装配式建筑是一种新型的建筑形式, 是将各类预制构件 (Precast Concrete, 简称PC构件) 经专有连接技术提升为工厂化生产, 现场机械化装配为主的专用建筑技术体系, 其构件的生产、物流和现场作业充分体现出现代建筑产业化特征。在装配式建筑的全寿命周期过程中, 建造阶段的成本居高不下是当前装配式建筑大力推广遇到的首要阻碍和阻力。由于现阶段装配式建筑所占新建建筑面积的比例仍然较小, 装配式建筑生产规模相对较小, 还没有形成完整的产业规模效益, 加之构件生产征收相对较高的税费, 导致装配式建筑相比传统现浇建筑成本有明显的增加, 即装配式建筑增量成本较大。建筑工业化是依据大工业的生产方式来改变建筑业, 使其逐步从传统现场现浇这一种生产方式转为工业化生产。建筑工业化的基本途径是:构件设计标准化、构件生产工厂化、现场施工机械化以及组织管理科学化。装配式建筑与传统现浇建筑的主要区别就是土建结构中部分构件的工厂预制和现场安装, 要想实现建筑业的工业化, 必须提高预制构件厂内各类构件的制造水平, 提高构件生产效率, 降低构件生产和安装成本。

目前, 大力推广装配式建筑的最大阻力就是相比现浇建筑, 装配式建筑的造价较高、工期较长。从成本构成来看, 仅PC构件生产及安装费用综合就增加1435.02元/m³, 该部分构成内容较广, 涉及PC构件生产费用、运输费用、支撑相关费用、吊装费用等。在装配式建筑大力推广过程中, EPC总承包管理模式能够更好地适应该类工程, 两者的结合可以使得EPC模式在组织管理方面的优势在装配式建筑建造过程中发挥出更好的作用, EPC总承包模式可以有效推进建筑行业的转型升级, 促进建筑产业现代化、专业化、集成化的发展, 推动建立科学完善、合理高效的项目管理综合体系, 有效解决建筑行业目前存在的阶段之间、专业之间, 技术与管理之间衔接困难等众多问题, 因此装配式建筑与EPC总承包管理模式的结合优势明显。由于EPC总承包模式主要考虑设计、采购、施工一体化, 因此为了研究基于EPC模式下的装配式建筑建造过程中建造成本的动态影响因素, 本文从预制构件采购阶段和安装阶段侧重考虑。

本文应用文献研究法、问卷调查法、企业调研法等方法识别装配式建筑建造成本影响因素, 再通过专家访谈等形式确定各阶段影响因素, 通过采集示范项目大量数据, 采用百分位数法, 应用SPSS21.0数据处理软件进行数据处理, 在此基础上制定装配式建筑构件采购和安装两阶段影响建造成本的影响因素指标评分与评级标准, 以实现对不同装配式建筑项目影响建造成本因素进行评价。

装配式建筑相比传统现浇建筑生产的主要不同在于构件在工厂预制形成完整的产品部件, 运至施工现场安装形成装配式建筑。基于EPC模式的装配式建筑, 预制构件是作为一种类似于制造业中的零部件产品, 主要通过采购、运输、库存和安装几个流程参与到项目中。本文是以构件采购, 其中包括构件采购环节、运输环节和现场库存环节, 以及现场安装两个阶段进行研究, 主要对各阶段与建造过程相关的对建造成本产生影响的动态因素进行识别。

以EPC模式进行装配式建筑施工不可避免的关键环节即为预制构件的采购环节, 作为形成装配式建筑具备装配特点的最重要的环节, 装配式建筑进行结构相对完善、性能相对合格、专业集成度相对较高的构件采购, 在构件的采购过程中存在着影响构件采购成本的诸多动态影响因素, 其中受到装配式建筑处于快速发展初期这一大环境的影响, 造成构件厂数量、构件厂布局、构件厂产能、构件厂分布以及构件厂构件生产质量等影响构件采购成本等因素存在, 导致装配式建筑在发展过程中成本增加、工期增加等问题。装配式建筑构件厂在规划设计之初, 应该着重考虑构件厂选址、构件厂产能、构件种类、构件生产效率、投资规模、以及生产成本, 其中构件厂选址的合理性将在建成以后长期运营过程中很大程度对EPC总承包方构件运输成本、运输时间、准时到货率等影响总建造成本的因素产生影响。2015年我国预制构件厂构件的产能释放率只有8%左右, 企业在经营上存在问题, 目前, 随着国家大力推行装配式建筑, 预制构件厂逐年增加, 部分地区已出现局部产能过剩, 产能分布不均匀等突出问题, 在住建部颁布的《“十三五”装配式建筑行动方案》中明确指出“合理布局产业基地, 实现市场供需基本平衡”的迫切需求, 减少产能不合理、分配不均匀等因素导致部分EPC总包企业采购成本的增加, 因此控制构件厂数量、构件厂产能以及构件厂分布成为影响构件采购成本的重要因素之一。

不同行业不同研究者分别对影响构件采购成本做了比较详细研究, 其中在制造业零配件采购方面, 窦兰提出:配件采购的关键部分是采购策略、采购库存管理、物流运输等。采购策略中对供应商的选择主要考虑配件品质、成本高低、交货准时率、整体服务水平、履约能力以及财务状况等方面。据不完全统计, 生产产品的直接成本仅占总成本的10%, 而物流成本就占40%, 其中库存成本则占物流成本的80%～90%, 库存成本占比极高, 远远大于产品直接成本, 其中库存要求越严格对成本的影响越大, 同时研究发现库存时间越长, 发生产品损坏的概率越大。韩叶主要进行了第三方采购模式的研究, 即采购分包给第三方, 在其研究中将采购成本可分为显性成本和隐性成本。显性成本主要包括直接订购成本、库存管理成本和储存成本;隐性成本包括缺货成本和质量缺陷成本等。姚强主要进行装配式建筑预制构件构件厂选择的研究, 在研究过程中对构件厂选择准则的研究成果显示:构件质量、产品价格、送货准时率、构件厂的财务状况等因素是施工企业迫切关心的因素。何志华通过研究汽车配件供应链中库存管理与企业绩效关系得出, 库存管理是供应链上的各种问题的集中体现, 也是影响采购商生产成本的一个重要环节, 库存周转率的大小直接决定了库存资金成本、仓库管理费以及货损成本高低。房金阳在对制造业采购业务流程的研究中发现, 中小型制造业采购过程中对产品质量和交货期要求更高。王银银等基于JIT采购模式对影响采购成本的各个因素进行研究显示, JIT模式下的影响因素主要有库存量、库存时长、库存质量、交货准时率以及由于库存原因导致的质量缺陷增加的成本。综上所述, 影响装配式建筑建造成本中的采购成本的主要因素见图1。

安装阶段是装配式建筑构件经过采购完成至单体建筑形成过程中的最后阶段, 也是整个项目用时最长、建造成本占比最高的一个阶段。在此阶段, 采用不同的施工工法和技术路线, 建造成本差异性较大, 施工工艺和施工顺序的安排对成本的影响较大, 安装阶段主要的施工工艺有墙板安装、钢筋套筒灌浆、预制墙体间后浇部位钢筋绑扎合模、叠合板支撑架体安装、预制叠合板吊装、楼板叠合浇筑、预制楼梯安装, 如果各工序之间的衔接不紧会导致费用增加。安装阶段垂直运输的工作量比传统施工的工作量增加幅度大, 对熟练度与专业性的要求较高, 需要熟练吊装的工人, 否则会影响到安装速度和安装质量, 增加安装费用。预制构件的安装是装配式建筑核心技术之一, 其成本构成主要以大型起重吊装设备和人工费为主, 另外安装速度直接决定安装成本, 进度缓慢占用资源的时间增加, 使得吊装设备和安装人员等台班数和工日数都有所增加。通过文献阅读和项目现场调研, 由于工人的经验不足、熟练程度较低, 导致该单体项目标准层构件安装耗时长达15天左右, 安装速度远低于由熟练工人安装的其他装配式建筑标准层安装时间, 直接导致吊装设备使用成本增加、人工工日消耗增加以及进度延后等问题。在此过程, 也发现装配式建筑标准层安装时, 现浇节点部位连接的钢筋绑扎、模板搭设等细部处理相对复杂、难操作, 造成相对工程量较小的现浇节点耗时大大增加, 效率普遍较低, 单位体积现浇节点部分耗时较长, 直接导致整体安装进度延后、工期增加, 影响构件吊装效率。构件安装阶段成本影响因素汇总, 见图2。

基于总承包模式的装配式建筑, 在构件采购和安装两阶段对整个建造过程中建造成本影响因素可以分为静态影响因素和动态影响因素, 本文通过采集建造过程中可以采集的动态数据进行动态影响因素研究, 并制定各动态影响因素评价标准。

由图1可得影响装配式建筑构件采购阶段建造成本的主要动态影响因素, 经综合分析考虑, 部分动态影响因素标准设定困难或者应用价值小, 故在此不对其进行评价标准设定。如, 构件厂产能、构件厂数量两个动态指标受到装配式建筑发展不成熟不完善造成产能不均匀布局不合理等现象;相对于EPC项目而言, 构件厂分布、运输距离对采购成本的影响受到构件厂和项目施工现场两者相对位置影响, 并且每个项目现场具有独立性, 统一构件厂由于项目位置的不同或者构件厂位置的合理性对采购成本影响有很大差别。

同样, 由图2可得影响装配式建筑构件安装阶段建造成本的主要动态影响因素, 部分动态影响因素通过影响其他影响因素间接影响建造成本, 故在此不对其进行评价标准设定。如, 管理人员工业化建筑管理经验、管理人员数量、工人熟练程度等因素对建造成本的影响机理为该因素直接影响安装耗时, 影响进度, 间接影响装配式建筑建造成本。

装配式建筑采购、安装阶段影响建造成本的动态因素及影响关系, 见图3。

针对装配式建筑建造阶段影响建造成本各因素评价标准的制定较少, 对装配式建筑影响因素衡量比较模糊、不可量化, 本节内容主要实现对装配式建筑建造成本影响因素评价标准的制定。装配式建筑建造成本影响因素评价标准的确定可以实现从不同维度进行评价, 如从单体项目建设体量、单体项目预制率以及标准层建筑面积等方面进行标准的制定。本文研究是以各示范项目为数据采集点, 以单体建筑项目为研究对象实现对各影响因素指标评价标准的确定。

通过对装配式建筑可量化、动态影响各因素指标, 应用百分位评分量表和五星评价量表, 主要目的是通过项目数据采集充分了解当前装配式建筑行业各因素状况, 在此评价标准的基础上实现对各项目的评价。

“十三五”课题“工业化建筑评价综合监管平台”合作企业在建的5个示范项目, 单体项目数量共40个, 装配率介于45%～50%之间, 各单体项目平均建筑面积为21000m², 本研究收集整理各示范项目单体建筑各动态影响指标数据并建立相应数据库, 其中研究对象数据具有一定的连续性。各单体项目数据见表1。

分析以上示范项目基本数据可以发现, 各示范项目总建筑面积, 单体项目建筑面积, 单体项目建筑层数有一定区别, 包括建筑装配率和预制率也存在一定差别, 基本数据不一致, 故基于此条件进行装配式建筑建造成本影响因素指标评价标准的确定准确性较低, 必须考虑将相关数据进行转化以实现标准建立基础参考数据的统一。

以给定基准为目标, 对建筑面积、构件影响成本指标进行数据标准化处理, 将各单体项目数据进行统一, 分别将数据进行标准化, 标准化结果为装配率35%, 单体项目按装配式建筑面积5000m²的统一单体建筑标准进行数据处理, 处理结果如表2。

采用百分位法, 制定装配式建筑构件采购和安装两阶段影响建造成本的影响因素指标评分与评级标准, 对以上转化的结果数据应用SPSS21.0数据处理软件进行处理, 以上指标标准差 (方差) 无显著性差异, 故按此方法分析数据合理有效。

通过SPSS21.0数据分析软件, 运用百分位数值列表, 得到以构件采购、安装两阶段为主的装配式建筑建造成本影响因素指标百分位评分标准, 见表3。

百分位评分表在使用时, 首先将示范项目基本数据与前文所设统一标准进行比较, 并进行转化使之统一, 其次采集示范项目实际数据, 在表中找到实际数据所对应的得分, 如构件首次进场延误时长实测值在百分位评分表中在[20.21, 21.82]区间为90分, 在20.21以下区间为95分, 以此类推, 通过各项成本影响指标实际数据与百分位评分表的对比求得整个项目在所有指标的总分, 反映其成本综合水平值。

在装配式建筑中, 影响因素指标的计量单位可分为非以时间为计量单位和以时间为计量单位, 其中非以时间为计量单位的标准等级划分见表3, 以时间作为计量单位的各项影响因素指标的单项评价等级划分与表4类似, 仅等级排列顺序相反。

根据表3数据和表4等级划分, 可以制定出装配式建筑成本影响因素五级评价标准, 见表5。

装配式建筑建造成本影响因素指标等级评价表使用时, 先找出某影响因素, 再根据所采集的现场实际数据在表中找到实测值对应的等级。同时, 评价标准也可以应用于不同指标对装配式建筑建造阶段建造成本影响程度进行排序, 耗时越长, 对建造成本的影响越大, 影响权重越大。

(1) 本文通过借鉴制造业设备采购, 对影响采购成本的各类因素进行总结归纳得出装配式建筑采购阶段影响建造成本的既可量化又可实现动态监管的影响因素指标体系。对于安装阶段影响因素的确定, 同样, 以构件为主, 考虑可量化的动态监管因素, 主要包括由于构件吊装和连接导致的耗时和构件质量导致的成本增加的因素。

(2) 本研究以示范项目单体建筑的9项影响因素指标为样本, 计算出样本的平均值和标准差, 充分反映了装配式建筑建造成本的影响因素对建造成本的影响, 为装配式建筑建造成本影响因素的评价提供参考。

(3) 制定出了各影响因素的百分位评分表和等级评价表, 为各影响因素评分及等级判定提供一个客观、定量的判断依据, 为装配式建筑提供更准确、更有效的评分标准。

(1) 建议在评价标准制定过程中, 扩大原始数据采集样本的数量和代表性, 为建立实用性更强的影响因素指标体系评价标准提供全面完善的基础数据。

(2) 建议在影响因素指标体系评价标准更准确的基础上, 装配式建筑项目能够在建造过程中采取该评分标准和等级评价标准, 以便准确把握当前项目建造成本影响因素实际情况。