在建筑产业现代化的背景下, 装配式建筑再度成为学界与市场的关注点。2016年9月, 国务院办公厅提出“力争用10年左右的时间使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到30%”的目标;北京、上海、沈阳、山东、重庆等省市就装配式建筑的推广应用、技术标准密集出台了对应的文件与规范, 鼓励试点项目与配建基地的建设, 提高当地的装配式建筑占比。

然而, 装配式建筑在推广应用中仍然存在许多障碍。技术方面, 国外已经成熟的隔震、减震技术在国内仍处于空白, 装配式剪力墙结构连接、防水保温连接、现场安装施工等关键技术尚未完全成熟。产业链方面, 虽然国内已有远大、宝业、中南建设等行业领军企业, 但生产链尚未打通, 全产业链的行业标准、行业规范还未形成。经济方面, 企业出于成本增加的忧虑, 对装配式建筑能否为企业带来效益存有疑虑。这些问题一定程度阻碍了装配式建筑的推广与建筑工业化的推进, 其中, 最主要的是企业对于成本的考量。2015年住房和城乡建设部工程质量安全监管司相关人员也指出:建造成本偏高影响了开发商的积极性, 也是阻碍建筑产业现代化市场发展的根源。装配式建筑的成本问题仍是业内人士关注的焦点。

为此, 本文主要针对装配式建筑的施工成本进行分析, 结合实际案例, 选取装配式中市场份额最大的PC构件与现浇式进行成本比较, 明确施工阶段装配式建筑成本增加项, 并就其成本控制与降低提出建议。

项目成本是使一个项目具备完整商业功能所需的总费用, 其主要包括设计与建造所需的全部费用, 采用现浇还是预制往往会引起总成本费用的波动。在选取装配式建筑中占比最大的预制混凝土建筑进行分析时, 相关成本数据主要对比了设计成本、投标费用和工程造价, 即由于采取的不同建造方式而引起的施工成本的变化。

根据El-Haram, Marenjak, Horner提出的费用框架, 截取其中所涉及的施工成本项, 将装配式和现浇所涉费用采用表1所列项进行比较。

(1) 直接成本方面:由于现阶段我国装配式建筑建造时, 其预制现浇部分主要涉及建筑物上部结构, 基础仍采取现场制造, 基础成本差异较小。装饰装修、房屋设备在两法中主要成本差异来自于施工工艺的不同, 而其主要成本中所涉及的装修材料、设备购置等费用与两法无关, 故其成本差异也较小。

(2) 预制费用方面:装配式相比于现浇式建筑的增量成本, 主要包括预制构件的生产、运输与安装成本, 在成本比较时应重点分析。

(3) 其他费用方面:预制构件的税金类似于市场商品, 税率约在10%~17%, 而在现场浇筑完成的构件其税金约在3.14%左右, 其他如建设管理费、建设用地费用、开办费等差别不大。

综上所述, 本文在比较预制装配式与现浇式建筑施工成本时, 主要比较直接成本中的上部结构 (含钢混、楼板、预制组件、砌体等, 其构成详见表2) 及预制构件的装配成本, 和预制构件的生产、运输等成本, 其他成本一致的 (如室外工程) 、差值确定的 (如税金) 或差异性不大的成本项不再进行比较分析。

数据选取沈阳市2012~2015年间建成的预制装配式建筑及类似规模的现浇式建筑, 在保证其装配式建筑发展水平情况下, 对其进行费用比较 (表2) 。其中, 案例A~案例D均为预制率不同的预制装配式建筑, 案例E及案例F为现浇式建筑。

从案例A至案例D预制装配式建筑之间横向来看, 上部结构成本分别为每平米1113元、1232元、1656元及1964元, 并且随着预制率的增加而增加。而现浇式建筑的上部结构成本分别为948元与936元, 显著低于预制装配式建筑。其主要原因在于预制构件的生产、安装、设计和运输费用的增加。预制率越高, 预制组件的费用也就越高, 预制率65%的案例D的上部结构造价更是增加了约1000元/m²。

案例B~案例D的钢混工程成本分别为每平方米214元、138元、299元, 较案例F分别下降51%、68%与31%;但预制率较低的案例A (11%) 其钢混工程成本不降反升, 高于现浇式建筑。分析原因可知, 预制装配式中水平结构大量采用叠合式构件, 而竖向结构采用现浇, 因此大大降低了现场混凝土浇筑工程量, 且钢筋用量相比于现浇式也有所减少;但是, 预制率较低、装配式预制构件使用比例较低时, 混凝土及钢筋用量减少不明显, 且接合处施工的成本增加更为明显, 导致案例A的钢混工程成本不降反升。

在表2中, 两法楼板工程成本差异不大。预制装配式建筑主要采用叠合楼板, 为满足隔音和强度要求, 在预制楼板的基础上再现浇一层混凝土钢板, 从而形成装配式整体楼板。与现浇楼板相比, 其平整度佳且便于施工。但同时接缝处多用胶粘接, 遇冻胀、腐蚀等存在问题较大, 可能提高后续维护费用。拼缝处理与相关材料费用也是导致其楼板工程成本增加的主要原因之一。因此可以考虑通过优化楼板设计、提升施工技术、采用性价比更高的制作材料来降低装配式建筑楼板工程成本。

装配式建筑与现浇式建筑在砖砌体工程中成本差别较大。由表2可知, 预制率较高的案例C及案例D每平米5元以下, 而案例A及案例B与案例E及案例F差别不大, 为每平米25元以上。其原因在于当预制率达到一定比例时, 大量使用的预制混凝土构件大大降低了砖砌体的工程量。

案例A~案例D的屋面、防水工程的成本与案例E、案例F相比略有上升。采用PC构件的预制装配式建筑其屋面楼盖, 通常在PC构件上加上一层现浇板, 其厚度比普通楼盖厚2cm以上, 材料用量的增加以及材料品级的提高也导致了成本的增加。若屋面不采用PC结构, 其构造、施工与传统现浇式基本一致。在防水方面, 室内通常采用PC构件加节点现浇, 其难点在于预制外墙板的接缝防水, 其拼缝处理及其相关材料费用的增加使成本增加。可以通过加强对密封工程施工工人的技术培训, 使用优质密封材料, 减少返工量与材料浪费来降低防水工程成本。

案例A~案例D的抹灰成本较案例E分别降低了46%、57%、60%及48%, 与案例F相比其降幅也在30%以上。这是因为:随着预制装配率的提升, 其抹灰工程量也大幅度减小, 室内、外墙抹灰工序减少, 而人工费与材料费也相应减小。

案例A~案例D在措施和其它项中较案例E分别降低了13%、31%、58%及62%, 随着预制装配率的提升其成降低幅度反向增加。这是因为:一方面, 装配式建筑采用脚手架、模板支撑大量减少。另一方面, 虽然增加了预制构件成品保护费用, 特别是针对大型预制构件, 但措施和其它中占比较大的人工费很大一部分已经算进了预制构件产品费用中, 因此总的来说措施和其它项其成本较现浇式有较大幅度降低。

受沈阳市现代建筑产业化管理办公室委托, 预制构件生产、运输与安装成本数据来源于实际调研, 本研究团队主要采集了沈阳市主要构配件生产厂及施工现场数据。

预制构件生产费用主要包括材料费、人工费、机械费以及工厂、土地、管理成本和模具设计成本。在人工费上, 混凝土、钢筋等其节约比例分别为15.95%及7.82%。在材料费上, 混凝土、钢筋其节约比例分别为0.75%、0.8%。与传统施工方法不同, 预制件的生产需要特殊的材料, 包括嵌入式部件、防水胶条、聚乙烯 (PE) 密封条等, 还需要一系列专业化的设备如预制构件自动化生产线、建筑预制件固定生产线等。因此, 传统方法中使用的混凝土现浇方式比预制构件成本要低。小规模的装配式建筑项目使用低标准且小量的预制组件时, 预制厂也不能形成规模经济。预制生产所需的材料和一系列模具相应增加的同时, 预制组件的需求却少, 装配式建筑成本摊销也就随之增加。因此, 预制构件生产费用控制的关键在于规模化及标准化生产, 增加预制构件品种, 优化构件设计, 开发配套部件, 提高周转率, 从而降低生产线成本摊销, 使预制构件在人工及材料上的节约优势发挥出来。

在工程总造价中, 施工所需的各种物资的采购成本占了很大一部分。对工程所需物资的存储、运输、装卸搬运过程的高效管理, 不仅可以提高工程效率, 还可以节约费用。预制构件的物流过程主要包括构件起吊、厂内转运、堆存和厂外运输等环节, 因此其运输费用也主要由这四部分产生。现阶段, 我国预制构件的运输, 特别是大型预制构件的吊装运输中存在对路况不了解、缺乏针对性的运输设计方案、对装运工具等准备不足、或者是构件装卸顺序混乱从而引起重复倒运的情况。在生产初始, 就需要考虑构件运输的道路状况, 选择合适构件, 明确装运工具, 制定详细的运输及装卸方案, 从而减少运输费用。

对于预制装配式生产而言, 预制构件的装配费用是其成本升高的原因之一。包括机械使用成本 (如吊装费用) 、预制混凝土构件的安装费用、构件与构件之间的连接安装等。如, 在现浇施工的时候, 塔式起重机只需进入施工现场一次, 并将使用九个月, 在装配式建筑中塔式起重机进入施工现场两次, 并使用约八个月。塔式起重机的使用时间虽有所减少, 但同一单位塔式起重机的成本却有所增加。同时, 虽然预制化生产使现场所需工人的数量减少, 但对工人专业素质的要求却进一步提升, 施工单位也需要具有相应的资质。此外, 在传统建设方法中, PC部分的安装费也无需考虑, 然而在预制装配式混凝土建筑中, 大量的预制混凝土却无可避免, 其安装及安装中涉及到的安装连接处的处理使成本进一步增加。在满足建筑安全及预制构件运输的条件下, 优化预制构件设计, 尽量减少连接处理, 减少安装塔吊次数, 正确选用起重机具, 提高起重机使用效率, 从而降低预制构件的安装费用。

装配式建筑在全球范围内的应用已十分广泛, 中国装配式建筑也将随着建筑工业化的推进进一步发展。通过本文研究, 得出以下结论:

(1) 装配式建筑与现浇式建筑施工阶段所涉费用项不同。其不同主要又集中在上部结构。因此, 对于装配式建筑中涉及到的特殊的成本应予以考虑, 如预制构件的设计咨询费用、采购费用以及安装费用等。

(2) 仅施工阶段来看, 预制装配式建筑成本要高于现浇方式。虽然采用装配式在装饰、电气、采暖及给排水工程上均有更高的性价比, 但是土建成本增加幅度太大导致其总体施工成本居高不下, 其主要原因在于预制组件的生产、运输和设计咨询的费用的增加。