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裝配式建筑的造價(jià)構(gòu)成分析與探討

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成都市工程造價(jià)協(xié)會(huì)

2023年優(yōu)秀工程造價(jià)學(xué)術(shù)論文

一等獎(jiǎng)

邱東

（成都建工第二建筑工程有限公司，

四川成都 610000）

摘要：隨著我國城鎮(zhèn)化和建筑工業(yè)化的不斷發(fā)展，裝配式建筑占新建項(xiàng)目的比例越來越大。但與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑的成本較高。本文通過分析一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)戶型裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件應(yīng)用比例和造價(jià)構(gòu)成，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆構(gòu)件對比，分析成本差異，探討不同構(gòu)件的組合方案對工程造價(jià)的影響，從造價(jià)的角度出發(fā)，為選擇合理的構(gòu)件組合方案提供參考。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；成本；預(yù)制構(gòu)件

引言

裝配式建筑是用預(yù)制部品部件在工地裝配而成的建筑。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，綠色、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展的觀念已經(jīng)深入人心，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑與發(fā)展綠色建筑相關(guān)要求以及先進(jìn)建造方式相比還有很大差距，以工業(yè)化、集成化、現(xiàn)代化為代表的裝配式建筑是必然的發(fā)展方向。

2020年，全國建筑業(yè)總產(chǎn)值達(dá)26.39萬億元，實(shí)現(xiàn)增加值7.2萬億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重達(dá)到7.1%，建筑業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的作用不斷增強(qiáng)[2]。但傳統(tǒng)建筑粗放式管理、高排放、高耗能不能滿足社會(huì)發(fā)展需要，大力推廣裝配式建筑不僅符合政策要求更是促進(jìn)建筑業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要助力。《“十四五”建筑業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中指出：“裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到30%以上”。國家在政策上制定了裝配式建筑的發(fā)展目標(biāo)。同時(shí)，各級(jí)地方政府因地制宜在國家政策的基礎(chǔ)上出臺(tái)了一系列符合當(dāng)?shù)匮b配式建筑發(fā)展的政策，在各省、市以示范城市、示范區(qū)為出發(fā)點(diǎn)探索裝配式建筑在建立技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)基地、價(jià)格體系等方面的前進(jìn)方向。然而，裝配式建筑的發(fā)展始終無法逾越“成本”因素[1]。本文將以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)戶型裝配式建筑為對象，通過分析預(yù)制構(gòu)件與對應(yīng)現(xiàn)澆構(gòu)件的成本差異，結(jié)合敏感性分析相關(guān)原理，揭示成本對不同預(yù)制構(gòu)件體積比例變動(dòng)的敏感程度，對不同的預(yù)制方案進(jìn)行分類，從而對不同方案下成本變動(dòng)趨勢進(jìn)行研究。

案例情況

1.1 工程概況

本工程的研究對象為某地塊的單體建筑，標(biāo)準(zhǔn)層建筑平面圖如圖1所示，總建筑面積117317.54m2,地下室建筑面積29857m2,轉(zhuǎn)換層及以下建筑面積19198.84m2,裝配式主樓建筑面積68261.7m2。轉(zhuǎn)換層以下為現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),以上部分為裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.1g，抗震設(shè)防烈度為7度。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層平面圖

1.2 裝配率計(jì)算方法

2017年，經(jīng)國家批準(zhǔn)，《裝配式建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》取代《工業(yè)化建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》成為新的國家標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)制率的概念漸漸消失，裝配率成為評價(jià)裝配式建筑工業(yè)化程度的重要標(biāo)準(zhǔn)。在國家標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上各地政府部門制定了裝配式建筑裝配率計(jì)算細(xì)則，2020年9月22日四川省發(fā)布《四川省裝配式建筑裝配率計(jì)算細(xì)則》，進(jìn)一步細(xì)化了裝配率的計(jì)算方法。

四川計(jì)算細(xì)則中裝配率可按以下方法計(jì)算：

式中：P──單體建筑裝配率；

Q1──標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)實(shí)際得分值；

Q2──主體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)際得分值；

Q3──外圍護(hù)系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)際得分值；

Q4──內(nèi)裝系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)際得分值；

Q5──管線系統(tǒng)指標(biāo)實(shí)際得分值；

由于單體建筑主體結(jié)構(gòu)、外圍護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)裝系統(tǒng)、管線系統(tǒng)相應(yīng)部品部件的應(yīng)用比例計(jì)算復(fù)雜，且本次研究對象為混凝土結(jié)構(gòu)，故此次分析以預(yù)制構(gòu)件體積與全部混凝土體積之比——體積占有率代替應(yīng)用比例研究其對成本的影響，體積占有率計(jì)算結(jié)果見表1。

以預(yù)制剪力墻外墻為例，預(yù)制剪力墻的應(yīng)用比例──各樓層預(yù)制剪力墻的墻體面積之和；Aw──各樓層全部剪力墻的墻體總面積，在墻體厚度一定時(shí)體積越大預(yù)制剪力墻面積越大，預(yù)制剪力墻的應(yīng)用比例就越大。而預(yù)制構(gòu)件的應(yīng)用比例與裝配率成正相關(guān)，故在一定程度上反映出預(yù)制構(gòu)件體積占比越大裝配率越高。

表中可以看出本項(xiàng)目裝配率的貢獻(xiàn)程度預(yù)制外墻>預(yù)制內(nèi)隔墻>預(yù)制疊合樓板>疊合梁>預(yù)制樓梯。

1.3 成本計(jì)算

預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)澆構(gòu)件綜合單價(jià)由人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、管理費(fèi)、利潤組成，具體數(shù)據(jù)來源于實(shí)際清單，總成本不包含模板、腳手架、構(gòu)件吊裝等措施成本和間接成本。由預(yù)制構(gòu)件的材料用量和綜合單價(jià)計(jì)算出實(shí)際成本，根據(jù)預(yù)制構(gòu)件含鋼量求出在現(xiàn)澆方式下所需鋼筋用量，綜合現(xiàn)澆構(gòu)件砼、鋼筋計(jì)算實(shí)際成本，運(yùn)用加權(quán)平均法將得出的現(xiàn)澆構(gòu)件單價(jià)與預(yù)制構(gòu)件單價(jià)對比，最終得到預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件每平方米造價(jià)成本差異，計(jì)算結(jié)果見表2所示。

成本分析

2.1 預(yù)制構(gòu)件對成本的影響

將構(gòu)件按不同的組合方式分為7種方案：

方案A不使用預(yù)制構(gòu)件，全部使用傳統(tǒng)現(xiàn)澆與砌筑方式建造；

方案B全部使用水平預(yù)制構(gòu)件即預(yù)制疊合樓板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制樓梯；

方案C在方案B的基礎(chǔ)上新增預(yù)制外墻；

方案D在方案C的基礎(chǔ)上新增預(yù)制外角模；

方案E在方案D的基礎(chǔ)上新增預(yù)制內(nèi)隔墻；

方案F在方案E的基礎(chǔ)上新增預(yù)制外掛板；

方案G在方案F的基礎(chǔ)上新增預(yù)制空調(diào)板、飄窗板。

方案A～G為預(yù)制與現(xiàn)澆兩種方式下成本差逐漸增加的預(yù)制構(gòu)件組合方案，不同方案下構(gòu)件體積占有率與成本差見表3所示。對比傳統(tǒng)現(xiàn)澆方式（方案A），隨著成本差增加，體積占有率上升程度見折線圖2所示。

隨著建造成本的增加，預(yù)制構(gòu)件體積總體保持增長趨勢，a～b段只含有疊合板、疊合梁、預(yù)制樓梯等水平構(gòu)件，在增加預(yù)制成本的同時(shí)體積占比有較大的增加；b～c段成本增加得最多且相應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件體積也增加得最多，斜率排名第三，僅次于c～d線段最平緩斜率最小；d～e段成本增加較少預(yù)制構(gòu)件體積增加較多，線段最陡，斜率最大；e～f、f～g段預(yù)制構(gòu)件體積應(yīng)用較少，不是影響成本的主要因素。折線圖中排名靠前，說明采用方案B時(shí)，能以較低的成本提升建筑裝配率，方案E、方案C，分別在方案D、方案B的基礎(chǔ)上分別增加了預(yù)制內(nèi)墻、預(yù)制外墻，兩者對提升建筑裝配率的作用均較大，但新增預(yù)制內(nèi)墻的折線斜率大于預(yù)制外墻，故在同等情況下預(yù)制內(nèi)墻具有更高的性價(jià)比。

2.2 組合預(yù)制方案對成本的影響

將預(yù)制方案分為三類，方案A只含預(yù)制剪力墻外墻，方案B只含預(yù)制剪力墻內(nèi)墻，方案C既含預(yù)制剪力墻外墻又含預(yù)制剪力墻內(nèi)墻，不同預(yù)制構(gòu)件組合方案見表4所示。

由表4可以看出，方案A中預(yù)制構(gòu)件體積占有率均大于25%，方案B中個(gè)別組合方案體積占有率達(dá)不到25%，方案C中預(yù)制構(gòu)件體積占有率均大于48%。方案A、方案B中各預(yù)制構(gòu)件組合方案體積占有率相差不大，但各組合方式中方案A的成本是對應(yīng)方案B成本的兩倍左右，說明在使用其他相同類型預(yù)制構(gòu)件的情況下，同體積預(yù)制內(nèi)墻比預(yù)制外墻具有更高的經(jīng)濟(jì)效益。將表格繪制成散點(diǎn)圖如圖3所示。

散點(diǎn)圖中三種方案分布情況為：方案A高于方案C，方案C略高于方案B。由此可以看出隨著預(yù)制構(gòu)件體積的增加，建造成本總體呈上升趨勢。但各點(diǎn)位呈現(xiàn)波浪形起伏變化，說明成本與預(yù)制構(gòu)件體積占有率并不是成正比，這是由于不同預(yù)制構(gòu)件單方成本差異導(dǎo)致的。在相同成本的情況下，方案B、C中預(yù)制構(gòu)件體積占有率較大，故提升裝配率的作用更明顯，應(yīng)優(yōu)先選用。在相同預(yù)制構(gòu)件體積占有率的情況下，方案A成本最大，方案C次之，方案B成本最低，說明在預(yù)制構(gòu)件體積一定時(shí)，選用預(yù)制內(nèi)墻比預(yù)制外墻經(jīng)濟(jì)效益好[5]。但方案A、方案B中預(yù)制構(gòu)件體積占有率上限在50%左右，若要進(jìn)一步提高裝配式建筑裝配率，應(yīng)選擇方案C即預(yù)制內(nèi)墻和預(yù)制外墻相結(jié)合的方案。

將不同預(yù)制構(gòu)件組合方案的單方成本差值除以體積占有率得到如下圖（圖4）折線圖。折線圖反映的是每1%預(yù)制構(gòu)件體積占有率對應(yīng)的單方成本，不同方案下折線圖最低點(diǎn)對應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件組合即為此方案下的最優(yōu)組合。

折線圖中已標(biāo)記出各方案下單方成本差值與體積占有率比值較低的點(diǎn)，方案A中的三個(gè)點(diǎn)從左到右分別是在含有三種、四種、五種預(yù)制構(gòu)件組合情況下折線圖的最低點(diǎn)，三個(gè)點(diǎn)對應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件組合方式為1+3+7、1+3+6+7、1+3+6+7+8（預(yù)制外墻+預(yù)制疊合樓板+預(yù)制樓梯、預(yù)制外墻+預(yù)制疊合樓板+預(yù)制疊合梁+預(yù)制樓梯、預(yù)制外墻+預(yù)制疊合樓板+預(yù)制疊合梁+預(yù)制樓梯+預(yù)制空調(diào)板、飄窗板）。

在方案A的前提下，將預(yù)制外墻改為預(yù)制內(nèi)墻得到圖4中方案B中的三個(gè)點(diǎn)，即3.75、4.16、4.37。這三點(diǎn)在方案B中并不是折線圖的最低點(diǎn)，3.75對應(yīng)的預(yù)制構(gòu)件組合方式2+3+7在所有含有三種預(yù)制構(gòu)件組合方式中排第五，4.16、4.37對應(yīng)的組合方式2+3+6+7、2+3+6+7+8在所有含有四種、五種預(yù)制構(gòu)件組合方式中分別排第三、第一。

同理，方案C中既含有預(yù)制外墻又含預(yù)制內(nèi)墻的組合方式1+2+3+7、1+2+3+6+7、1+2+3+6+7+8在同類組合方式中排名在前二以內(nèi)。綜上可知，在A、B、C三種方案中，預(yù)制疊合樓板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制樓梯組合使用時(shí)每1%體積的單方成本均較低，合理使用可在較低建造成本的情況下提高裝配率[3]。

2.3 單因素敏感性分析

建造成本增加幅度與預(yù)制構(gòu)件類別、體積含量有著密不可分的聯(lián)系，隨著體積的等幅增加，不同預(yù)制構(gòu)件對建造成本的增幅不盡相同。在各個(gè)項(xiàng)目中，將使用的預(yù)制構(gòu)件類別稱為不確定性因素。敏感性分析是研究這些不確定性因素體積發(fā)生ΔF變化時(shí)，相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo)的變化率。將預(yù)制內(nèi)墻在體積占有率22.76%時(shí)的單方成本差值52.73元/m2作為評價(jià)各預(yù)制構(gòu)件在不同體積占有率時(shí)成本波動(dòng)情況的基準(zhǔn)值，在基準(zhǔn)單方成本差值時(shí)，不同預(yù)制構(gòu)件基準(zhǔn)體積占有率如下表（表5）所示。計(jì)算出各預(yù)制構(gòu)件在體積占有率為25%、50%時(shí)的單方成本差值，分析計(jì)算出預(yù)制構(gòu)件體積每增加1%時(shí)，單方成本差值與基準(zhǔn)值相比的增長幅度。建造成本對于各預(yù)制構(gòu)件體積占有率的敏感程度如下表（表6）所示。

從單因素敏感性分析表中可以看出，預(yù)制內(nèi)墻體積每增長1%，預(yù)制內(nèi)墻單方成本在基準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上僅增長4.39%，增長率最低；相反，預(yù)制外角模增長率最高，達(dá)到了25.40%。從總建造成本角度看，預(yù)制內(nèi)墻、預(yù)制疊合板、預(yù)制樓梯、預(yù)制疊合梁對建造成本影響相對較小，建造成本對其敏感程度小；而預(yù)制外角模、預(yù)制空調(diào)板、飄窗板、預(yù)制外掛板、預(yù)制外墻對建造成本影響相對較大，建造成本對其敏感程度高。

從經(jīng)濟(jì)的角度看，各預(yù)制構(gòu)件經(jīng)濟(jì)效益依次為預(yù)制內(nèi)隔墻>預(yù)制疊合樓板>預(yù)制樓梯>預(yù)制疊合梁>預(yù)制外墻>預(yù)制外掛板>預(yù)制空調(diào)板、飄窗板>預(yù)制外角模。

結(jié)語

裝配式建筑是綠色、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展理念驅(qū)動(dòng)下新的建造方式，是未來建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢[4]。本文通過對一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)戶型裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件體積占有率和預(yù)制構(gòu)件與對應(yīng)現(xiàn)澆構(gòu)件單方成本差異測算，對各類預(yù)制構(gòu)件對建造成本的影響程度進(jìn)行分析，通過圖表分析不同預(yù)制構(gòu)件組合方案下預(yù)制率與建造成本的關(guān)系，找出裝配式建筑中性價(jià)比最高的預(yù)制構(gòu)件組合方式。

對建造成本控制較嚴(yán)格時(shí)，大規(guī)模使用預(yù)制內(nèi)墻能發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，通過增加相同的建造成本預(yù)制內(nèi)墻提升建筑裝配率的效果最好。其次，預(yù)制疊合樓板、預(yù)制疊合梁、預(yù)制樓梯等水平預(yù)制構(gòu)件也具有較高的性價(jià)比，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，應(yīng)優(yōu)先選用。但是，含有預(yù)制內(nèi)墻的裝配方案整體裝配率較低，若要進(jìn)一步提高建筑裝配率，應(yīng)選用預(yù)制內(nèi)墻與預(yù)制外墻相結(jié)合的方案。

參考文獻(xiàn)：

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