装配式建筑是将各类通用预制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。装配式建筑是一项系统工程,改变的不仅仅是施工工艺,更是管理系统的变革。相比于传统建筑,装配式建筑建造速度快、构件精度和质量好且能较好地满足“四节一环保”的绿色建筑设计和施工要求。然而,造价偏高是装配式建筑发展初期各国面临的共同问题。当下学者对于此类问题的研究较多,且结论较为一致:装配式建筑单方造价较传统现浇建筑更高,但具体数据呈显出较大的离散性(差额在200～900元/m²不等)。装配式建筑的“高成本”,使得众多业主对装配式建筑只能望而却步,造成了当前“政策热,市场冷”的局面,阻碍了装配式建筑在我国的推广与发展。

事实上,装配式建筑的一大特点是可以大幅缩短项目工期,综合考虑工程项目建设投资大、建设周期长等特点可知,装配式建筑大幅缩短工期带来的经济效益相当可观,它能在一定程度上对成本的增加进行抵扣。然而该部分的经济效益一直以来被研究者及行业从业者忽略,以致得出并不完全科学准确的“高成本”结论,鉴于此,本文将从一个新的视角,重新审视装配式建筑的高成本问题,力求通过本研究为各决策者提供一个更为科学合理的决策依据。

装配式建筑缩短工期带来的成本抵扣不容易在成本文件中直接反映,但却真实存在,属于一种“机会”的概念。本文根据增量分析法的内涵,聚焦装配式建筑所带来的工期节约,将直接的成本增量与无形的机会经济效益相抵扣之后的值,作为装配式建筑与传统现浇建筑成本真实的比较依据,期望对现有研究和观点进行补充与完善,帮助装配式建筑决策。

装配式建筑体现了专业化分工和社会化大生产的趋势,其理念与技术均呈现明显的先进性。由于大量的PC构件均在工厂预制,大幅降低了现场的施工强度,因此,采用装配式建筑可以大大缩短项目工期。然而,装配式建筑的工期缩短效率究竟如何,学术界尚缺乏相关研究成果。当下较多研究者关注装配式建筑的成本增量问题,而对其他相关研究领域涉足较少。装配式建筑工期缩短率受其装配率、预制构件类别等因素的影响较大,它们之间存在某种函数关系。假设装配率为P_x,预制构件类别变量为S_y,则装配式建筑工期缩短率R_i满足:F_Ri=F(P_x,S_y,ξ)。其中,ξ为工期缩短率的其他可能影响因素。这种复杂的非线性关系导致装配式建筑实际工期缩短率的确定较为困难。

以建设项目标准层主体结构为例,现浇工艺下,其标准层施工工序为:放线定位→墙柱钢筋绑扎→水电布管→墙柱模板支设→楼板模板支设→楼板钢筋绑扎→水电布管→混凝土浇筑,考虑技术间歇、组织间歇及工序搭接,结合现行人工定额,可实现标准层主体结构十天一层。

若采用装配式工艺,其施工工序为:放线定位→预制构件吊装→构件连接,同样考虑技术间歇、组织间歇及工序搭接等,完成标准层主体结构的施工仅需4天,工期缩短率可达60%,而且预制构件在设计及制作时多采用装修一体化,可为后期的装修阶段节省大量工作量和时间。

需要指出,这里的对比分析是较为理想化的,默认主体结构的横竖向构件均采用预制,现阶段而言,由于装配式建筑市场发展尚不成熟,相关技术体系仍在探索,因此实际施工中装配率普遍偏低,工期缩短率达不到此分析的效果。同时,本文结合实际工程案例,通过搜集各地区较为典型的17个装配式建筑实例(如表1所示),根据实际工程的工期缩短效率,通过加权平均,近似求得装配式建筑的工期缩短率,来表示现阶段装配式建筑市场发展水平下其近似的工期缩短率。这些实际案例代表着社会平均先进水平,如此取值相对科学。

通过对17组数据进行加权平均,得到装配式建筑的工期缩短效率约为35.5%。该统计数值与按施工工艺分析所得的60%尚有一定差距,主要是由于这些项目的装配率较低导致的,随着市场的进一步发展和技术体系的进一步成熟,装配式项目的工期缩短率将逐渐趋向于这一数值。结合前述分析,本文在既有市场发展水平下,对装配式建筑工期缩短带来的机会经济效益进行量测,故采用保守法进行取值,假设装配式建筑的工期缩短率为1/3,并在此基础上展开分析与研究。

鉴于工程建设项目一般建设周期长、投资巨大,投资者一般会充分利用财务杠杆,以债务资金为主导,推动整个项目的资金流有效运转,这其中会产生大量的贷款利息。装配式建筑由于大幅缩短项目工期,导致资金占用时间缩减,进而将产生贷款利息的节约。此外,工期缩短还将带来现场管理费、大型施工机械租赁费、工人生活费等的减少,实现项目间接成本的节省,一定程度上也能对成本增量进行扣减。再者,项目提前竣工将导致资金的回收期向前移动,考虑资金的时间价值,提前收回投资所带来的经济效益也是装配式建筑机会经济效益的一部分。对此三部分经济效益进行量化,有:

TU=IR+IDR+PR+ε(1)

其中,TU表示装配式建筑的机会经济效益,IR表示贷款利息的节约,IDR表示间接费用的节省,PR表示提前收回投资的经济效益,ε表示其他相关原因带来的无法进行量化的机会经济效益。

IDR=q(t₁-t₂)(3)

上式中,A表示建设期贷款利息;i表示银行利率;i^'表示社会贴现率;t₁表示采用现浇方式的工期,t₂表示采用装配式建筑的工期,0<t₂<t₁;t₀表示房屋建成后的销售年限;q表示单位时间内的间接费用;F表示项目从建设到销售完毕期间各年的净现金流量。

工程项目建设周期通常比较长,建设期贷款利息是成本的重要组成部分。装配式建筑基于其大幅缩短项目工期的特点,缩短了债务资金的占用时间,故可节约部分贷款利息。假设:每年的贷款额相等,即债务资金按年限平均分摊到建设期各年;利息的偿还方式为每期付息到期一次还本。基于这两个假设,则建设期每年的利息是等额递增的,设第一年的利息额为A,则往后各年依次应为2A,3A,…,nA。建设期各年利息的现金流量见表2。

对于这种均匀梯度现金流量,由如下公式计算:

对比装配式建筑与现浇建筑,基于上述公式推导可知,装配式建筑工期缩短所带来的贷款利息的节约为

根据前文统计分析假设，装配式建筑建设项目的工期节约1/3，即：t₂=t₁，将其代入具体数据即可求得贷款利息的节约IR的值。

工程费用分为直接费用和间接费用,项目直接费用(D)的典型累计分布函数为S形曲线,而间接费用(ID)与项目工期呈正相关关系,即项目的工期越长,间接费用越多。这是由现场管理费、办公费、差旅费、大型施工机械租赁费、工人生活费、固定资产折旧等间接费用的核算方式决定的,其总费用与时间变量满足相对标准的线性关系。图1为项目的直接费用、间接费用以及总费用与项目工期之间的关系示意。

这种成本—工期关系下,随着工期的缩短,在项目间接费用减少的同时,直接费用反而增加,两者之间存在一个最优的成本—工期组合,即在T₀处工程总费用最低。但是,这种关系的成立是有条件的:只有当工期缩短是由于人为压缩工期、加大各种资源投入强度等原因造成时,这种成本—工期关系才能成立。而显然,装配式建筑并不满足此要求。

装配式建筑的工期缩短不同于传统建筑,它并非由赶工而是通过施工工艺、施工方法的改进与创新以及以先进的生产理念为指导得以实现,因此在其建造过程中,即便大幅缩短了工期,但其直接费用除已计算过的成本增量外并不会因此而增加。直接费用的增加是由这种新的建造方式本身所决定的,而非由于工期缩减。而工期的缩短,实现了装配式施工现场管理费、办公费、差旅费、大型施工机械租赁费、工人生活费、固定资产折旧等费用的节省,降低了项目的间接费用,因此装配式建筑工期缩短将必然带来一部分的经济效益。基于此,便可在现有的成本—工期曲线中单独提取出间接费用曲线,用以计算装配式建筑工期缩短所带来的间接费用的节省。

假定单位时间内的间接费用为q,则有公式:

IDR=q(t₁-t₂),0<t₂<t₁

其中,t₁表示采用现浇方式的工期,t₂表示采用装配式建筑的工期。已知装配式建筑的工期缩短率为1/3,故有t₂=t₁。根据毛洪涛、罗桂平的研究,工程费用构成中,直接费用约占总费用的85%～90%,间接费用占总费用的10%～15%,本文取其中值,即间接费用占总费用的12%,可得出装配式建筑工期缩短所带来的间接费用节省约为工程总费用的4%。

装配式建筑较之传统现浇建筑能缩短约1/3的工期,这将导致项目投资的重新分配以及资金回收期的前移。由于资金的时间价值,故相比于现浇建筑,装配式建筑的工期缩短能产生部分经济效益。假设现浇方式下,项目的建设期为t₁,建设期各年资金投入为F_n;装配式方式下,项目的建设期为t₂,建设期各年资金投入为F_m。则有如下计算公式:

其中,t₀表示房屋建成后的销售年限,i^'表示社会贴现率。

此部分的计算,剔除其他影响因素,单独考虑资金时间价值所带来的经济效益。由于提前收回投资的经济效益(PR)的本质是资金的时间价值,是一种基于社会平均盈利水平的机会效益,故其采用社会贴现率i^'进行折现,而不应该采用银行贷款利率。根据前文的研究,联立上式与t₂=t₁,有:

实际条件下,在获得各指标的实际数据之后,便可求出具体项目提前收回投资的经济效益,即PR的值。

除以上三个因素外,装配式建筑带来的的工期缩短尚能基于其他原因带来经济上的机会效益,但这部分效益不易进行量化,本文仅做简单分析。

首先,采用装配式建筑能够盘活存量资金,创造新的投资机会。由于装配式建筑能较大程度地缩短项目工期,因此项目的资金占用时间大幅缩短,实现资产的快速变现,变现后的流动资金可用于新的投资项目,产生新的投资收益,如此实现资金的有效循环,保证资金链的高效运行。因此装配式建筑能有效盘活存量资产,创造出新的投资机会。

再者,项目的建设过程伴随着各种风险,通常情况下,风险发生的概率与项目工期是同向变化的,即工期越长,风险出现的概率越高,造成的风险损失也就越大。装配式建筑由于有效缩短了项目工期,在一定程度上降低了项目风险发生的概率,进而节省了部分风险费用,这也将提高项目的经济效益。

某经济型住宅小区位于合肥市蜀山区,总建筑面积10.8万平方米,工期3年,总投资6亿元,其中权益资金与银行贷款各占一半。房屋建成后定价为9000元/m²,预计销售周期为2年。假设投资和销售收入均按年限平均分摊到各年,银行贷款利率为5%,社会贴现率按规定取为6%。

由项目资料及假设知,现浇方式下:A₁=6×××5%=5×10⁶元,t₁=3。装配式方式下,A₂=6×××5%=7.5×10⁶元,t₂=2,则

根据前文的研究,装配式建筑工期缩短所带来的间接费用的节省约为工程总费用的4%,故IDR=6×10⁸×4%=2.4×10元。

由于装配式建筑能有效缩短项目工期,使得整个现金流量的时间节点前移,进而带来整体的经济效益。为使计算更加真实可靠,结合实际情况,假设各年投资均发生在年初,而各年销售收入则发生在年末,则采用现浇建筑与装配式建筑的现金流量分别如图2、图3所示。

分析可知:n=0、1、2时,F_n=2×10⁸;n=4、5时,F_n=4.5×10⁸;m=0、1时,F_m=3×10⁸,m=3、4时,F_m=4.5×10⁸。则:

因此,假设项目的总建筑面积为TS,将装配式建筑工期缩短的机会经济效益平均分摊到单位建筑面积上,即=815.2元/m²。

采用装配式建造方式,可创造每平米815.2元的机会经济效益。根据绝大多数研究报告中提及的装配式建筑条件下200～900元/m²的成本增加值,相比于现浇建筑,尽管采用装配式建筑的建造成本每平米费用增加,但同时它创造了可观的经济效益。

因此,在进行装配式方式决策时,单纯的成本增量并不能真实反映出装配式建筑的经济效益,而应综合考虑其工期缩短的机会经济效益,将两者进行抵扣,其抵扣之后的值才是装配式建筑与传统现浇建筑成本的真实比较结果。

就目前的装配式建筑推广而言,仅用成本增量来评价其经济效益是不准确的,缺乏科学性,因为这种方法只考虑了建造过程的成本增量,而忽略了在项目的整个生命周期中产生的机会经济效益。从项目的全过程出发,应综合考虑其工期缩短所带来的机会经济效益。本文从一个新的视角对装配式建筑的成本问题作了新的审视与纠正,发现相比于现浇建筑,采用装配式建筑机会经济成本可折减相当比例的直接成本增量。希望本研究能在对现有研究成果进行补充完善的基础上,为决策者提供更加科学准确的决策依据,进而推动装配式建筑发展。