觀點分享丨裝配式混凝土建筑增量成本分析與研究
廣東裝配式建筑分會 2022-07-11 2356
由于我國裝配式建筑起步晚，仍處于初級階段。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比其造價一直較高，其增量成本一直是其發(fā)展的制約因素。文章將對裝配式建筑增量成本問題進行分析與研究。主要是通過裝配式混凝土建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑設(shè)計、生產(chǎn)、運輸、施工４個建設(shè)階段的成本構(gòu)成進行對比，找出裝配式混凝土建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的增量成本，并結(jié)合具體數(shù)據(jù)，進一步進行成本分析，以期為裝配式建筑的成本控制研究提供一定的依據(jù)。建筑業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，對我國經(jīng)濟發(fā)展意義重大，但是隨著建筑業(yè)不斷地發(fā)展，環(huán)境污染、能源損耗等問題的出現(xiàn)讓人們開始對建筑業(yè)未來的發(fā)展產(chǎn)生了更多的思考。由于裝配式建筑具有綠色環(huán)保、建設(shè)工期短、質(zhì)量易于保證等特點，我國近年來開始大力發(fā)展裝配式建筑。面對一種全新的建造模式。國內(nèi)外學者對裝配式建筑成本展開了大量的研究。國內(nèi)外學者主要在裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑成本對比、各階段成本構(gòu)成等方面進行了研究。通過一定的數(shù)據(jù)對比分析與研究，得出了裝配式建筑在制作工藝時所需要花費的成本比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑制作工藝時所需花費的高 １０％ ～ ２０％。在環(huán)保性方面，裝配式建筑與其他傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑相比，能夠很好地降低其在修建工程中所帶來的垃圾及相應原材料的浪費。研究運輸階段對整個裝配式建筑修建過程進度的具體影響。結(jié)果表明裝配率越高，對供應商預制構(gòu)件的需求量越大時更應提前對裝配預制構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸階段做好提前規(guī)劃，包括預制工廠的選擇、預制構(gòu)件實際需求量的確定、運輸路線的規(guī)劃等。在裝配式建筑各階段進行數(shù)據(jù)的收集和實驗的模擬后發(fā)現(xiàn)致使裝配式建筑造價較高的主要原因是預制構(gòu)件的生產(chǎn)產(chǎn)生的費用、運輸過程產(chǎn)生的運輸成本、安裝部分產(chǎn)生的人工費和機械費這3個部分的成本較高。申金山等基于一定的數(shù)據(jù)下對裝配式建筑各階段即對設(shè)計－生產(chǎn)－運輸－安裝階段的成本構(gòu)成進行分析與研究，后將成本管理精益化融入其中，以此總結(jié)出各階段能使成本減少的精益管理舉措。孫磊等從裝配式建筑生產(chǎn)階段出發(fā)，分析預制構(gòu)件在生產(chǎn)過程中影響成本控制的相關(guān)問題進而提出裝配式建筑預制構(gòu)件生產(chǎn)過程中的成本控制措施。李麗紅等把整個裝配式建筑的施工過程和傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的施工過程中產(chǎn)生的費用進行了對比，結(jié)合某一實際房屋或小區(qū)在造價上的具體情況，分析了其中造價存在著差異的原因，并針對我國裝配式建筑造價一直居高不下的原因提出建議。童贊文通過國內(nèi)外一些案例，將裝配式建筑與現(xiàn)澆施工的整個建設(shè)階段進行對比，最終得出了裝配式建筑項目的質(zhì)量要高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑。毛寧寧等通過對于裝配式建筑和傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑之間的比較研究，找出二者的不同點，并進一步分析了其產(chǎn)生差異的原因，最后提出了相關(guān)的建議。除此之外，國外學者更注重裝配式建筑可持續(xù)方面的研究。總的來說，與國外裝配式建筑建造成本低于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑成本，而我國目前裝配式建筑成本高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，即存在著較高的成本增量。國內(nèi)很多學者通過裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑對比進行了成本差異的分析，找出了全過程的增量成本，但是對每個階段增量成本的具體構(gòu)成研究較少。本文將在此基礎(chǔ)上對裝配式建筑各階段增量成本的具體構(gòu)成進行分析，為后續(xù)裝配式建筑成本控制提供一定的依據(jù)。根據(jù)我國裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀，我國裝配式建筑設(shè)計階段的成本在其全生命周期中占比雖然并不多，總體不超過2％，但是對后續(xù)各階段的成本影響巨大，影響程度超過70％。相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，裝配式建筑主要是多了技術(shù)策劃和構(gòu)件深化設(shè)計2個環(huán)節(jié)，如圖1所示。根據(jù)上圖分析裝配式建筑設(shè)計階段的成本，具體分析相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑多出來的兩個環(huán)節(jié)，并據(jù)此找出裝配式建筑相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的增量成本。技術(shù)策劃階段主要是對后續(xù)各個環(huán)節(jié)即規(guī)劃設(shè)計、構(gòu)件生產(chǎn)和施工建造進行統(tǒng)籌規(guī)劃，將建筑、結(jié)構(gòu)以及裝配式構(gòu)件的生產(chǎn)與安裝等過程密切結(jié)合起來協(xié)調(diào)工作，并將設(shè)計貫穿于裝配式建筑建造全過程。構(gòu)件的深化設(shè)計是首先由設(shè)計單位對主體結(jié)構(gòu)進行拆分，然后與生產(chǎn)商配合完成 ＰＣ 構(gòu)件的生產(chǎn)加工圖，其中還包括裝配率等的計算，該設(shè)計環(huán)節(jié)的成本主要與預制構(gòu)件的種類和復雜性相關(guān)。所以據(jù)此對比分析 ＰＣ 構(gòu)件裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的成本構(gòu)成如表１ 所示（打“√”表示存在該成本，打“ ×”表示不存在該成本，下同）。從上述成本對比情況分析主要差異來源，根據(jù)裝配式建筑的建造方式與特點來看，主要是因為裝配式建筑設(shè)計階段的技術(shù)策劃和構(gòu)件深化設(shè)計需要通過技術(shù)和其他方面的工作使設(shè)計階段的一些流程更加精細，得到的設(shè)計成果模數(shù)化比例增加，同時加強與后續(xù)各階段的配合，進而促進成本更加精確，這些都對設(shè)計人員、相應技術(shù)手段以及最后的設(shè)計成果等有更高的要求。主要增量成本包括 從表 １ 的分析來看，裝配式建筑相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的：ＰＣ 設(shè)計咨詢費、人工管理費、預制構(gòu)件拆分設(shè)計、模具設(shè)計、詳圖設(shè)計、裝配施工設(shè)計和預制率經(jīng)濟性測算等部分。例如人工管理費的增加主要是為了加強設(shè)計人員的相關(guān)篩選、培訓等工作以使得設(shè)計人員在進行構(gòu)件深化設(shè)計，特別是構(gòu)件的拆分設(shè)計等工作時具有協(xié)同思想，充分考慮到后續(xù)運輸、施工等階段工作的實際情況，減少后期設(shè)計變更導致的成本增加和施工困難。所以設(shè)計階段多方面的因素使得我國裝配式建筑成本相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑成本增加。據(jù)測算裝配式建筑設(shè)計階段與傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)模式下的成本進行比對后，可大致估算出：設(shè)計費用成本增量在15-20元／ ㎡ 。建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)的不同是傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑和裝配式建筑成本產(chǎn)生差異的主要原因之一。據(jù)測算，裝配式建筑成本增量的最大組成來自于構(gòu)件費用，所以對該階段成本的分析與控制對降低裝配式建筑的造價有著十分深遠的影響。裝配式建筑相比于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，需要提前在預制工廠生產(chǎn)出相應數(shù)量的預制構(gòu)件，然后再將這些預制構(gòu)件運輸至施工場地。所以裝配式建筑生產(chǎn)階段的所有費用都屬于該階段的增量成本。根據(jù)大量文獻收集和案例分析，生產(chǎn)階段的具體成本構(gòu)成如表2所示，并對其進行來源分析，以便更準確的了解裝配式建筑生產(chǎn)階段的主要增量成本。１．２．２ 裝配式建筑生產(chǎn)階段增量成本根據(jù)上述表格分析，可以看出，除了基礎(chǔ)的人工費、材料費外本 ，模具費、預埋件設(shè)置費和存放管理費是主要的增量成。這部分成本主要是由于裝配式建筑建造方式所決定的，生產(chǎn)預制構(gòu)件后運輸至施工場地前需要一定的存放管理費。其次是為了后續(xù)安裝工作的方便，提前做好預埋件等的設(shè)置十分必要。預制構(gòu)件費用是裝配式建筑增量成本的最大組成部分，所以控制好裝配式建筑生產(chǎn)階段的費用花費極其重要。裝配式建筑前期方案中的預制率、建筑結(jié)構(gòu)形式等都對生產(chǎn)階段預制構(gòu)件的生產(chǎn)產(chǎn)生一定的影響，例如預制率越高，預制構(gòu)件種類越多，增量成本越高。本文參考住建部公布的部分裝配式建筑實例及大量研究文獻案例數(shù)據(jù)，對裝配式建筑預制率與增量成本間的關(guān)系進行總結(jié)，如表 ３ 所示。總體來看，預制率越高，裝配式建筑生產(chǎn)成本越高，其成本增量就越多。但是由表3項目2 和項目3對比來看，相同預制率下，出現(xiàn)了更高層數(shù)的裝配式建筑住宅成本增量幾乎為低層數(shù)的一半。具體分析出現(xiàn)該情況的原因發(fā)現(xiàn)，預制構(gòu)件生產(chǎn)過程中的規(guī)?；a(chǎn)有效降低了該階段的增量成本。實行規(guī)?；a(chǎn)后，裝配式建筑分攤成本降低，有效降低了間接生產(chǎn)成本。其次是規(guī)?；a(chǎn)提高了該階段模具的重復使用率、生產(chǎn)線的使用效率等，有效降低了直接生產(chǎn)成本。所以可見，通過一些有效的方法控制生產(chǎn)階段的過程成本對成本增量的降低十分重要，會極大的減少裝配式建筑的建造成本。在運輸階段預制構(gòu)件的運輸比傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的運輸更加麻煩復雜，相比于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑對原材料運輸?shù)暮唵芜\輸，預制構(gòu)件具有形狀不規(guī)則、規(guī)模大等特點，運輸起來更加不方便，因此運輸成本也更高。對裝配式建筑運輸階段的主要工作內(nèi)容進行分析，對比得出裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑在運輸階段的成本構(gòu)成如表4所示，并對此進行差異來源分析。根據(jù)表4分析，可以看出，裝配式建筑更高比例的運輸費用和二次搬運費是運輸階段主要的增量成本。主要原因是裝配式建筑建造方式?jīng)Q定的，預制構(gòu)件在工廠生產(chǎn)后需要運輸至施工場地，并且施工場地前期安排的復雜性也會影響到后續(xù)運輸階段是否需要二次搬運，這些都會影響到裝配式建筑運輸階段的相應成本。預制構(gòu)件的運輸在裝配式建筑的全生命周期中同樣占領(lǐng)著很重要的地位，如果在運輸過程中出現(xiàn)了問題，不僅會使構(gòu)件本身遭到損害同時還會使得整個建設(shè)周期變長從而使成本增加。因為部分預制構(gòu)件體型大等特點所以對運輸工具等也有一定的要求，同時也增大了運輸?shù)碾y度。所以一定要提前規(guī)劃好運輸路線和運輸方案等，保證好后續(xù)安裝施工等階段的銜接工作。 根據(jù)部分相關(guān)資料，運輸距離在６０ｋｍ 以內(nèi)時構(gòu)件的運輸成本在110-200元／m3 ，占構(gòu)件總銷售價格的3.87％～8.40％。同時根據(jù)大量的文獻研究，運輸距離的遠近、運輸車輛的載重量和運輸路徑的可行性都對運輸成本有一定的影響。此外，運輸過程中大型復雜預制構(gòu)件的裝卸方式、運輸路段的交通等容易忽視的部分因素也會對運輸成本產(chǎn)生影響，所以提前進行合理規(guī)劃，有一個完善的運輸方案能將預制構(gòu)件的運輸與前期的生產(chǎn)階段和后期的施工階段順利銜接，避免二次搬運帶來的工期延誤和成本損失，有利于該階段裝配式建筑成本的控制。裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑在施工階段的工作內(nèi)容存在著很大的差異，裝配式建筑施工階段主要是將運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場的預制構(gòu)件進行安裝，相比之下現(xiàn)澆作業(yè)量大大減少。由于裝配式建筑的安裝過程工序復雜且吊裝等機械需求量巨大，所以關(guān)于此階段裝配式建筑的主要成本增量來自于預制構(gòu)件的安裝過程，該階段具體成本構(gòu)成如表5所示，比與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑進行一定的對比分析。根據(jù)表5分析，可以看出，裝配式建筑在施工階段人工費、材料費以及企業(yè)管理費相對于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑少，但是機械費用相對較高。主要原因是裝配式建筑構(gòu)件大部分已經(jīng)在生產(chǎn)階段生產(chǎn)，對施工作業(yè)人工以及材料的耗費都大大減少，主要是安裝以及少部分現(xiàn)澆工作。據(jù)測算裝配式建筑施工階段與傳統(tǒng)現(xiàn)澆技術(shù)模式下的成本進行比對后，可大致估算出：施工措施費用成本增量在35-50元／㎡ 。
裝配式建筑施工階段主要工作任務和難點就是預制構(gòu)件的安裝工作，且主要的增量成本也在于此，相比于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的施工來說，裝配式建筑的施工在塔吊機械等方面有著更高的要求，其塔機需要更大的承重量，這也直接導致了更高的養(yǎng)護費用和電費等。 以我國重慶市的塔吊租賃費用為例，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑多使用QTZ80系列的塔式起重機，重慶市目前其租賃價格為500-600元／ ｄ，則每月為1.5萬～1.8萬元，而裝配式建筑大多使用TC6513系列的塔式起重機，重慶市目前其租賃價格約為1000-1300元／ｄ，則每月需要３萬～3.9萬元，如果有更高的塔吊方面的需求，需要用到類似于ＴＣ7020系列的塔式起重機，則需要更高的成本，重慶市目前其租賃價格約為1800-2000元／月，則一個月需要花費5.4萬～6萬，可以估算如果某裝配式建筑工程工期超過1年，其TC6513系列塔式起重機的使用費用比QTZ80系列的成本高至少約為18萬元。由此可見，施工階段裝配式建筑的機械費相比于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑要高很多，所以如果裝配式建筑想要控制這部分增量成本則后續(xù)對塔機機型的選擇與塔機吊裝的施工方式都需要有更加完備的方案分析。本文首先通過大量文獻研究和數(shù)據(jù)分析，對比裝配式混凝土建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑在設(shè)計－生產(chǎn)－運輸－施工4個建設(shè)階段的成本構(gòu)成情況，分析出各階段裝配式混凝土建筑的增量成本。主要有結(jié)論：裝配式混凝土建筑設(shè)計階段的增量成本主要來源于構(gòu)件深化設(shè)計的費用，運輸階段中預制構(gòu)件的運輸包括水平運輸費用和二次搬運費都是極大的增量成本構(gòu)成，施工階段中需要特別注意的增量成本為預制構(gòu)件安裝過程中所產(chǎn)生的各項成本例如吊裝過程中增加的機械設(shè)備費和人工費。最重要的是，整個生產(chǎn)階段都屬于裝配式混凝土建筑的增量成本，所以預制構(gòu)件生產(chǎn)過程中的每一部分費用都需要合理控制。總的來說，為了更好地控制裝配式建筑的建造成本，需要通過管控各個階段的增量成本從而降低總造價。例如設(shè)計階段最需要降低的是構(gòu)件深化設(shè)計所產(chǎn)生的各種費用，為了更好地實現(xiàn)配合一體化，將BIM技術(shù)等信息化技術(shù)融入也是改進的一個新思路。構(gòu)件生產(chǎn)階段，除了加強專業(yè)化技術(shù)工人的培養(yǎng)之外，注重全產(chǎn)業(yè)鏈的管理十分重要，形成規(guī)模化、集成化的生產(chǎn)線更有利于降低生產(chǎn)成本。運輸階段，制定合理的構(gòu)件運輸方案，采取更有效的措施減少構(gòu)件損壞等十分重要。施工階段中構(gòu)件的安裝部分是最需要管控的，除了需要前期制定好相關(guān)的吊裝方案等，施工過程中的現(xiàn)場管理也必不可少。除了上述提到的較為主觀性的各項管控措施和建議，還有國家需要加強裝配式建筑標準化的推進，裝配式建筑缺乏標準化指導方針和行業(yè)標準也是影響裝配式建筑成本控制的一大阻礙。因此，裝配式建筑總造價的控制需要每個階段、每個參與方共同加強配合和溝通交流，共同管控好每個階段的增量成本。
來源丨四川建筑
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