裝配式公共建筑成本控制與優化策略研究

摘要：裝配式建筑憑借施工速度快、勞動力需求少、環境友好等優勢，已成為建筑業轉型升級的重要方向。然而，當前其在發展過程中仍存在標準化程度低、建造成本高、接受程度低等問題，其中建造成本高成為影響裝配式建筑推廣應用的關鍵因素。為滿足當前裝配率的要求，降低裝配式建筑的成本，立足于裝配式公共建筑，分析預制構件的價格組成及其與裝配率的關系。以江蘇海洋大學學生公寓項目為例，進行分析與優化，并使優化后的方案達到預制裝配率要求。基于“三板”預制構件的優選序列，揭示增加預制柱對提升裝配率的重要作用。最后，基于調研結果和二手資料，提出裝配式建筑成本控制策略，旨在為裝配式建筑成本控制提供理論與實踐參考。

關鍵詞：裝配式建筑；成本控制；裝配率；預制構件；優選序列

0"引言

近年來，我國裝配式建筑得到了迅速發展。我國提出要加快發展裝配式建筑，要求“十四五”期間初步形成建筑業高質量發展體系框架及相應的2035年遠景規劃，各地政府積極響應號召。

裝配式建筑指通過標準化、模塊化的生產方式，在工廠或制造基地預制完成建筑構件或模塊化部件，運輸到現場并進行組裝和安裝的建筑方式。與傳統現澆建筑相比，裝配式建筑具有提高勞動效率、改善工程質量、縮短施工周期、“四節一環保”等優點^[1]。但在實際建設過程中，其仍受到政策、技術和經濟等因素的影響，存在標準規范體系尚未健全、工業化水平仍待提升及前期投入過高等問題。裝配式建筑建造成本普遍高于傳統現澆建筑，成本控制成為制約裝配式建筑發展的重要因素^[2]。本文以江蘇海洋大學學生公寓項目為例，結合當前裝配式建筑的發展現狀，提出裝配式宿舍樓建筑的成本控制和優化策略，以期為未來裝配式建筑建設發展提供參考。

1"江蘇省裝配式建筑發展現狀與問題

自“十三五”規劃以來，我國政府出臺多項政策，推動裝配式建筑發展。2020年，住房和城鄉建設部等9個部門聯合發文，提倡醫院、學校等公共建筑優先采用鋼結構。2022年，《裝配式住宅設計選型標準》被批準為行業標準，旨在規范裝配式住宅設計，提高裝配式建筑質量。2022年，《“十四五”建筑業發展規劃》發布，要求我國裝配式建筑占比達到30%以上，并設定了2035年邁入智能建造世界強國的遠景目標。這些政策規劃均為江蘇省裝配式建筑提供了明確的發展目標和廣闊的發展空間。

1.1"江蘇省裝配式建筑的規范和指標

在國家政策的引領下，江蘇省裝配式建筑的發展具有明確的發展目標和充足的財政支持，標準體系和配套政策不斷完善。《江蘇省政府關于加快推進建筑產業現代化促進建筑產業轉型升級的意見》中明確，“到2025年，建筑產業現代化建造方式將成為主要建造方式，全省新建建筑裝配化率、新建成品住房比例均達到50%以上，裝飾裝修裝配化率達到60%以上，對全社會降低施工揚塵的貢獻率增加一倍”。江蘇省各地區根據自身情況，對裝配式建筑的預制裝配率提出符合本地區發展的要求。江蘇省各地區對公共建筑和居住建筑的預制裝配率要求見表1。

由表1可知，江蘇省各地區的預制裝配率要求整體上處于35%～50%的水平，其中預制裝配率要求最低的為宿遷市的公共建筑（15%），要求最高的為淮安市的居住建筑（60%），這兩個城市均位于蘇北地區。蘇北地區的政策出臺較早，由于缺少足夠的案例經驗和論證分析，該地區設置的裝配率標準差異較大。而蘇中地區裝配率要求呈現出較高的一致性，其中泰州市編制了《泰州市裝配式住宅建筑預制裝配率計算細則（試行）》，在強調成本效益的同時，規定采用裝配式建造方式的建筑面積達到100%。然而，考慮到建筑類型、規模、功能等因素，該規定的可行性有待驗證，故存在數據空缺問題。蘇南地區整體上對預制裝配率要求較高，其中，常州市和鎮江市對居住建筑的預制裝配率要求低于公共建筑，而南京市、無錫市和蘇州市則呈現出相反的趨勢。這一差異可能與各城市的政策導向、經濟發展水平，以及規劃策略緊密相關。

江蘇省各地區的預制裝配率要求有所差異，但遵循的計算規則基本一致（除泰州市）。《江蘇省裝配式建筑預制裝配率計算細則 （試行）》規定，按照裝配式混凝土結構、鋼結構、木結構、混合結構進行預制裝配率計算，公式如下

Z=α₁Z₁+α₂Z₂+α₃Z₃＋S（1）

式中，Z為預制裝配率；Z₁為整棟建筑中主體結構和外圍護結構預制構件的預制裝配率；Z₂為整棟建筑中裝配式內外圍護構件的預制裝配率；Z₃為整棟建筑中工業化內裝部品的預制裝配率；α_i為預制裝配率計算權重系數；S為集成應用加分項。

1.2"江蘇省裝配式建筑推廣存在的問題

裝配式建筑的實施與普及深受國家政策導向、技術進步與經濟環境等宏觀要素的影響，其發展面臨的挑戰具體表現為標準化程度低、建造成本高、社會認知度偏低、施工技藝水平有限^[3]等方面。最新調研結果顯示，普通高校宿舍樓的單方土建成本（未含空調等設備費用）在4500～6000元，其中普通本科院校在5000～6000元，專科院校在4500～5500元。對大多數高校而言，6000元的單方土建成本構成了明顯的經濟負擔。這一現狀凸顯了裝配式建筑成本控制的重要性與緊迫性，同時也成為本研究的核心議題與關鍵挑戰。

當前，國內外研究中對成本控制的研究主要集中在成本估算、成本優化、經濟效益和成本管理模式4個方面。成本估算方面，Zhong 等^[4]研究了裝配式建筑成本的決定因素，Mao等^[5]研究指出裝配式建筑幾乎是同等尺寸的現澆混凝土結構住宅建筑成本的兩倍。成本優化方面，當前裝配式建筑的基本建設費用較高，因此應充分關注機械選擇、區域布局和制造過程等基本建設費用的優化。然而，當前研究主要關注設計、制造和生產階段的成本優化，現場組裝階段的成本優化研究相對欠缺。經濟效益方面，主要包括對裝配式建筑生命周期成本的研究。例如，Wang等 ^[6]提出裝配式建筑在減少全球變暖、酸雨和減少15%的健康損害方面具有優勢。Zhou等^[7]認為裝配式建筑的評估不應僅僅基于成本，還應考慮環境影響因素。因此，未來研究應建立一個完整的利益體系，重點關注裝配式建筑的環境和社會效益。成本管理模式方面，大多數研究仍然集中于預制建筑和傳統建筑的比較，未來研究應側重于構建裝配式建筑不同商業模式的開發成本管理模型。

綜上所述，基于當前的研究現狀和調研結果，本研究從預制構件的選擇和裝配式建筑全生命周期管理的角度，對成本進行控制和優化，為裝配式建筑的成本管理提供實施策略。

2"裝配式建筑標準化路徑成本分析

2.1"裝配式建筑成本變化分析

裝配式建筑與傳統現澆混凝土建筑在成本構成上存在顯著差異。裝配式建筑的前期投入成本較高，這主要源于預制構件的設計、材料采購、加工及運輸費用。然而，其施工成本較低，這得益于工廠化生產的高效率和質量控制，減少了人工費用和后期維護成本^[8]。

裝配式建筑施工階段節省的成本可以部分抵消前期投入增加的成本。但在工程實踐中，由于建造方式的根本變革和項目管理不當，裝配式建筑的建造成本往往高于傳統現澆建筑。

預制構件的使用取代了傳統混凝土現澆方式，這一轉變是裝配式建筑建造方式的革新，由此產生的預制構件采購費用是裝配式建筑成本增加的關鍵因素。Hong^[9]等通過分析四川省、上海市、深圳市的案例數據，得出預制構件的制造對裝配式建筑成本總增量的貢獻最大。因此，深入分析各種預制構件的經濟性，并選擇最優方案，對成本控制具有重大意義。

2.2"預制構件市場價統計及對比

預制構件對成本的影響因素主要包括預制構件單價、預制構件對應工程量、與預制構件安裝關聯的附加費用^[10]。裝配式建筑的構成要素涵蓋了主體結構構件、內外維護構件及內部裝飾部品三大類別。為分析預制構件單價差異，本研究對江蘇省12個裝配式宿舍樓項目進行了統計，發現使用的預制構件主要有預制疊合板、預制內隔墻版和預制樓梯3種。案例使用預制構件種類及其價格統計見表2。

根據統計數據發現，預制疊合板的使用頻率最高，所有項目均采用了此類型構件。預制內隔墻板的使用頻率次之，預制樓梯的使用頻率最低。盡管各預制構件的定額價格差異并不顯著，實際的投標報價格卻因材料費、安裝措施費、人工費等多種因素而表現出明顯的差異。預制內隔墻板單價相對較低，且隨著墻板厚度的增加呈現下降趨勢；相比之下，預制疊合板的單價相對較高，大約為預制內隔墻板單價的兩倍；而預制樓梯的單價略高于預制疊合板。

為了分析預制構件工程量對成本的影響，本研究對江蘇省12個宿舍樓項目的主要構件投標價格進行統計分析，得到各案例的預制構件成本和裝配式總成本對比、預制構件工程量和總成本對比，如圖1和圖2所示。

從圖1可知，預制內隔墻板在裝配式建筑成本構成中占比最高，其次是預制疊合板，而預制樓梯所占比例最低。這一分布情況與各預制構件的單價分布情況呈負相關性。由圖2可知，在裝配式建筑中，預制內隔墻板的使用量占比最高，其次為預制疊合板，而預制樓梯的使用量占比最低。結合圖1和圖2的數據可以推斷，工程量相較于單價在決定成本時占據了更為主導的作用。

在評估裝配式建筑成本構成時，除了構件的單價和工程量，運輸、吊裝等附加費用也是影響成本的重要因素。這些費用主要取決于運輸距離的遠近、吊裝作業的層數或高度，以及設備使用的時間，與所使用的構件種類無直接關聯。因此，從成本效益的角度出發，在預制構件的選擇過程中，不僅要考慮單價和工程量的影響，還必須考慮不同構件的單位價格對整體裝配率的貢獻度。

2.3"預制構件成本與裝配率關系

根據《江蘇省裝配式建筑綜合評定標準》（DB32/T 3753—2020）及江蘇省裝配率計算細則，裝配式混凝土結構的各項裝配率公式如下

剪力墻結構：α₁Z₁=0.5×0.6×V₁豎V_豎＋0.4×0.75×A₁板A_板+0.25×A₁梁A_梁（2）

其他樓蓋結構：α₁Z₁=0.5×0.6×V₁豎V_豎＋0.4×0.65×A₁板A_板+0.35×A₁梁A_梁（3）

α₂Z₂=0.25×A₁外圍護+A₁內隔墻A_外圍護+A_內隔墻（4）

α₃Z₃=0.25×（0.35q_全+0.25q_集成衛浴、廚房+0.3×A_干式A_樓地面+0.1q_管線分離）（5）

由計算可知，構件應用比例每增加1%，其對裝配率的貢獻度可通過將該類構件前序所有系數相乘得出。盡管構件每增加1%應用比例，對裝配率的貢獻是恒定的，但由于不同項目中構件的工程量存在差異，因此每增加1%應用比例所帶來的工程量增量及其相應的成本增量也會存在差異，進而影響單位價格構件對整體裝配率的貢獻度^[11]。因此，在尋求滿足特定裝配率要求下的成本最優化方案時，必須基于實際案例進行具體分析。

3"江蘇海洋大學學生公寓項目案例分析

3.1"項目基礎信息

該項目為連云港市江蘇海洋大學蒼梧校區東院新建學生公寓，宿舍樓為2幢6層，輔助用房連廊為2層，建筑總高度23.88m，底層層高3.90m，標準層層高3.60m。地上主體結構采用鋼筋混凝土框架結構，應用“三板”（樓板、樓梯板、內外墻板），預制裝配率為60.31%。未采用預制外墻及鼓勵應用部分（預制陽臺板、預制遮陽板、預制空調板）。

項目總造價43 308 820.79元，裝配式部分造價3 975 441.99元，其中分部分項工程費用（人、材、機、管理、利潤）3 641 870.83元、措施項目費99 471.03元、規費68 054.95元、稅金166 045.18元。

3.2"案例原始方案

案例原始方案為：預制疊合板、樓梯板（61.92%）+預制內隔墻（56.95%）+全裝修（100%）。

（1）主體結構構件。原方案主體結構構件僅使用了預制水平板類構件，包括預制疊合板和預制樓梯板。預制疊合板布置在2～6層每個開間的起居部分、走廊及2層連廊。共設5個樓梯間，所有樓梯均為雙跑樓梯，每跑11個踏步。水平板類構件的應用比例為61.92%，計算得出Z₁為16.1%。

（2）內外圍護構件。原方案未預制外圍護構件，預制內圍護構件僅有預制內隔墻。內隔墻采用了200mm厚和100mm厚的ALC板，除樓梯間、洗衣房及設備間，所有內隔墻均采用了預制內隔墻。預制內隔墻應用比例為56.95%，計算得出Z₂為56.95%。

（3）內裝部品。原方案使用全裝修，未使用集成衛浴、廚房，未進行干式工法，未進行管線分離，Z₃為35%。

（4）預制裝配率。原始方案不含集成式加分項，根據裝配率計算規則，計算得到Z₁為16.1%，Z₂為57.14%，Z₃為35%，預制裝配率為31.04%。

3.3"案例優化方案

案例優化后方案為：預制柱（46.82%）+預制疊合板、樓梯板（57.32%）+預制內隔墻（58.65%）+全裝修（100%）。

（1）主體結構構件。為了使該項目預制裝配率達到要求，優先考慮增加預制豎向構件預制柱。具體而言，將走廊兩側的柱子設計為預制柱，每層共110根柱子，其中包含50根預制柱，尺寸為400mm×400mm，預制柱的應用比例為46.82%。此外，預制疊合板在原來尺寸的基礎上進行統一，統一尺寸后，疊合板的面積減少。原預制樓梯的設計較為規范，因此不做更改。更改后的預制水平類構件應用比例變更為60.08%。計算得到Z₁為43.71%。江蘇海洋大學預制疊合板尺寸優化設計見表3。

（2）內外圍護構件。原方案的內外維護構件僅使用預制內隔墻，優化方案在此基礎上統一預制內隔墻板的尺寸，將每塊板的高都向上拔高為統一的3.45m，江蘇海洋大學預制內隔墻尺寸優化設計見表4。優化后得到的預制內墻應用比例變更為58.65%，Z₂為58.65%。

（3）預制裝配率。優化方案主要變更為增加預制柱，統一預制疊合板和預制內隔墻尺寸，對Z₃并無更改，仍為35%，因此計算得出的預制裝配率為45.27%，優化后的預制裝配率達到了公共建筑預制裝配率要求。

（5）優化后方案與原方案對比見表5。通過對比分析可知，優化后的項目裝配率顯著提升約14%，其造價僅增加了約35萬元。與原始方案中裝配式部分分部分項工程費用364萬元相比，成本增加的比例相對較小。這一結果充分證明了方案設計的合理性和可行性。

（6）構件成本與裝配率分析。優化后的方案對項目中各構件的工程量進行了調整。根據前文所述，不同構件的應用比例變化對裝配率的貢獻度存在差異。通過對幾種關鍵構件應用比例的調整，計算這些構件對裝配率的貢獻值，并將其與相

應構件的成本變化進行比較，從而得出每種構件在單位價格下對裝配率的貢獻度。這一分析可為預制構件的優先選擇提供指導性策略。不同預制構件對裝配率的影響見表6。

基于計算結果可知，單位價格預制柱對裝配率的提升效果最高，其影響力相較于其他構件高出5～140倍。預制內隔墻板次之，單位價格預制內隔墻板對裝配率的貢獻明顯超越了預制疊合板和預制樓梯板。單位價格預制樓梯板對裝配率的貢獻最低，遠遠低于其他構件。

通過對該案例結果進行分析可知，預制柱在該項目中的總工程量較少，其單價與其他預制構件沒有顯著差異。由前文可知，工程量相較于單價而言，在決定最終成本時起到了更為重要的作用。因此，增加預制柱能夠以較小的成本投入換取裝配率的大幅提升，從而在控制成本的同時，滿足裝配率的要求。針對本案例，若需滿足更高標準的裝配率要求，建議優先采用增加預制柱，其次按順序考慮增加預制內隔墻板、預制疊合板、預制樓梯板。這一策略不僅能夠有效提高裝配率，還能在成本控制方面保持較高的經濟效益。該案例揭示了預制柱的增加對裝配率提升貢獻巨大，提出了基于“三板”預制構件的優選序列策略。

4"成本控制策略建議

裝配式建筑的成本控制受到各種因素的影響。宏觀層面上，政策、技術和當前裝配式建筑發展趨勢對成本控制有激勵或制約作用；微觀層面上，預制構件的選擇和項目管理均對成本控制產生影響。因此，裝配式建筑的成本控制可以從宏觀和微觀層面采取措施。

4.1"宏觀層面的調控策略

國家政策要求構建裝配式建筑標準化設計生產體系，拓展標準化構件和部品、部件應用，提高裝配式建筑綜合效益，主要通過強制性裝配率要求、稅率優惠、面積補償、貸款優惠政策等激勵措施，直接或間接影響成本控制。針對政策的裝配率要求和鼓勵措施，需要選擇政策鼓勵的預制構件，以獲得優惠補貼。在可選的構件中選擇對裝配率貢獻度最大的構件，在達到裝配率要求的條件下，實現成本最少。

通過引入新材料、新設備、新方案等提高施工效率，從而降低成本。例如，通過BIM和物聯網技術構建可視化數字模型和可操作平臺，提高施工管理效率，優化成本控制。針對技術進步帶來的施工效率提高，可以在管理方面引入新技術，提高全生命周期效率，減少因技術落后導致的時間和成本浪費。

裝配式建筑的發展趨勢，如智能生產、智慧建造、融合綠色低碳，對預制構件的選擇提出了新的要求。針對發展趨勢的要求，可以選擇更加低碳環保的方案或構件，引入智能化技術，以應對市場要求。

4.2"微觀層面調控策略

當前裝配式建筑實施階段的成本浪費主要是建造方式的根本性改變和建造過程管理不當導致的。綜合分析裝配式建筑成本控制的影響因素，以及當前成本控制存在的問題，可以從預制構件采購和建造管理兩方面，即預制構件的優化選擇和各階段成本管理得出成本節約策略。

4.2.1"預制構件的優化選擇

預制構件是裝配式建筑區別于傳統現澆混凝土建筑的主要內容，其應用效果是裝配率和造價的關鍵影響因素^[12]。因此，合理選擇預制構件是裝配式建筑成本控制與優化的主要策略。

盡管預制構件種類繁多，但受規范、成本、技術及社會認可度的約束，豎向構件如預制柱和剪力墻因穩定性不足而鮮有使用。預制梁、預制空調板、陽臺板、管線分離技術等受到施工難度、承載力、防水等技術因素限制，應用也相對較少 。在工程實踐中，預制疊合板、內隔墻板和樓梯因生產與施工技術成熟，社會認可度高，是較常使用的構件。考慮到構件成本對裝配率的貢獻度，建議優先按照預制內隔墻板、預制疊合板、預制樓梯的順序使用預制構件。本案例揭示了預制柱增加對裝配率的顯著影響，因此，若豎向構件安全性可以得到解決，優先選擇預制柱，其次按照預制內隔墻板、預制疊合板、預制樓梯的順序選擇，能獲得更好的規模效應，從而有效控制成本。

4.2.2"各階段成本管理

建造過程中的管理不當會對裝配式建筑建造成本造成較大浪費。為減少浪費，主要從決策、設計、生產運輸及施工階段實施策略。

決策、設計、生產運輸階段，可以從提高周轉率、減少沖突、簡化流程、優化采購等方面減少成本，具體策略如下：①提高設計標準化程度。制定構件拆分統一規范，減少異形構件，提高模具周轉率，優化運輸效率。②加強設計集成化。考慮生產、運輸、施工一體化，增強跨專業協作，引入BIM技術，提前解決設計沖突。③優化前期設計流程。提升設計人員對裝配式建筑的認識，進行全面成本分析，采用模塊化設計簡化生產。④強化供應鏈管理。建立穩定的供應商關系，降低材料采購成本；優化物流線路規劃和預制構件廠商布局^[13]，減少運輸成本。

施工階段，需重視設備租賃和材料使用造成的浪費，具體策略如下：①加強人才隊伍建設。提升管理水平和施工技術，減少經驗缺乏導致的不合理方案及工程變更。②確定合理的吊裝方案。根據構件特性選擇合適設備，合理計算吊點位置，保證設備合理利用，減少租賃成本。③優化構件的調運順序，遵循與現澆結構接觸的構件先吊裝的原則，使其作為現澆構件的模板，減少模板費用。

5"結語

本研究深入剖析了現行裝配式建筑政策框架及預制構件成本結構的復雜性，通過選取典型項目實例進行實證研究，不僅成功優化了案例項目的預制裝配方案，使之達到預定裝配率目標，還基于實證數據提出了按照“預制內隔墻板-預制疊合板-預制樓梯板”順序的“三板”預制構件優選序列，揭示了預制柱的增加對裝配率提升的重要貢獻，可為類似項目在預制構件選擇上提供科學依據。

本研究融合實地調研與二手資料分析，歸納出當前裝配式建筑領域在成本控制方面面臨的主要挑戰，并從預制構件的采購和建造管理的角度提出了一系列成本節約策略。研究成果對于指導特定案例的裝配率提升具有直接的應用價值，同時也為更廣泛情境下裝配式建筑的成本效益優化提供了理論參考和策略啟示。

然而，鑒于研究樣本數量的限制，以及僅聚焦于45%裝配率目標的方案設計，本研究的普遍性和深度受到一定約束。未來研究應致力于擴大案例庫，覆蓋更高預制裝配率要求的項目，以期獲得更為全面和深入的理解，從而推動裝配式建筑領域向更加高效、經濟、可持續的方向發展。

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