關于房建工程外架支撐系統使用類型的效益分析

張苑洋

（中交第三航務工程局有限公司，上海 201315）

0 引言

外架支撐系統起到承受和傳遞荷載、保證施工安全和穩定性的作用。不同類型的外架支撐系統，具有不同的結構特點和使用優勢。外架支撐系統的選擇并非一成不變，而是需要根據工程規模、結構形式、施工環境等因素進行綜合考慮。因此，近年來，眾多學者針對房建工程外架支撐系統的使用類型進行研究，并已經取得了一定研究成果。如于送洋等[1]提出設計了一種新型通用支撐系統，并將其應用于裝配式樓板施工中，以優化施工效果，降低施工成本。再如賀康等[2]選取盤扣式支模架與懸挑防護一體式支撐體系作為房建工程外架支撐系統，并對其施工效果進行驗證。宮文超等[3]對南京市不動產檔案館項目基坑支護結構的深入分析，在12m 深基坑中同時對比裝配式H 型鋼支撐及混凝土支撐兩種支護形式的施工工藝、所耗工期及產生效益。不同的外架支撐系統在經濟效益、安全性能、施工效率等方面也存在差異，通過深入比較外架支撐系統的效益，能夠實現房建工程經濟效益的最大化。然而，房建工程的施工不僅需要穩定、安全等性能，還需要具有一定的經濟效益。因此，本文研究了關于房建工程外架支撐系統使用類型的效益分析這一課題。

1 工程概況

案例一：A 大廈，共36 層，地下室2 層，裙樓4 層，塔樓5 ～31 層，屋頂機房32 ～34 層，總建筑面積約為33 000m2。A 大廈的外架支撐系統從第五層開始，使用整體電動升降爬架。爬架由外腳手架、承力桁架、承力拉桿、連接螺栓組成。爬架采用電動葫蘆作為升降設備，間距4 000 ～7 000mm，滿足房建工程需求。

案例二：B 商業樓，共10 層，地下3 層，地上7 層，單體建筑面積約為1.2×105m2。B 商業樓的地上面積約為7.07×104m2，幕墻面積約為3.3×104m2，最大建筑標高約為47m，屬于高層建筑形式。使用工字鋼懸挑外用腳手架，安裝幕墻面板。并使用鋼桁梁遮陽板向外懸挑腳手架，放置吊籃。懸挑長度在4 ～7m 之間，并結合鋼結構龍骨搭設的臨時平臺，工程承擔吊籃荷載與外架荷載。

案例三：C 住宅樓，共47 層，地下2 層，地上45 層。房建工程總占地面積約為2.3×104m2，最大建筑高度約為180m，屬于超高層建筑。C 住宅樓的標準層層高約為3.3m，另設有避難層3.9m，確保工程安全。該工程使用了爬升式腳手架，并對其進行了針對性的防護措施，確保支撐系統的安全使用。

案例四：D 塔樓，高度約142m，包含11 棟超高層塔樓與1 棟幼兒園組成。D 塔樓屬于保障性住房項目，共50 層，總建筑面積約為4.80×105m2。在D 塔樓的4 ～49 層使用鋼平臺模板支撐系統，并采用一次性支模法，將轉換層的支撐體系從地下室底板一直支撐到轉換層樓板，確保房建工程的支撐效果。

2 效益分析過程

在進行效益分析之前，對整體電動升降爬架、懸挑腳手架、爬升式腳手架、鋼平臺模板的關鍵參數進行分析[4-5]。整體電動升降爬架的施工機具如下表1 所示。

表1 整體電動升降爬架的施工機具與材料表

如表1 所示，整體爬升腳手架的高度為4 個標準層層高，從主體施工到裙樓頂施工的位置安裝腳手架。按照基礎架、承力托、架子、電動葫蘆、斜撐與連接撐的順序安裝，確保房建工程的安全施工[6]。該腳手架在使用的過程中，包含購置費用、安裝與拆卸費用、維護與保養費用、電力消耗費用、人員操作費用、安全管理費用、維護與修理費用、保險費用、管理與協調費用、培訓與指導費用等方面[7]。案例二的工程現場較為復雜，選擇工字鋼懸挑外用腳手架安裝幕墻面板，向外懸挑2.1 ～4.0m，滿足施工需求。在腳手架使用的過程中，包含租賃與購置費用、特殊作業人員培訓費用、玻璃幕墻安裝費用、材料搬運費用、日常管理費用等。案例三使用的爬升式腳手架工藝參數如下表2 所示。

表2 爬升式腳手架主要工藝參數表

如表2 所示，爬升式腳手架需要針對性的防護措施，具有高強度、絕燃、耐沖擊、耐用等特點，適用于超高層房建工程的外墻施工防護[8]。在腳手架使用的過程中，除了包含購置、安裝與拆卸、維護與保養的費用之外，還包括升降操作費用、警示設施費用、團隊管理費用。鋼平臺模板的主要工藝參數如下表3 所示。

表3 鋼平臺模版的主要工藝參數表

如表3 所示，在鋼平臺模板使用的過程中，除了上述常規的購買、安裝、管理等費用之外，還包括意外損失與損壞費用、保險費用等。最終的效益根據房建工程規模、工期、地區差異、鋼平臺模板的類型與質量等有關，效益分析過程相對較為復雜[9]。根據房建工程效益的實際構成與特點進行分析，調整工程經濟計算期。在考慮經濟指標的影響程度和計算角度的基礎上，將經濟效益顯著的措施確定為經濟計算期，以提高效益分析的有效性。將房建工程外架支撐系統使用過程中的各項投入、產出的經濟指標，折算總值與年值。房建工程外架支撐系統折算總值表示為：

式（1）中，K0為房建工程外架支撐系統折算總值；K′t為基準點之前第Ti年的外架支撐系統總投資額；Kj為基準點之后第Tj-1年的外架支撐系統總投資額；r為貼現率；m、n為基準點之前、之后的外架支撐系統投資年數。外架支撐系統投資折算總值如下圖1 所示。

圖1 外架支撐系統投資折算總值計算示意圖

式（2）中，C0為外架支撐系統運行費的折算總值；C′t為基準點之前第Ti-1年的外架支撐系統的年運行費；Cj為基準點之后第Tj年的外架支撐系統的年運行費。將圖1 中的替換成C3′、C2′、C1′、C1、C2、C3、Cj、Cn，帶到圖1 中，得到外架支撐系統運行費用折算總值。外架支撐系統經濟效益的折算總值表示為：

式（3）中，B0為外架支撐系統經濟效益的折算總值；B′t為基準點之前第Ti-1年的外架支撐系統的經濟效益額；Bj為基準點之后第Tj年的外架支撐系統的經濟效益額。外架支撐系統投資、運行費、經濟效益的折算年值，根據折算總值與換算系數來計算，公式如下：

式（4）中，a為換算系統；N為經濟計算期。由此得出外架支撐系統使用的凈效益，公式如下：

式（5）中，P為外架支撐系統使用的凈效益。在房建工程施工的過程中，不考慮資金的時間價值，僅考慮凈效益、年均凈效益、效益費用比時，稱為靜態分析。靜態分析計算簡單，無法深入分析經濟效益，影響效益分析效果。考慮資金的時間因素時，資金的運動規律存在變化，效益分析結果更加符合實際環境。式（5）中的P屬于動態分析的范疇，折算到基準年的總效益與總費用，能夠確保外架支撐系統的效益分析準確性。年均凈現值為P與N的比值；經濟效益費用比為B0與K0+P0的比值。當P=0 時，外架支撐系統的使用，可以獲得經濟報酬，先取一個r，得到K0、C0、B0，使P為一個盡可能小的正數。再取一個r′，使P為一個盡可能大的負數，帶到式（3）中，計算外架支撐系統的經濟效益，滿足效益分析的準確性需求。

3 分析結果

在上述試驗條件下，將案例一、案例二、案例三、案例四使用的不同類型外架支撐系統進行效益分析。并將初始投資成本、維護成本、使用壽命、總成本、施工速度、施工周期、勞動力等指標，作為經濟效益分析指標，生成外架支撐系統經濟效益表格，如表4 所示。

表4 經濟效益表

如表4 所示，初始投資成本表示：外架支撐系統的購買與安裝成本。維護成本表示：支撐系統每年維護費用。使用壽命表示：外架支撐系統的預期使用年限。總成本表示：初始投資成本與使用期間內的維護成本之和。施工速度表示：每天能夠完成的施工的樓層數。施工周期表示，完成整個房間工程所需總天數。勞動力需求表示：施工期間需要的工人數量。由于案例一、案例二、案例三、案例四的層數不同，經濟效益也存在一定偏差。因此，以一層為例，換算出每層外架支撐系統的成本。其中，案例一每層整體電動升降爬架的成本約為369.57 萬元；案例二每層懸挑外用腳手架的成本約為484.30 萬元；案例三每層爬升式腳手架的成本約為568.70 萬元；案例四每層鋼平臺模板支撐系統的成本約為3 580.24 萬元。由此可見，案例一使用的整體電動升降爬架，具有較高的經濟效益；案例四使用的鋼平臺模板支撐系統，經濟效益較低。

4 結論

近年來，房建工程迅猛發展，工程安全、施工效率成為房建工程亟待解決的問題。外架支撐系統不同的使用類型，具有各自的優點與適用范圍，對于工程的經濟效益、安全性能具有重要作用。因此，本文研究了關于房建工程外架支撐系統使用類型的效益分析這一課題，得出結論如下：

（1）通過案例分析的方式，將不同類型外架支撐系統的經濟效益進行分析，可得到經濟性較高的系統。

（2）結合經濟效益、安全性能、施工效率等方面，綜合分析了外架支撐系統的情況，可選擇出最合適房建工程的系統，為房建工程的施工提供經濟性保障。