目前政府正在大力推广装配式建筑, 装配式建筑的发展对推动建筑施工方式变革、保障工程建设质量安全, 促进建筑产业转型升级具有重要意义。根据相关统计, 无论是居住建筑还是公共建筑, 混凝土结构运用得最多, 装配整体式混凝土结构体系正逐步成为市场上的主要体系。目前装配整体式建筑构件标准化程度低, 构件成本变化较大, 其建设成本高于传统现浇建筑, 这使得许多开发商望而却步, 从而不利于装配式建筑的推广。因此, 找出装配式与现浇式的成本差距并谋求降本之道, 对于进一步促进装配式建筑的发展, 为今后保障房等建筑中推广使用装配式提供参考大有裨益。

本文选取了3个项目案例, 具有如是特征:预制率在40%左右, 预制构件不同, 构件标准化以及装配式建筑结构体系不同。项目基本情况如表1所示。

结合各项目的投标文件和图纸进行计算, 并结合装配整体式设计图纸进行了大量的数据整理和核算, 得到各项目的造价成本如表2~4所示。本文重点比较同一项目装配部分和现浇部分的分部分项工程 (包括现浇混凝土、现浇钢筋、构件、灌浆料) 、措施费用 (包括模板、脚手架、机械、加固措施、安全文明措施费、其他措施费) 、规费、增值税结果。

根据各项目的造价成本统计结果可知:

(1) 如表2所示, 通过比较关键项造价经济指标可知, 装配部分的平米造价之所以高于现浇部分, 是因为其分部分项工程和增值税较高。本文统计的三个项目中, 装配部分和现浇部分的措施费用有高有低, 而税费装配部分更低。

(2) 如表3所示, 进一步分解分部分项工程费用组成可知, 造成装配部分成本高的原因主要在于预制构件和灌浆料成本较高, 特别是预制构件的成本, 使得装配部分总成本极大提高。相比而言, 装配部分混凝土和钢筋的费用明显低于现浇部分。

(3) 由表4可知, 就措施费用而言, 装配部分在机械 (塔吊等) 、加固措施方面的费用明显高于现浇, 而装配部分的模板使用则比现浇部分低的多。

上述结果展示了三种结构体系下的成本情况。根据统计结果, 装配整体式剪力墙结构的装配部分成本相对更低, 有一定的推广优势。目前, 装配整体式结构可以采用装配整体式框架结构、装配整体式剪力墙结构、装配整体式框架-剪力墙结构体系。装配整体式框架结构灵活性大, 较易实现大空间, 有利于用户个性化室内空间的改造, 承重墙体少, 可以有效降低结构自重, 框架结构是点与线之间的关系, 比剪力墙体系的结构构造简单, 节点容易处理, 应用范围比较广, 但框架结构的刚度不如剪力墙结构好。装配剪力墙结构体系的抗侧移能力也远远高于框架结构, 刚度大, 但墙体多, 会造成结构自重大, 实际应用时, 可以结合两者各自的优点进行组合。

为更加清晰、直观地分析装配式建筑高成本的原因, 特对装配预制部分的材料与构件成本进行分解, 并对相比于现浇部分材料的减少情况和节约金额进行统计, 具体见表5和表6。

基于上述结果, 从横向看:

(1) 根据构件与材料成本表中数据可以看出, 由于装配式多了预制构件 (含制品费及安装施工费斜撑、预埋件等) , 预制构件的使用也增加了注浆和坐浆费用, 此两部分是导致装配式成本高于现浇式的主要原因。与传统现浇结构相比, 使用预制PC构件, 相应地会减少现浇混凝土的数量, 且部分钢筋已包含在预制构件中, 因此PC项目现场使用钢筋减少;使用预制PC构件, 也会大大减少现浇混凝土模板的数量。结合表中数据, 装配与现浇相比, 增加PC构件及构件施工费用, 相应会减少现场现浇所发生的费用, 但总成本费用仍为增加。

(2) 由于装配式工程现场施工劳动力减少, 因此人工及机械超高降效相应减少, 由于构件重量重, 为满足PC构件吊装的要求, PC项目的垂直运输机械所选用的规格明显大于传统项目的需要, 其导致费用增加;且PC项目的临时施工道路、PC构件堆场及车库顶板等需要采用专项施工措施进行加固, 以保证项目的施工需要;另外, 还需增加PC卸车费、二次搬运费、PC构件下钢支撑等。安全文明施工措施费按分部分项工程费3.55%计取, 由于PC项目分部分项工程费用增加, 故安全文明施工费用也增加;夜间施工、已完工程保护等其它措施费按分部分项工程费1.94%计取, 由于PC项目分部分项工程费用增加, 故其他措施费用也增加 (表7) 。

(3) 规费计取方式以人工费为基数, 由于PC项目现场施工劳动力减少, 因此规费 (含社会保险费) 也相应地减少;由于项目总成本增加, 相应的税金也增加 (表8) 。

(4) 装配部分的设计费用也高于现浇, 这是因为PC增加了深化设计费用, 而现浇中无深化设计;而且, 装配部分施工图阶段各专业深度更高导致单价略提高, 普通设计费用为10~15元/m², 而装配式设计费用约为15~20元/m², 设计成本提高大约30%左右。

基于上述研究结果, 从纵向看 (表9) :

在不同的结构体系下, 成本也存在较大差距。对于分析的项目1和项目2的两个公共建筑, 其预制率相差不大, 但选择的结构体系不同, 两者无论是现浇部分还是装配部分, 每平方米造价都有较大的差距。对于项目2和项目3, 其预制率相同, 结构体系一个是装配式框架结构, 一个是装配整体式剪力墙结构, 比较其成本可知, 装配整体式剪力墙结构体系每平方米造价明显低于装配式框架结构体系。进一步得知, 装配式中有剪力墙存在的时候, 其造价明显低于不存在时, 由此可见, 结构体系的选取对成本有较大的影响。

因此, 从降低造价成本的角度, 结构体系可以设计成带有一定部分剪力墙的, 具体应用时, 结合框架和剪力墙结构体系的优点, 采用装配整体式框架-剪力墙结构体系。从总体经济效益角度, 可以适当提高预制率, 在允许的情况下, 通过提高预制率来获取一定的政策支持与奖励, 缩短施工时间。

结合三个项目案例的成本分析, 总结出装配式建筑成本较高的原因, 即:装配式建筑成本主要高在构件、灌浆料、机械 (塔吊) 、加固上, 针对这些具体因素采取一定的措施控制成本。具体如下:

(1) 构件加工图设计阶段:首先, 在预制构件设计环节, 通过不断改进与完善构件的尺寸与类型, 尽量将构件标准化, 减少构件种类, 做好构件拆分工作。从设计角度, 构件拆分建议少户型、多组合, 构件设计遵循模数化、平面化、简单化, 将预制构件形成标准构件库;其次, 设计人员要不断提高自身的能力, 能将各专业相融合, 满足装配式建筑设计对不同专业的需求, 此外, 从降低预制构件成本角度, 还应建立专业的深化设计队伍。

(2) 模具设计、生产及使用阶段:目前, 预制混凝土构件模具主要种类有大底模、叠合楼板模具、阳台板模具、楼梯模具、内墙板模具、外墙板模具, 模具的设计不仅要求满足构件的外形、尺寸, 还要对预埋件进行准确的定位, 稍有差池便会影响后期的工作, 所以, 在此阶段设计常呈现多样化。在模具生产过程中, 如果模具规格不一, 标准化程度低, 没有形成统一的标准, 就会导致装配式建筑造价高。针对此, 建议采取如是措施:首先, 改变模具主体结构;其次, 推广边模机械手;再者, 开发虚拟模具制造技术等。

(3) 构件现场制作阶段:在预制构件制作时, 由于生产区生产混乱、养护系统弊端大、钢筋成型系统自动化程度低等一系列原因, 造成制作费用偏高, 需要采取一定措施应对, 如:合理选择生产线模式优化生产, 更新养护系统技术, 将钢筋全自动化生产等。

PC构件的安装是装配式建筑核心技术之一, 其费用构成以重型吊车和各种加固措施费用、人工费为主。安装速度直接决定安装成本, 在关键技术国产化的同时, 有针对性地进行改进和优化, 并且通过分段流水施工方法实现多工序同时工作, 将有利于提高安装效率, 降低安装成本。此外, 管理人员的专业知识水平越高、管理经验越多、管理协调能力越强, 项目的成本投入就越低, 因此需选派管理专业知识水平高、管理经验丰富、管理协调能力强的管理人员对装配式建筑施工现场进行管理, 提高施工现场的运作效率, 提高安装速度, 节约安装成本。

根据现有装配整体式混凝土结构, 选取3个具体工程项目进行研究, 通过对不同结构体系的装配整体式建筑中装配部分和现浇部分的成本对比和分析, 得出影响装配式建筑成本高的关键因素, 并从成本管控角度提出相关建议。通过本文研究, 希望有效帮助设计单位合理选取预制构件, 尽量将构件做到标准化, 减小构件加工、制作、运输以及安装等过程中的成本损失;通过相对客观的成本分析, 有效促进装配式建筑的标准化、快速化开发, 优化产业资源。本文对于相同预制率下, 不同结构体系的对比分析, 可为降低装配式建筑成本目标下的结构体系优选, 提供一定的参考与借鉴。