目前, 我国已相继出台各种扶持政策, 以大力推进装配式建筑发展进程。至少未来10年内, 装配式将成为建筑行业的主流建造方式。日本、美国、瑞典等国的建筑工业化率在70%～80%, 而我国建筑工业化率仅为5%, 仍处在非常低的工业化水平。制约其快速发展的重要原因之一是装配式建筑生产及建造方式的增量成本偏高, 目前预制装配式建筑与传统现浇建筑相比造价要高出约25%^[1]。

本文研究的出发点和目的是通过测算对比装配式和现浇2种建造方式成本数额差异, 并以此为切入点, 研究引发减量成本及增量成本的原因, 着重分析降低增量成本的对策和实施效果, 为推进装配式建筑发展提供数据支撑和研究基础。

装配式建筑有多种体系, 采用不同的施工工法和技术路线, 其经济性差异相当大, 直接影响施工组织设计和安装成本^[2]。对于装配式剪力墙结构建筑目前主流的3种体系分别为:装配整体式结构体系 (通用体系) 、双面叠合剪力墙结构体系及上海建工集团研发的PCTF体系 (以下简称PCTF体系) 。本文以上海地区佘山某项目3号楼为样板, 分别用3种体系进行构件拆分计算 (见图1～3) , 项目预制率按40%进行测算, 结构形式为剪力墙, 层数14层, 层高2.8m, 测算仅选用标准层数据, 市场信息价选用上海市建筑建材业发布的2016年10月价格, 测算定额为上海市2000定额。上述各PC结构体系存在差异, 标准层拆分后的PC率各有不同, 具体情况如下。

双面叠合剪力墙结构体系预制率36.1%为最低, 未达到文件要求的40%, 如继续深化, 相应的造价增量成本也需增加。PCTF体系预制率45.7%为最高, 已超过文件要求的PC率, 可适当减少PC构件, 因而相应的造价增量成本也会略有下调。

与传统现浇项目相比, 影响预制装配整体式建筑造价的因素是多方面的, 本次造价指标测算分析将该部分因素归纳为结构与粗装饰工程、外立面、措施项目及其他项目4个方面进行分析。采用预制装配整体式结构体系, 其上部整体荷载一般大于传统项目, 因而基础工程造价也存在造价增量成本, 由于缺乏相应的数据模型, 本次分析暂不考虑基础部分的费用差异。预制构件中的安装管线预埋人工费已计入PC构件费用内, 因而相应的安装造价增量成本略有降低, 因涉及金额较小, 本次分析暂不计入安装变化因素。

1) 通用体系现浇混凝土及砌块数量相比现浇结构均有减少, 相应的模板及钢筋数量也有所减少, PC率40.3%满足体系拆分要求, 预制构件费用存有竞争力。

2) 双面叠合剪力墙结构体系现浇混凝土及砌块数量相比现浇结构均有减少, 其中模板数量较现浇结构有较大数量减少, 但因墙体厚度增加, 混凝土总量有所增加, 因而整体PC率36.1%未能满足体系拆分要求, 预制构件费用缺乏竞争。

3) PCTF体系现浇混凝土及砌块数量相较现浇结构均有减少, 本次构件拆分中有部分混凝土内墙, 采用夹芯保温, 墙体厚度有所增加, 因而整体PC率45.7%为3种体系中最高, 预制构件费用缺乏竞争力。

1) 通用体系采用外墙内保温, 虽内保温综合单价略低于外保温, 由于冷桥保温面积增加, 因而外墙保温费用高于传统现浇结构。

2) 双面叠合剪力墙结构体系同通用体系。

3) PCTF体系采用外墙夹芯保温, 其费用已计入预制构件费用内。

与传统混凝土结构相比, 安全文明措施费需额外增加PC道路、PC堆场及车库顶板加固费用。装配式结构的垂直运输机械需满足PC构件起重要求, 塔式起重机选型与传统建筑形式存在差别。

1) 通用体系按通用体系构件拆分图纸计算, 构件重量在3t左右, 塔式起重机需选用TC6023, 起重荷载为120 (t·m) 。

2) 双面叠合剪力墙结构体系按该体系构件拆分图纸计算, 构件重量降低为2t左右, 塔式起重机可选用TC6015, 起重荷载90 (t·m) 。

3) PCTF体系同通用体系。

本次佘山项目3号楼造价模拟测算结果如表1所示。

从测算结果可看出, 3种装配式体系造价的模拟测算结果与现浇结构相差较大, 超出通常情况下装配式建筑平均造价增量平均水平, 其原因分析如下。

1) 预制叠合楼板费用差异增加本项目现浇楼板厚度增加3cm, 预计增加混凝土0.021m³/m², 增加费用20元/m²。

2) 保温费用差异增加保温面积增加, 按15元/m²考虑。

3) 结构体系造成的差异增加本项目为短肢剪力墙体系, 外墙存在砌体, 因此本项目外墙现浇部分造价更低, 相应与PC结构差价更多。砌体墙减少16.9m³, 占PC构件数量的60%, 相应差异费用增加37元/m²。

4) 社保费用造成的差异增加成本测算通常按定额体系测算, 按定额规定费率, 人工费减少造成社保费节约70元/m²。在常规招投标项目中, 此部分费用为市场投标价, PC项目的社保费与现浇结构基本相同, 因此本次测算未考虑此因素, 造成相应差异费用增加70元/m²。

因此, 由以上原因造成的测算结果增加费用约为142元/m²。上述模型为单个项目的测算, 在影响造价因素的取定中存在一些主观因素, 在测算模型中, 对基础工程、安装工程及装饰做法等方面未进行差异化调整。本次测算模型选用的是14层小高层住宅, 结构形式为剪力墙, 在高层建筑、多层建筑及别墅建筑等其他结构体系中的建安造价增加费用会存在差异。

综上所述, 3种不同预制装配式钢筋混凝土结构体系的建安增量成本建议如下: (1) 通用体系为500～600元/m²; (2) 双面叠合剪力墙结构体系为700～800元/m²; (3) PCTF体系为700～800元/m²。

1) 材料费、生产费 (人工和水电消耗) 、模具费、蒸汽养护费、工厂摊销费、税金 (指预制工厂按税法所需缴纳的税金, 而非建安税金) 等;PC构件费用中, 从中可看出, 排在前4位的为主材费 (39%) 、人工费 (24%) 、税金 (19%) 、模具费 (8%) 。

2) 运输费主要包括预制构件从工厂运输至工地的运费和施工场地内的二次搬运费。

3) 安装费包括构件运输 (运输费、场地道路加宽) 、卸车、堆放 (堆场区域临时支撑、加固费用) 、吊装、定位、安装、人工配合;预埋件埋设;顶撑、斜撑安装与、拆除;接缝处理、打胶及外墙清洗等。目前外墙构件 (外墙、阳台、空调板等) 安装费较高 (占42%) , 内部构件相对较低。外墙部分构件主要是外围护、定位固定、接缝处理及立面处理等工序较多, 成本较高, 需优化这几方面工序从而控制PC安装费, 如减少构件接缝数量、优化接缝处理材料 (如灌浆料及密封胶) 、简化连接工艺、提升集成化程度、减少工人数量、提高效率等。

4) 措施费主要包括脚手架、模具等费用。

5) 管理成本主要是吊装风险较大, 增加管理人员以加强管理。

6) 深化设计费用。

1) 构件费单价高于现浇混凝土综合单价, 预制构件费用为2500～3000元/m³, 现浇结构仅为1200～1500元/m³。

2) 装配式构件材料用量比同规格现浇稍多, 如混凝土、钢筋、预埋件、连接件等。

3) 30%预制率情况下, 预制构件主要为外围护墙板、阳台、楼梯等, 属于较复杂构件, 构件费略高;40%预制率情况下, 预制构件需再增加内部剪力墙、叠合楼板等, 均为简单构件, 构件综合单价有所降低, 其成本增速放缓。

1) 塔式起重机增量较大, 按构件重量不同, 一般需要QTZ125型号;相较传统现浇QTZ63, 增量约40元/m²。

2) 预制率不高情况下, 现浇工作量未明显减少, 交接面较复杂, 周期无优势, 现浇部分人员无明显减少, 安装需专项队伍, 安装人工费增加。

3) 耗材成本增加, 灌浆料、封堵料、防水材料等增加较多, 为30～40元/m², 周转材料比较成熟固定, 约10元/m²。

预制构件的工业化生产属于生产企业, 构件工业化生产产品需交纳17%的增值税, 再度提高生产成本。

1) 工期缩短设计周期较现浇结构稍有增加, 招采前置, 要求提升, 周期延长, 目前土建主体基本持平, 首层安装稍长, 落架时间稍短。但在7层或结构施工到一半时 (417号文) 即可申请预售, 资金周转周期缩短。

2) 人工减少在预制率提高、设计优化后人工减少的优势逐渐体现, 目前现浇部分减少, 装配部分需增加, 人工单价上升, 单人效率下降, 将来采用机械代替人工, 集成化、精细化、简化连接, 可逐渐实现人工大幅减少的目标。

3) 外立面一体化, 外饰面、门窗集成保温、饰面、窗框预埋一体化基本可行, 技术成熟度有待提高, 新产品推广需要过程。

4) 管线预埋, 安装量减少随着SI分离技术的推进和工业化内装接口的标准化, 相关管线、线盒、点位实现规范化、标准化、一体化, 可促进建筑的工业化和装配化, 减少现场安装量, 降低安装成本。

5) 预制内部隔墙, 砌筑减少隔墙产品集成度逐步提高, 现场湿作业减少。

6) 无外架技术该技术逐步实施, 需设计前期精细考虑预留各种后期处理功能;存在安全风险, 与现场管理密切相关。

1) 从源头抓起, 规划设计阶段对工程投资的影响度高达75%^[3], 前期规划和方案设计对构件价格影响巨大。建议构件简单化 (平面平整, 模具简单, 加工、运输方便) 。

2) 在施工图设计阶段, 构件拆分方式选择和连接构造繁简对成本影响较大。建议采用简单的连接方式, 加工方便, 后期运输、安装效率均会提高。

3) 构件加工制作过程中, 通过模具再利用、优化加工工艺可降低成本。可有效利用流水线和模台, 增加循环次数, 提高周转率。

4) 提高预制构件安装效率, 优化连接工艺、工法。可采用可循环利用的装配工具, 改进构件安装方法, 提高效率, 缩短工期。

5) 培训技术工人和提高现场管理人员素质可降低成本。

装配式建筑成本控制是提高企业市场竞争力的关键, 是实现行业可持续发展的必要条件。从目前来看, 装配式建筑项目成本仍居高不下, 成为制约装配式建筑快速发展的根本因素。

不同的装配式结构体系对增量成本影响很大, 相同建筑采用不同的装配式结构体系, 在方案设计前期的定案阶段应进行充分比选。若具备良好的前期优化设计、后期现场管理, 加上政府相关补贴奖励政策 (建议各地政府部门根据当地情况制定, 如不计容面积奖励、相关费率优惠、提高保障房成本核算指标等) , 成本会在可控范围内。

建筑企业还可通过实施相应的成本控制策略对成本进行控制, 在项目设计阶段实行限额设计, 可避免不必要的费用支出;在施工阶段对成本实施动态管理控制, 对比并动态分析项目目标成本与动态成本, 针对二者差异修改调整施工方案, 能够有效控制成本^[4]。

装配式建筑的应用与发展对促进现代建筑业发展具有重要意义, 随着政策的支持和引导、行业技术更新、产业链健全、管理进步, 展望未来, 装配式建筑的发展前景必定美好。