姚署霖,柯賢材,姚建凱
(1.嘉興職業技術學院,浙江 嘉興 314036; 2.浙江經綸工程設計有限公司,浙江 嘉興 314000; 3.鴻翔控股集團有限公司,浙江 嘉興 314000)
裝配式建筑從材料上可分為三大類:預制混凝土結構(PC)、鋼結構和木結構。根據住建部統計數據,2021 年新開工裝配式建筑中,裝配式混凝土結構占的比例為68.3%,裝配式鋼結構占比為30.2%。裝配式鋼結構建筑具有模塊化、標準化的特點[1],不但工業化程度高[2],而且回收率高。2019 年3 月,住房和城鄉建設部建筑市場監管司發布《2019 年工作要點》中要求開展裝配式鋼結構住宅試點。此后,住房和城鄉建設部陸續批復七省開展裝配式鋼結構住宅試點。行業標準《裝配式鋼結構住宅建筑技術標準》也于2019 年10月1 日正式實施。
裝配式鋼結構建筑工程概況:H 小區裝配式鋼結構項目用地面積約43270m2,新建項目總建筑面積146051.94m2,其中新建住房建筑面積107967.61m2,新建地下室建筑面積約38084.33m2,地上建筑為20-25層。新建住房建安工程費28308.13 萬元,建安價格造價2621.91 元/m2;精裝修工程費9647.91 萬元,精裝修價格899.92 元/m2。新建地下室采用預應力管柱及筏板基礎,地下室及基礎建安工程費19164.42 萬元,建安價格造價5032.1 元/m2。
現澆筑框剪結構工程概況:X 小區總建筑面積為104541.81m2,(新建住宅面積為69427.11m2,新建地下室面積為35114.7m2,地上建筑為21-25 層。)新建住宅建安工程費為17347.2 萬元,建安價格造價為2498.62元/m2。基礎形式為預應力管柱及筏板基礎,地下室及基礎建安工程費為17603.28 萬元,建安價格造價為5013.08 元/m2。現澆框剪結構項目造價構成見圖1,現澆框剪結構項目造價比例分析。

圖1 現澆框剪結構項目造價比例分析
以上兩個項目建設年份相同,均為2021 年,建筑總面積均大于10 萬m2;兩個項目均為住宅,且位于浙江省內,具備可比性。將裝配式鋼結構項目與現澆框剪結構項目選取有代表性的某幢樓進行造價具體分析,見表1。

表1 現澆框剪結構項目造價對比分析
將兩個項目的三個專業工程單列比較,因裝配式鋼結構的部分安裝工程列入了精裝修工程,而現澆注框剪結構未進行精裝,故只對建筑工程進行比較,從表1 中可以看出裝配式鋼結構單方造價比現澆注框剪結構高264.33 元/m2。
因為計算造價時所列分部的關系,裝配式鋼結構項目的砌筑工程是含內外墻的抹灰及外墻裝飾,而現澆框剪結構項目砌筑工程不含抹灰及裝飾,列在墻面裝飾以及涂料工程里;裝配式鋼結構項目混凝土及鋼筋混凝土工程是為樓板、樓梯及天棚裝飾,而現澆框剪結構項目的天棚裝飾是單列的。經過將數據整合后,發現兩個項目價格差距主要為柱墻梁及墻體的差距。(詳見表2 墻、梁、墻板對比分析表)

表2 柱墻、梁、墻板對比分析表
綜合對比后,采用裝配式鋼結構鋼柱墻的單方造價比傳統現澆混凝土柱墻高209.13 元/m2;鋼梁的單方造價比現澆混凝土梁高212.39 元/m2;預制鋼筋樓承板比現澆混凝土板高16.28 元/m2。墻板的價格計入了內墻抹灰、外墻的涂料,預制墻板比砌體墻高36.1 元/m2。而兩個項目的總費用對比單方造價差額是 264.33 元/m2,意味著在其他單位工程及相關費用中減少了185.94 元/m2。
裝配式鋼結構主體鋼材用量多,鋼材耗量高,鋼材主材價格為5894 元/t,現澆框剪結構鋼筋4600 元/t 在右,鋼材的成本約比現澆混凝土工程高1200 元/t。而且因為鋼結構構件需要在加工廠預制,常規鋼結構構件加工及運輸造價通常在300 元/t 左右。綜合以上分析,裝配式鋼結構主體在預制構件花費上要比鋼筋混凝土結構多出367 元/m2。
由于鋼結構鋼材本身的耐腐蝕性差、耐熱不耐火,所以要對鋼結構進行防腐防火處理,否則會直接影響工程的安全性和耐久性。在不同地域潮濕性、腐蝕性不同,裝配式鋼結構防腐處理的造價也有差別。現澆框剪結構項目結構一般不需要進行防腐、防火處理,所以不會產生這塊費用。在案例中的裝配式鋼結構防腐及防火費為45.36 元/m2。
經比較,取兩個項目相同建筑面積下,裝配式鋼結構建筑空間利用率和得房率更高,計算出的使用面積比鋼筋混凝土結構提高6%。
裝配式鋼結構與現澆框剪結構兩項目經過使用面積的折算后(詳見表3 裝配式鋼結構與現澆框剪結構使用面積折算價格),裝配式鋼結構建筑工程單方造價下降35.57 元/m2。

表3 裝配式鋼結構與現澆框剪結構使用面積折算價格
裝配式鋼結構是工業化產品[4],在工廠將鋼鐵部件制作完成后到施工場地進行組裝,方便快捷,而現澆框剪結構要考慮天氣、場地環境等因素,所以案例中裝配式鋼結構施工速度快,施工工期比現澆框剪結構建筑縮短了三分之一。而且裝配式鋼結構在工期上可實現主體與裝飾同步,一般相差四層即可實現上部主體吊裝與下部裝修作業同步進行,運用裝配化裝修、新材料,效率有大幅提高。工程建設費用除了建筑安裝工程費用,還有工程建設其他費用。工期的縮短,不但可以早日交房,還可以節省工程建設其他費用。工程建設其他費用中有工程管理費和建設期貸款利息。如果將裝配式鋼結構精裝修的工期去除,與現澆框剪結構的工期考慮一致,裝配式鋼結構縮短工期12 個月,可節省12 個月的建設管理費用,節省的管理費用12 個月約130 萬元可計入造價的差額當中,可降低造價約10 元/m2。建設資金含有資金成本,資金成本是指建設方取得和使用資金所需要付出的成本,狹義的資金成本是指使用長期資金的成本,包括自有資本和借入長期的資金。假設兩個項目全部為自有資金建設,在建筑期自有資金成本按5.2%的年利率來考慮。如有一部分為建設貸款,則產生建設期貸款利息,假如自有資金35%,貸款資金65%,貸款利率按7.47%來考慮,不計復利。
H 小區裝配式鋼結構單方造價比X 小區現澆注框剪結構高264.33 元/m2,經過得房率、工程管理費、資金成本(自有資金35%,貸款資金65%)的折算后,差額縮小到84.17 元/m2。
裝配式鋼結構建筑所使用的鋼材具有輕質高強的特點,且鋼材可拆裝、可循環,回收率達到80%左右;而現澆框剪結構鋼筋混凝土結構的回收率為50%左右。經回收后,鋼結構部分與鋼筋混凝土部分要多回收約460 元/m2。
發展裝配式鋼結構建筑在目前行業勞動力短缺的情況下,采用工廠化操作,現場安裝施工,大大減少人工成本,建造速度更快,與BIM 技術、智能建筑技術相結合,也更加綠色環保,根據試點項目初步測算,一個全鋼結構住宅項目可減少碳排放300噸,綜合可見,裝配式鋼結構的造價成本低于現澆框剪結構建筑。
裝配式鋼結構建筑要大量使用的鋼材,它的綜合單價較高。而用到的鋼材結構柱多為矩形方管,結構梁為H 型鋼,因為目前裝配式鋼結構還未普及,沒有標準化的定制[5],矩形方管與H 型鋼的定制加工后的價格接近母材的兩倍。如果裝配式鋼結構住宅的規模增大,矩形方管與H 型鋼的產量增大、規格增多,鋼框架的價格下降20%~35%,對裝配式鋼結構的整體價格控制起到重要作用。
裝配式鋼結構建筑相對現澆框剪結構建筑,構造更復雜,各專業配合更加緊密,且各環節的各需協同性,信息化的技術在設計階段的內部碰撞和糾錯功能,對設計方案完善和優化處理,減少項目變更費用,在前期工作中起到準確控制造價作用。在施工過程中,采用 BIM 技術對裝配式鋼結構進行施工模擬和仿真,優化現場施工流程、場地布置、運輸路線等,可加快施工進度,提高效率,有效控制施工成本。
綜上所述,裝配式鋼結構住宅抗震性能好、空間布局更靈活、施工周期短,經全壽命周期中的造價比較,裝配式鋼結構的單方造價低于現澆框剪結構建筑,它的工業化與高回收符合綠色建筑高質量發展。隨著它的標準體系、技術體系、配套政策等逐步完善,未來裝配式鋼結構建筑將會站在行業發展新風口。