保證其能夠在地震工況的情況下，提升自身的穩(wěn)定性。然后需要對預(yù)制構(gòu)件的裂縫、變形以及承載力等因素進行驗算，保證其符合實際工況的需求。

4 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟性分析

從現(xiàn)階段的建筑施工來看，在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工過程中，其造價結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，包括間接費、直接費、稅金、規(guī)費、建設(shè)利潤等，其中施工單位主要掌控建設(shè)利潤以及間接費，而對于規(guī)費與稅金來說，則是比較固定。因此，對于預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑成本來說，直接費所產(chǎn)生的影響起著決定性作用，例如運輸費用、構(gòu)件費用、安裝費用以及措施費用等。對于構(gòu)件費用來說，主要包括生產(chǎn)費、材料費、工廠攤銷費、模具費以及預(yù)制構(gòu)件廠的生產(chǎn)利潤，同時還包括所納稅金等，在實際施工過程中，預(yù)制構(gòu)件運輸過程中所產(chǎn)生的費用，主要取決于運輸距離，特別是對于部分構(gòu)件來說，需要進行二次搬運，這就造成了建設(shè)成本大大提升。因此就需要在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用中，合理選擇預(yù)制廠家，將運輸距離等因素充分考慮在內(nèi)，最大限度上降低自身的建筑成本。

對于預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面，其外掛墻板的造價以及所采用材料成本，受到了實際機械施工的影響，在開展成本控制的過程中，需要以上述兩部分作為主要目標。安裝費用則主要為安裝機械的成本費用，同時還包括一些人工費用，相較于傳統(tǒng)建筑施工方式來說，在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的費用中，人工費用可以節(jié)省四成左右。在目前用工成本不斷提升的情況下，預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在人力成本方面的優(yōu)勢，可以得到充分展現(xiàn)，同時其施工時間相對較短，在成本控制方面更為靈活。設(shè)施費則主要為預(yù)制模板成本以及施工腳手架等，特別是在施工腳手架方面，明顯少于傳統(tǒng)建筑方式，僅需在現(xiàn)場澆筑或者安裝的時候使用即可。對于預(yù)制模板的成本來說，則受到了構(gòu)件預(yù)制率的影響，在保證模板規(guī)范統(tǒng)一的情況，可以實現(xiàn)成本的有效控制。

5 預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑造價成本控制的措施

在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，必須要對其造價成本進行合理的控制，選擇合適的結(jié)構(gòu)體系以及樓屋面板體系，降低墻板體系的成本，充分發(fā)揮出預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢。

5.1 合理選擇結(jié)構(gòu)體系

為了更好地控制預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的成本，必須要合理地選擇結(jié)構(gòu)體系，保障施工效率與施工質(zhì)量的同時，降低施工成本。在施工前期，需要對設(shè)計施工方案進行充分考慮，掌握施工現(xiàn)場的實際條件，同時選擇合適的施工結(jié)構(gòu)體系，保證其在施工標準要求的基礎(chǔ)上，提升施工質(zhì)量。在這一過程中，需要充分發(fā)揮出結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本功能特質(zhì)，降低材料費，實現(xiàn)預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑作用的充分發(fā)揮。

5.2 選擇合適的樓屋面板體系

在鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過程中，通常會選擇成熟的現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)作為樓板施工材料，在施工技術(shù)操作簡便的同時，能夠提升樓板結(jié)構(gòu)的強度。在混凝土材料凝固以后，可以形成更為良好的固結(jié)效果，起到協(xié)同工作的效應(yīng)。為了實現(xiàn)成本的有效控制，必須要選擇合理的樓屋面板結(jié)構(gòu)，比如借助鋼筋桁架樓承板，可以在控制樓板使用量的同時，提升安裝環(huán)節(jié)的便捷性，從而實現(xiàn)整體綜合經(jīng)濟性水平的提升。

5.3 控制墻板體系的成本

在預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中，不同墻體材質(zhì)以及相對施工部位會對最終造價產(chǎn)生直接的影響，特別是對于預(yù)制混凝土的外掛墻板來說，所需要的施工機械費以及材料費相對較高，這就造成其在經(jīng)濟方面無法與傳統(tǒng)墻體施工相比，導(dǎo)致在施工環(huán)節(jié)中，必須要采取一定的成本控制措施。不管是對于施工設(shè)計還是材料選取，都需要減少模具的種類與使用量，盡可能的采用一些簡單規(guī)范的預(yù)制構(gòu)件，實現(xiàn)模具周轉(zhuǎn)使用次數(shù)的提升，從而減少不必要的支出與浪費。在預(yù)制構(gòu)件廠家選擇的時候，需要對構(gòu)件運輸?shù)木嚯x進行充分考慮，特別是在構(gòu)件擺放方面，應(yīng)該做到合理規(guī)范，提升運輸質(zhì)量，控制運輸成本，防止產(chǎn)生二次運輸?shù)那闆r。在施工進度控制方面，預(yù)制外墻板應(yīng)該選擇重型吊車施工，可以采用多項施工程序，同步施工，實現(xiàn)施工進度的提升。

6 結(jié) 語

在我國社會經(jīng)濟快速發(fā)展的過程中，國家對于環(huán)境與資源的重視程度不斷提升，對于建筑行業(yè)的發(fā)展來說，預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑作為其中的重要組成部分，體現(xiàn)出環(huán)保節(jié)能的優(yōu)勢，同時可以結(jié)合具體的施工要求，選擇合適的預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件，提升施工整體性能。在對預(yù)制裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用中，必須要充分的考慮其經(jīng)濟性，通過采取有效的成本控制手段，推動建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。