装配式建筑的造价构成分析与探讨

作者：林建杰  黄晓  倪阳阳

       摘要：随着国家在节能环保方面的重视,近几年不断出台各种环保政策。关于绿色施工,在促进中国建筑业的转型升级,同时推广新装配式施工方法又被大家重点关心。由于施工劳动力紧缺导致建设人工费不断提高,中央坚持市场导向、政策驱动,积极出台优惠政策,逐步完善科技技术标准体系,装配式建设也将迎来高速发展。

       因为把大量现场作业工作转移到工厂进行，所以PC构件的费用在整个项目费用中占了很大比重，PC构件从出厂、运输、现场吊装、安装等一些列施工内容产生的费用，无不影响着装配式建筑的造价成本。

       关键词：装配式建筑；工程造价；结构分析；PC 构件

       0 引言

       装配式建筑是把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件，运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装。因为把大量现场作业工作转移到工厂进行，所以PC构件的费用在整个项目费用中占了很大比重，PC构件从出厂、运输、现场吊装、安装等一些列施工内容产生的费用，无不影响着装配式建筑的造价成本。

       1 前言

       近年来，装配式建筑进入快速发展时期，对其进行研究具有十分重要的作用，不仅能够更好的促进装配式建筑的提升，也能更好的将学习的知识快速的运用在现实中。

       1.1 背景

       二零二零年八月二十八日,由住宅和城乡建设部、教育处、科学技术部、工业和信息化部等9个单位共同出台了《有关推进新兴建设产业化进程的几个建议》。文件中指出:要重点发展装配式水泥建筑结构,培养新兴建设机械化人才;重点培养技术型生产劳动者。畅通中国建筑人职业化成长路径,发扬匠人精神,强化专业技能学习教育,着力培养建筑产业的劳动者人才;全面落实社会主义先进建设观念,促进中国城乡建设的全面转型和质量高效提升,通过新兴建设机械化促进中国建筑业整体改造提升,形成了具备全球竞争力的"中国建造"品牌。新兴建设工业发展,是指产业化的生产方式和标准化的设计模式、装配式施工模式、一体化的规划装潢和信息管理可以使产品实现经济、节能、快速、高效的生产制造,形成开发、设计、生产、施工的全过程一条完整的产业链,使住宅建设从传统的零星建设模式转变为产业化、社会化、一体化减量化,在一定程度上提高了整体施工质量和效益,从而节约了关于能源和减排的资源[1]。在新型建筑产业化模式下,让建筑业的建筑模式与建筑业的发展相适应建设模式在本质上发生了变化。新型的建筑产业化模式是现代信息技术和建筑规划。同时,这也是改变建筑业未来发展模式的根本途径。同时装配式建筑的研究也被提上了研究议程。

       1.1.1 装配式的机遇与挑战

       想要全面推广装配式建筑造价还需要面临一些挑战。

       现在的施工图设计与装配式施工工艺并不是很好相互配合，整体的结合度不高。这就是的在生产与施工时就需要投入更多的成本。而且装配式剪力墙结构是装配式建筑结构的一大特色，这种结构相对复杂需要更高的钢筋含量，尤其是对比传统的混凝土结构，其钢筋的占比要多出30%以上，大大提升了施工成本。而目前在户型设计上，标准户模块的建立还不够成熟，使得很多生产模具只能用于极少数项目。大多数项目的模具还是在单独的设计预生产，造成了模具成本的极大提高，导致构件成本的大大增加。

       目前,建筑行业的工人越来越少,人工培训成本也越来越高。人员流动性强,管理难度较大,导致工期延误;建筑物的预制构件必须通过后浇混凝土连接成一个整体,然后用分散的钢筋和混凝土填充混凝土。劳动力成本的单价比传统结构也更高;建筑中使用的塔式起重机也比传统塔式起重机要求更高。因此,机械成本过高,结构要求过高。

       由于社会老龄化问题,劳动者成本的日益增加,以及人口数增长红利逐步消失了,智能机器人等技术逐步替代了人工,建筑业由粗放式向技术向密集型转变,更加工厂化、智能化、流水化。我们还需要促进建筑业改造提升,环保低碳建筑,需要人们齐心协力的推行装配式建筑技术,这样才能尽快实现我们的环保目标。相信不久的将来,随着装配化发展越来越成熟,PC构件成本的大幅下降,建筑行业将迎来一个全新的技术革命与全新的发展模式。

       通过对建筑发展面临的机遇和挑战的分析可以看出,建筑的建设是一种节能高效的建筑形式,但它面临的第一个问题是阻碍其发展主要问题是,与传统的现浇建筑相比,预制建筑的成本仍然很高。控制预制件成本的关键因素仍然很高。随着时代的发展,找出了影响预制构件造价控制的主要因素,详细分析了影响建筑发展的主要障碍,并提出了相应的措施和建议。在我国发展和推进这一建设具有十分重要的理论和现实意义。

       1.1.2 装配式建筑的发展现状

       "组装"和"预制"这两个词都不是新鲜词。事实上,二战后出现了大量的集合式建筑思想。对战后或者地震过后必须迅速恢复昔日风貌的都市而言,现代社区提倡的集中居住是规模化的可以实现迅速恢复需求的理念。在这片荒芜的土地上,很多想法都被优秀的建筑师孕育而出,他们希望建筑的方式能够更加的自由和灵活,建造的速度也能够更快。技术创新也让装配式有了迅速成长的基础。由于框架结构的广泛使用,在建筑的其他方面也显得比较灵活,使得建筑可以组装。然而,建筑业取得一些新进展的情况并不常见。事实上,每一次建筑业的技术都是由社会上其他技术的共同发展推动的。但在考虑了夸张和科幻之后,制造业建筑又回到了现实[2]。

       尽管还有部分建筑物技术核心是复制品,如建筑构件和幕墙,其艺术核心仍无法批量进行复制。对于建筑设计的艺术元素,要研究和控制各种弹性设计、建筑设计元素中的大数据结构、建筑设计的护理人员控制、客户偏好与需求统计、施工标准样本汇总以及液体行为模拟。因此,装配业的发展还有很长的路要走。

       大力发展装配式建设不仅仅是一个口号,还需要广大建筑师前赴后继的研究与探索。

       1.1.3 装配式建筑的发展前景

       在全球疫情如此严重的情况下,我们快速的建成了一座又一座的抗疫医院,如火神山医院。这些快速的背后都离不开装配式钢构建造的大力发展。也别是在现有的预制生产线比较成熟以及现象管理的规范与有条不紊,都起到巨大的作用。建筑风格是建筑行业的热门话题,也是建筑向工业技术发展的重要方向。该建筑以其成品、批量生产、易操作、工期短、可复制等优点,在城市快速发展的过程中备受青睐。

事实上,建筑业远不是工业。现在尝试的许多工业方法都来自其他行业。例如,现在许多机器或无人机被用来代替人力,这些技术被广泛应用于机械设计中。事实上,大量的市政工程,如桥梁和道路,已经以施工前和工业建设的方式应用。这也是中国可以用于快速施工的核心技术之一[3]。建造和制造的先进技术经验可与先进技术经验相结合。

       装配式建筑的发展非常可观。

       1.2 构成与意义

       1.2.1 装配式成本基础分析

       通过对装配式的研究,人们一定可以处理现有的或存在问题的环保问题,实现人们和自然的和谐,促进经济、社会的不断发展,使得我们在运用好此项技术的前提下,对社会作出自己的绵薄之力。

       1.2.2 装配式PC构件造价构成分析

       由于社会老龄化问题,劳动者成本的日益增加,以及人员红利逐步减弱,智能机器人等技术逐步替代了人力,建筑业由粗放式向技术密集型转变,更加工厂化、智能化、流水化。我们需要促进建筑业改造提升,环保低碳建设,需要人们齐心协力的推行装配式建筑方法,这样才能尽快实现我们的环保目标。相信不久的将来,随着装配化发展越来越成熟,PC构件成本的大幅下降,建筑行业将迎来一个全新的技术革命与全新的发展模式。

       2 装配式成本分析

       2.1 装配式建筑相关概念

       2.1.1 PC（Prefabricated Concrete）

       PC被称为PC(预制混凝土),在住宅工业领域被称为PC。中文:预制混凝土,又称PC,是指在工厂内以标准和机械方式加工的混凝土产品。相比之下,传统的现浇混凝土需要在施工现场制作、现场浇筑和现场维护。预制混凝土广泛应用于建筑、交通、水利等领域,在国民经济中发挥着重要作用。人们所熟知的预制叠合板、预制式柱、预制式墙、预制型叠合板、预制楼梯等均是该结构组成部分[4]。如图2-1所示。

图2-1 PC构件

       2.1.2 装配率

       装配率是指,房屋内预制构件的总量与同类结构总体量的比重,包括柱、墙、柱、墙体、台阶、平台等房屋结构中的预制构件的预制安装量的占比和比重,一般通过计算混泥土的工程量来获得。特别是装配整体式住宅的预制装配率则是取地上的部分。

       2.2 PC构件成本组成

       我们在认真的对比了预制混凝土和现浇混凝土的成本构成之后发现,其中对预制混凝土的成本构成有很大影响的原因很大一部分是因为PC构件,其占比80%以上,为了控制成本,降低预制混凝土的费用,我们需要对其进行详细的分析与研究[5]。

       生产、运输和安装(如下图2-2所示)是PC组件的成本的几个部分。其中主要包括组件厂企业管理费、人工成本、材料成本、机械使用费、等等。运输杂费、运输损耗费、组件的采购和储存费用则是PC构件的运输成本部分。PC构件的施工成本则主要是一下几个方面:

       ①人工成本与材料成本

       ②机械成本与测量成本和现场管理成本、利润、税费等。

图2-2 PC 构件成本组成

       2.3 装配式建筑成本控制影响因素识别

       科学研究的方式也有很多种,比如个案研究法,是经过对个案的研究得出,还有资料研究法,是经过对资料的研究得出,其次还有德尔菲研究法、情景分析法、头脑风暴法等更为普遍的研究方式。这些方法都是可以作为影响因素识别的进行分析。我们通过对每种因素进行分析,总结其特点,就可以得出我们想要的数据与理论[6]。

表2-1 因素识别的方法有

       文献分析法可辅助我们进行很好的分析,其主要是可遵循以下步骤:①查询文献;②整理文献。

案分析是对各个案件警醒研究的一个常见的研究方法,通过对带有典型性的事件和问题的广泛、深入和详尽的研究,进而达到对总体的把控和把握,是一个十分科学的研究方法。有很多结论是都通过案例分析法获得的。

       因此我们能够借助对一系列工程事件进行分析研究,如《二零零零年的中国的建筑发展》、《中国水利》、《三峡工程》等文章,展开更全方位而深度的研究。通过对这些有代表意义、深刻性、系统化、具体性的分析[7],从而获得我国建筑的特点与发展方向。

       2.4 装配式建筑成本控制影响因素的确定

我们在对上面所讲的文献研究和案例的进行分析与思考，再将核心内容进行总结之后，可以识别出的影响因素，然后运用统计学进行编号，就可以确定出预制施工成本控制的影响因素清单，如下表2-2所示。

表2-2 影响因素清单

       2.5 本章小结

       本章主要通过对预制施工成本控制进行展开,针对我国预制施工成本控制的现状成本控制过程中存在的问题及现状以及确定影响因素的方法结合论文的特点进行了深入分析。在最后我们通过一系列的分析确定影响因素的方法,结合本文的核心思想选择了将案例分析法和文献研究法作为主要的研究方式;通过用案例分析法,列出了影响预制施工成本控制的几个因素,实现了对本章中心思想的一次总结。

       3 装配式PC构件成本分析

       3.1 装配式PC构件造价构成分析

       PC构件到场价是指PC构件在PC构件厂家生产制作然后运输到施工现场所包含的一切费用,费用主体是PC构件厂家;PC构件现场吊装安装费是指PC构件到达施工现场后,现场机械吊装、人工配合安装、校核检查验收产生的费用,费用主体是总承包单位。现在,从这两个方面对装配式PC构件进行分析[8]。

       3.1.1 装配式PC构件到场价分析

PC构件在企业中的产品制造过程,一共分为七大生产环节,依次为组模、布筋、布置埋件、钢筋施工、养护、脱模、成品检测,这七个环节相辅相成,共同组成了PC构件的制造。

所以装配式PC构件到场价是由:人工+机械+材料+运输费+措施+其他+管理费+利润+税金组成。下为成都某高层住宅项目实例,预制装配率为30%,主要装配构件为PC叠合板和PC楼梯,此为PC叠合板厂家到场价报价组成明细。

表3-1 PC叠合板到场价组成明细

       根据以上实例项目PC叠合板厂家到场价报价组成明细可以看出,PC构件的材料费用占到场价的44.24%,机械费及人工费占到场价的16.02%,模具、蒸养、成品保护及其他费用占到场价的12.10%,运输费用占到场价的10.68%。PC构件进场价中钢材成本占比较大,其重点为钢材和水泥材料费,占材料总费的91.95%,其次是人工成本及机械费占比较大。

       因为建筑行业存在施工周期长、材料价格变动大的情况,钢筋和混凝土的材料费占比又如此大,钢筋和混凝土价格的涨跌直接影响到PC构件的到场价,故一般均需要根据钢筋、混凝土实际价格情况,对PC构件单价进行调整。对于材料价格变动导致成本难以把控问题在实际实施过程中可以从以下两个方面来进行考虑:

       ①首先企业必须提升企业科技能力与水平,对图纸做出正确评估,有机会可利用现代计算机技术(BIM)提前对施工流程进行建模,尽量减少变更洽商的出现。然后提升施工队伍的技能,选择一个具有丰富装配式经验的施工团队安装,以便提升施工效率,尽可能缩短工期。再次是在实施过程中根据拟定的计划和工作程序合理安排塔吊调拨的时间,保证设备效率。最后在实施过程中严格把控产品质量,实现精细化施工,减少不必要的耽误。保存了施工过程中的所有影像数据,以备签认经济洽商的提前和技术人员交流,也为今后施工留取丰富的经验。

       ②按照具体的图算耗量和装配式消耗量定额确定人才机含量,而预制建筑构件的主材单价则主要根据信息价和双方确认的市场费,其安装时所需要的基础物料(支撑系统、模板、灌浆料等)价格必须提前询市费,而投标时的辅材、机具和措施费价格则包干。选定预制结构厂时,就要考虑试场的重宗材料成本波动对预制构件价格的影响,对准备采用PC结构的工程项目,建议提早半年至一年内做出PC构件厂选定。另外在招标阶段发承包双方也要做到提前筹划,例如现场施工建设地点的合理布局(包含装卸货及储存场地、运输方式、塔吊总量及地点等),以便于措施经费投标价和成本管理,并尽量减少工程结算纠纷。

       3.2 装配式PC构件现场吊装安装费影响

       关于装配式PC构件的现场吊装,一般有两种方式可供选择。第一种就是汽车起重机(履带式起重机),在厂房和住宅结构一般都是小于20m。高层建筑中,当裙房未被塔吊覆盖时,可采用汽车吊或履带吊进行吊装。另一种就是固定式塔式起重机,这在现阶段装配式高层建筑中比较常用。传统高层建筑结构中也在采用固定式塔式起重机,但是装配式结构采用的固定式塔式起重机在各个方面要求都要更高[9]。

现场吊装安装费用主要考虑机械设备安装位置以及材料堆放方式及位置这两个方面内容。由于装配式建筑对于塔吊吊装的依赖,在实际施工过程中就应特别注意装配式建筑对塔机选型的影响,由于需要其吊装成型的PC构件而改变了原本塔吊吊装工序和吊次,塔机型号、数量与施工流水段划分及施工流向有着相互关联的影响;除按照一般规则选择塔机型号和安装外,还应考虑以下几个因素:

       ①应按照最重预制构件的总载荷、离塔机高度和塔吊的实际安装部位进行塔机型号和重量选型,以便同时达到最重部位的吊装条件和较大幅度部位的吊装条件。

       ②将各处预制构件的最大载荷、在施工中所起吊的最大载荷以及位置与塔机起重能力对比校验,并保持相应的余量,以防止在今后运行时出现不注意到的特殊问题。

       传统房屋构件的固定式塔式起重机,主要用来吊钢材、混凝土和普通散货,对单次吊载荷要求相对较低;预先准备好装配式工程系统的固定塔式起重机,除必须吊装一般大宗物资外,还必须吊装钢筋砼墙、柱、墙、楼板等预制构件,其单个质量往往比一般大宗物资高不少。而目前民用建筑的预制剪力墙总重达七吨,预制梁达八吨,预制柱达到五吨,都远大于传统现浇法的建筑吊装工程重量,所以对固定塔式起重机起重量要求也较高,相应成本也增加。

       3.3 装配化率如何计算

       装配率和预制率在实质上有较大的差别,装配率是指单幢建筑物室内外地面上的主体结构、围墙及内隔墙、内部装饰装修材料和设备管线中采用预制建筑材料的综合比例,而预制率则是指工业建筑物室内外地面上主体结构和围护结构中预制建筑材料的全部水泥用量和相应部门水泥总消费量的平均体积比例。总的来说就是,预制率仅仅只是包含预制混泥土,但是装配率则是指的除了预制混凝土之外的综合比例,例如整体装饰、管道分离、干法施工方法等)的综合比例。同时,安装量可以作为预制装配式建设的主要技术指标之一,这也可以成为政府部门出台装配式建设支持政策的主要指标和重要依据[10]。

       其实各地针对装配式建筑的考核的标准是不一样的,大部分地区只是要求在装配率有一定的指标,少部分地区则是既要有装配率的要求,还需要有预制率的要求。例如:二零一六年三月,四川省政府出台了《有关推动建设工业现代化的指示若干意见》。二零一六年—二零一七年,要求对几个基础建设领域较先进的城市,要建立更大的工业化基础;到二零二五年,工程安装率达百分之四十以上的住宅与新建房屋的比重要超过百分之五十;路桥、水利、轨道等施工安装的比例要超过百分之九十;新建房屋整体装饰比例要超过百分之七十。

       计算方法及公式:单体建筑装配率P按下式计算。

       Q=(A1+A2+A3+A4+A5)/100*100%

       式中：Q—单体建筑装配率；

       A1—标准化的指标，其实际意义上的数值；

       A2—在主体结构的系统中，其实际意义上指标的得分值；

       A3—在外部所围护系统中，其实际意义上指标的得分值；

       A4—在内装部分的系统中，其实际意义上指标的得分值；

       A5—在管线相关的系统中，其实际意义上指标的得分值；

       3.4 装配化率对成本单方造价的影响分析

       根据部分不同装配率工程计算得出以下数据：

       由表中，可以得到预制率百分之二十、百分之四十和百分之六十的单体建筑建安工程与现浇结构相比的总增量分别为200元/m2、470元/m2、840元/m2。预制装配率越高,单方造价高出的越多,而且增长的速度也是越来越快,使得这个成了制约PC装配式建筑发展的因素。

       装配式建筑的生产成本比传统建筑的生产成本都有了明显提高(单方造价生产成本增加约200-800元/m2),这也是中国工业化建设蓬勃发展初期的必要成果,但由于不同类型预制装配式建筑的相继建设,各方面经验也都在积累中,所以对于如何优化预制装配式建筑的价格生产成本也必将将成为装配式建筑发展过程中我们所研究的重点。

       4 结论

       从装配式PC构件造价构成分析，装配式PC构件现场吊装安装费分析，装配化率计算，装配化率对结构指标的影响分析，装配化率对成本单方造价的影响分析，同时结合第二章内容，从根本上解析了装配式中PC构件的成本控制因素，以及装配式对成本影响大致金额，使得对装配式的后续推广以及成本控制给出了坚实的理论分析。

       通过对装配式建筑的分析与学习，使得我对装配式知识有了新的理解。

       5 致谢

       至此本论文已顺利完成，不过这并不意味着我们已经结束对装配式建筑成本的研究，在以后的日常生产生活中我们应继续积极学习探索为我国；感谢公司各位同事、领导对论文编写的建议与指导；感谢协会各位领导各位同仁组织举办本次活动，为我们提供公平共正舞台，最后要向各位专家评委和老师致以真诚的谢意，感谢您为本文付出了宝贵的时间。

 

       参考文献

       卫世全,耿洪振,张安明.浅谈装配式建筑下的固定式塔式起重机布置原则[J].智能城市,2018,(1)：41-42.

       汪涛, 李桂君, 王硕,等. 住宅产业化与传统建设方式成本比较研究 J. 工程管理学报 , 2015 (2) :49-53

       潘雨红, 张珊, 孙起,等. 预制混凝土外墙板与传统砌块外墙的直接成本对比分析 J. 施工技术, 2014, 43(3):30-34

       张琳.装配式建筑体系对建筑项目的影响[J].优秀工程造价学术论文,2020,(1):267-268.

       彭亦华.基于装配式建筑的造价分析[J].中国房地产业,2017,(7):249-250.

       四川省住房和城乡建设厅关于印发《四川省装配式建筑装配率计算细则》的通知（川建建发[2020]265号）.

       吴学伟.住宅工程造价指标及指数研究[D].重庆:重庆大学,2009.

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       冯丹彤.居住项目的工程成本估算研究[D].成都:西南交通大学,2015.

       王召新.混凝土装配式住宅施工技术研究[D].北京:北京工业大学,2012.