装配式建筑作为实现建筑产业化的重要手段和途径, 近年来在中国掀起了一股改革热潮。但与传统现浇建筑比较, 现行装配式建筑存在造价高的弊端。成本控制是提升企业利润的主要途径, 企业在提升自身管理水平的同时降低工程成本成为企业的主要目标。企业在对装配式建筑进行成本分析和优化的时候, 有必要系统地了解其成本结构和影响成本变动的主要因素。并有针对性地对这些影响因素采取控制措施, 最后达到优化成本的目的。

装配式建筑成本是指贯穿整个装配式施工过程发生的全部费用, 装配式建筑产业链流程主要表现为结构构件在预制构件厂生产, 成品结构构件的运输, 及最终在施工现场连接安装所发生的相关费用总和。与传统的现浇式建筑相比, 存在较大差异。一般装配式建筑的成本包括一系列相关环节所产生的费用, 如:预制构件设计费用、生产费用、运输费用、装卸费用、吊装费用、安装费用以及后期的维护费用。总的来说可以分为三大类费用:设计费用、生产运输费用、吊装安装费用。因此, 降低这些过程的成本是装配式建筑成本控制的关键。

装配式建筑的成本处于动态变化的过程中, 各种因素交织在一起, 复杂多样。本文按照设计、管理、技术和政策划分影响因素。

预制率与装配率作为评价装配式建筑的两个重要指标, 同时也是国家制定有关政策、标准和规范的重要依据。根据《工业化建筑评价标准》 (GB/T51129-2015) , 预制率是指PC建筑中±0.000以上承重结构和围护结构预制部分的混凝土体积与相应构件混凝土体积之比。它作为衡量一个国家工业化水平的重要指标。装配率是指单种建筑构件和部品占同种构件和部品总量在PC构件中的比率。只用于计算单类构件, 不能用于独栋房屋计算。

从建筑形式和规模看, 形式越复杂, 构件的种类和规格越多, 涉及的工序越多, 需要投入人力和财力越多。特别是异形独特构件, 对模具有较高的要求和标准, 降低了模具的重复使用, 增加制作难度, 从而增加建造成本。所以在设计过程中, 应考虑到生产过程中模具的使用, 减少模具种类, 提高周转次数。特别是对于较大规模的建筑, 模具周转次数越多, 摊销费用越少。

预制构件的拆分是根据构件受力情况、施工特点, 吊点设计、后期运输、建设单位要求等, 对建筑设计图纸进行详细的二次设计, 将整个建筑拆分为合理单元。目前常用的预制构件包括:预制外墙板、内墙板、楼板、阳台和空调板等。设计师应合理考虑模数的要求, 注意现浇构件与预制构件的连接, 合理拆分建筑部位, 设计构件尺寸。构件尺寸较大将提高后期的施工速度, 但增大了运输和吊装的难度, 不合理的拆分将增加生产成本。同时慎重考虑吊点位置, 合理的吊点布置能保障构件吊装的完整性, 避免在吊装过程中出现断裂现象。

装配式建筑现处于快速发展阶段, 我国对构件的设计和生产还没有完整的统一标准可循, 导致构件单一, 标准化程度低。设计中多采用不同型号的构件, 这将降低构件的重复使用, 增加模具更换, 减少模板周转次数, 降低构件生产能力, 产生不必要的浪费, 提升工程造价。所以在设计应考虑普通常用构件, 尽可能多地使用同一类型构件, 提升综合效益。

目前, 预制构件的生产工艺主要有台座法施工、机组专业流水线施工, 预制外墙、楼梯及阳台多采用台座法生产, 标准化程度较高的部件可实现机组法作业, 总的来说还停留在人工操作阶段。由于构件的标准化程度低, 专业流水线难以实现, 特别是异形独特构件的生产, 因此人工操作很难保证构件的精确度, 难免出现构件尺寸偏差, 造成材料的浪费。先进的生产工艺和生产线将很大程度提高企业的市场竞争力。

有序、规范的施工现场能保证装配式建筑施工的效率。所以要注意预制构件在施工现场的堆放, 众多不同类型、不同尺寸的构件怎样做到合理布置, 减少二次运输, 这就要求有合理的现场规划布局, 杂乱无章的施工现场将提高施工成本。

装配式建筑的拼接难度大, 对于接缝要求精度高, 为保障构件连接的可靠度, 对吊装和安装的配合提出了较高的要求。同时要保证其他交叉作业的有序进行, 保证其安全。因此, 高效的协同配合能力将有效提高安装效率、降低工期。

吊具选择依据构件的大小, 不同型号的吊具的租赁费不同, 吊重量越大, 租赁费相应地升高。常用的吊装工具有塔式起重机和汽车吊, 一般根据离吊具最远端构件的重量选择吊具型号, 既能满足吊装要求, 又能保证良好的吊装效益。因此, 在前期设计中, 就应注意构件的合理拆分, 考虑到塔吊对于不同位置的吊装难度。

由于我国装配式建筑还处于初级阶段, 使得产业链上下游相关产业发展不同步, 缺乏相应的配套设施。构件的设计、生产和施工技术跟不上发展要求, 未培养专业的施工团队, 缺乏相应的技术管理人员, 导致现阶段大多管理方法还停留在传统的管理手段上, 往往导致管理间的冲突, 处理比较麻烦。同时我国的构件厂家较多, 无统一标准, 导致构件质量参差不齐, 目前较好的构件厂商为上海建工、北京榆构和北京金隅等。所以急需建立研发、生产、运输、施工为一体的完整产业链。

装配式建筑成本高、技术要求高的特点, 导致现阶段的装配式建筑未得到广大开发商的认可, 一直持观望态度。所以有必要提高开发商及施工单位对装配式建筑的认识, 从设计管理为控制重点, 通过在设计和管理阶段以高效管理方式降低建筑成本, 提高经济效益。

由于预制构件类型多种多样, 相应施工特点和生产工艺存在差异, 对于操作工人有较高的要求。工人的操作质量关系到构件的质量, 工人的熟练程度直接影响企业的生产效率, 由于缺乏相应的专业技术人员, 所以企业将花费时间和成本在员工入职前组织相应的专业培训和安全教育, 况且建筑工人具有较大的流动性, 常出现培训好的有技术的工人流失现象的发生, 这将导致人工费的直接增加。同时缺少专业型人才, 生产效率不高。目前, 标准构件生产效率约为1工日/m³;若生产异型构件, 效率则为2工日/m³。

预制构件安装作为装配式建筑建造的最后环节, 操作工人发挥着主要作用。预制构件的安装精度非常高, 操作人员的技术水平将很大程度上影响拼接质量及安全性, 熟练的操作技术保证安装效率, 接缝的有效处理是后期安全使用的保障。所以在前期将会投资一部分资金对安装技术工人进行培训, 提高工人的操作水平, 保证安装质量, 这样就进一步提高了安装阶段的工人成本。

由于建筑形式的多样化, 对模具的要求较高, 不仅对构件外形和尺寸进行模具设计, 还需对预埋构件和预留洞口进行处理, 以免造成不必要的二次破坏。同时, 预制构件生产、运输、吊装、安装的每个环节都应足够重视构件的保护, 不重视成品保护的现象普遍存在。构件厂或施工单位随意乱放乱堆构件, 不采用相应的保护措施, 导致外露钢筋的锈蚀;设计阶段吊点设计不合理;吊装及运输过程中导致构件边角损坏, 这些都将引起构件的质量缺陷, 难以满足工程质量。

构件的运输费用主要在于运输距离与运输机械的选择。预制构件的运输应该合理考虑运送距离, 避免长距离运输造成过高的运输费用及构件的损坏, 经济的运输距离应保证半天往返。同时应根据相应的运输规模选择合适的车辆, 合理选择构件搭配或装车布置, 尽量做到高效、快捷运输。

预制构件厂作为将设计图纸转换为成品的重要场地, 虽不像现浇式需要大规模的现场作业, 但提出了比现浇作业更高的要求。构件厂的建立需要购买大量的仪器设备、模具及后期养护吊装设备, 还要聘请有技术的专业人员, 综合考虑产量、销量因素, 一次性投资较大。对于厂商出售构件成品需征收17%的增值税, 随着近年来人工成本的不断上涨, 如果企业还停留在传统生产模式, 缺乏技术创新, 生产技术管理落后不能形成规模生产的条件下, 很难维持正常的运转。

建筑的体型造成了构件的复杂多样, 不同尺寸的构件加大了设计的工作量及复杂性, 增加设计周期和设计成本。构件的标准化和模数化设计有利于模具的重复使用, 大量减少模具的更换, 提高构件生产效率, 促进构件的拼装, 保证工程质量。

随着推进绿色建筑的发展, 装配式建筑作为发展绿色建筑的重要途径, 在国家大力推动美丽中国和生态文明建设的背景下, 装配式建筑迎来了发展契机, 国家的税收政策给装配式建筑的发展带来了挑战, 拥有17%的增值税与传统现浇11%的税率相比, 很大程度上提高了构件成本, 使得建筑企业放弃或减少预制构件的使用。对于现阶段, 国家应适当的调整税率或提供相应的优惠政策, 并应在财政方面给予支持, 引导行业发展, 改善传统观念, 促使企业自然地接受装配式建筑。并且国家也缺乏相应的统一标准, 与发展不同步, 使得预制构件的质量得不到保证。

装配式建筑应重视构件生产、出厂、运输、吊装、安装过程的质量监督。建筑质量关系到购房者的人生财产安全, 质量事故严重影响企业的信誉, 造成严重的经济损失。参与各方应严格控制质量难点和要点, 明确各方的质量责任, 建立责任追偿制度, 完善质量建筑管理体系, 保证装配式建筑质量安全。

装配式建筑的成本是由多种因素共同作用的结果, 指标体系必须全面、完整地反映评价对象的特点, 为保证评价结果的准确性和科学性, 指标评价体系应遵循系统、全面、独立可靠、可操作原则。首先, 科学的评价指标体系的建立必须保证能系统、全面地反映评价对象特征和状况, 不全面的评价体系不能保证其评价结果的科学性与准确性。其次, 指标的确定选择必须可操作, 选取的指标能在实际状况中易采取、易量化, 确保后续计算的进行。最后, 指标之间应具有独立性, 相互交叉因素必然将会影响评价结果。

根据以上原则, 考虑当前实际情况, 现将影响装配式建筑成本的因素分为四大类:设计因素、管理因素、技术因素、政治因素, 并将其作为研究的一级指标。然后根据以上一级指标再划分为19个二级指标, 设计因素5个、管理因素5个、技术因素5个、政策因素4个。装配式建筑成本影响评价指标体系具体见表1。

层次分析法 (简称AHP) 是将复杂系统分解为多个层次的不同组成因素, 构成多层次的系统分析模型, 并进行指标赋值, 计算出指标的权重, 最后对因素进行排序, 其关键是构造判断矩阵。传统的九标度层次分析法, 由于跨度大, 导致判断矩阵一致性较差。三标度分析法是对传统九标度分析法的改进, 提高了分析的准确性。

三标度AHP是用0~2来表示指标的重要性程度 (表2) , 通过与九标度的比较, 大大减少了数据间迭代, 省略了一致性检验, 同时提高了检验精度。

通过征询相关领域有经验的专家意见, 对相同层次的指标进行比较打分, 并比较两两因素的重要性, 建立比较矩阵B= (b_ij) _n×n, b_ij表示第i个因素比第j个因素重要, 当i=j时, b_ij=1。

式 (1) 中:M_i表示比较矩阵B_i行的和, 相应地取

利用方根法求解指标权重ω, 然后对相应权重进行归一化处理, 得出各指标的相对权重, 即:

邀请装配式构件公司和施工单位的专家对一级指标影响因素进行分别打分, 两两比较其重要性, 根据表2得比较矩阵:

根据式 (1) 计算各指标的重要性排序指数, 有M₁=6, M₂=5, M₃=4, M₄=1;M_i-M_j为相应两行的重要性指数差。根据式 (2) 的判断矩阵C_ij:

根据式 (3) 计算一级指标的绝对权重, 得ω₁=2.449, ω₂=1.495, ω₃=0.904, ω₄=0.302;然后对相对权重做归一化处理得:二级指标计算与处理重复以上操作, 综合得各指标权重见表1。

通过AHP模型的分析可以得出, 影响装配式建筑成本的因素主要是:预制率与装配率、PC构件的拆分、工种间的协同配合、构件重复使用率及管理经验、体系。参与各方应着重控制项目的装配率、项目的优化设计及各工种间的协同配合, 加强施工管理, 提高经济效益, 现就以上主要因素提出以下建议。

为加快我国工业化进程及降低工程成本, 应从设计阶段抓起, 设计合理的预制率与装配率, 着重针对关键技术的设计与优化, 重视二次设计, 合理拆分构件。装配式建筑的设计主要在于构件的标准化设计及各专业间的协同设计, 构件的多样性造成标准化程度低, 重复使用率低, 使得相应生产阶段造成材料的浪费和成本的增加。从设计的全过程可以看出, 急需建立标准化、模数化的设计体系, 攻克相应的技术难点, 从而降低后续成本。

同时, 装配式建筑的二次设计关系到生产、运输和安装阶段, 应综合考虑设计阶段对后续阶段的影响, 结合生产运输、吊装和施工现场的条件, 对相应建筑部位合理拆分构件大小, 并优化相应的配套构件, 做到从设计上控制装配式建筑成本。

人才是行业发展的主要动力。由于我国工业化发展还处于初级阶段, 未建立完善的管理体系, 缺乏有经验的管理人员, 所以应建立健全管理人才和产业工人的培育机制, 重视先进管理经验的引进和优秀管理人员的引入, 加强产业工人的技术水平培训, 提升全行业工人的综合能力。

一方面, 重视复合型人才的培养与引进, 国外装配式建筑实行时间较长, 拥有先进的施工及管理经验, 可以通过企业间的合作交流, 整合各企业的优势资源, 重视设计、管理人员的培养, 并为复合型人才提供发展机会。同时加强团队建设, 打造设计研发团队和管理团队, 为行业发展注入新动力。

另一方面, 应重视产业工人的打造, 由于装配式建筑不比现浇式建筑有较多的现场湿作业, 而是把这些工序改为了工厂化施工, 极大地减少了危险作业, 改善了工人的操作环境。同时, 改变了传统的用工模式, 企业应大力推进操作工人的转型, 为农民工提供好的教育培训, 打造一流产业操作工人, 以适应工厂要求, 提高劳动效率, 增强企业综合竞争力。

与此同时, 应转变传统管理模式, 改善组织方式, 推行EPC承包模式。推进设计标准化、生产工厂化、现场装配化、装饰机电一体化、全过程管理信息化的EPC五化一体发展模式, 发展沟通协调机制, 有利于减少单位间的信息不对称, 大力提升单位间的协同能力, 促进各单位的协同发展, 保证工程质量, 降低承包成本。

为了推进装配建筑的发展, 应大力推进技术研发与应用, 推进技术创新, 实现信息化与相应技术的融合, 推进BIM技术在装配式建筑中的应用, 尤其是设计阶段的三维协同设计与施工阶段的施工模拟, 提升施工全过程的信息管理。通过BIM技术的标准化设计, 提高构件的标准化程度, 提升通用构件的使用率, 减少构件重复设计, 同时, 加强新型材料、新型结构的开发及构件拼接技术研发, 提高创新成果的转化率和应用, 促进装配式建筑、绿色技术、智能技术的结合, 推进装配式建筑可持续化发展。

装配式建筑从构件设计、生产、运输、安装过程中, 每个环节都需要来自不同专业的工人进行操作, 大量的交叉作业使得工种间的协同配合尤为重要。具备高效的组织协同能力确保后续施工有序进行, 有利于各项工作的展开, 避免由于工种间缺乏沟通而造成损失, 并保证在规定的时间内完成各项工作。

纵观发达国家装配式建筑的发展历程, 相信我国装配式建筑必将引领行业发展。同时随着相关政策、标准的不断落实, 产业配套设施不断完善, 工业化进程日趋完善、标准, 市场热情持续高涨。本文对装配式建筑成本影响因素进行分析研究, 并提出相应对策降低建筑成本, 为有关单位提供相应的参考, 通过严格成本控制使我国装配式建筑的发展迎来良好的发展局面。