装配式建筑的成本分析与研究

装配式建筑的成本分析与研究
引言
改革开放促进了我国城市建设的快速发展，带来了住宅建设的大发展，使得建筑行业成为支撑国民经济快速发展的重要部分。但是长期的工程建设造成资源浪费严重、能源消耗量快速增加，对环境产生比较大的影响。目前我国的建筑行业主要采取现场施工的方式，这种施工方式的缺点是劳动强度大，劳务成本高，管理模式混乱。在这种情况下，传统现场施工模式已经远远不能满足新的形势对于建筑业转型升级的需求，装配式建筑具有绿色、低碳、施工工期短、减少现场人工作业、建筑质量高的优点[1-3]。
一、装配式建筑的概述
（一）装配式建筑的定义
预制厂房[ 4 ]是由预制件或建筑物的所有部分组成的整体建筑物，然后运至施工现场，构件通过可靠的连接组装就位。在欧洲、美国和日本等国家，它们被称为工业住宅或工业化住宅。换句话说，就如同搭“积木”一样，将预制构件配搭起来成为整体的建筑物，这种方法的特点是施工速度快、劳动强度低。
装配式住宅具有施工装配化、设计多样化、结构强度高等特点，且易于拆除，并可以多次重复利用，整个过程机械化操作程度高。改进以往的住宅生产方式，推动以装配式住宅为主的产业化住宅建设，是现代社会发展与建设迫切需要[5]。
（二）装配式建筑的主要类型
已基本形成了预制装配式住宅体系，它是基于轻型钢结构、装配式住宅结构体系的木结构，轻型钢结构，轻型钢木钢结构，增加钢筋混凝土预制混凝土结构和轻钢结构。
1.砌块建筑
由预制材料制成的预制砌块，适用于3～5层楼房的装配式建筑，如增加砌块或钢筋的强度，可提高层数限制。砌块建筑适应性非常强，生产工艺简便，施工难度低，成本比较低廉，而且可以就地取材以及使用工业废料。砌块的类型包括小型、中型和大型砌块：小砌块适用于手工操作和施工的工业化水平低的条件下，灵活方便，得到了广泛应用；利用现有的起重机械，可用来吊装中型砌块，可以节省劳动效率；大的砌块已经被预制大型板材更换。
有两种砌块，包括实心砌块和空心砌块，实心砌块由轻质材料制成，在市场上偏多。砌块的接缝能够保证砌体强度，是砌筑工程的重要环节。一般情况下，水泥砂浆用于砌筑，小砌块可以套在一起，也就是干砌的方法，不涉及砂浆的使用，使施工中的湿工作减少。部分砌块表面经过处理，可作为清水墙使用。
2.板材建筑
由预制大型室内外墙板、楼板和屋顶板等面板构筑的建筑，也称大型板材建筑。它是工业化系统中的装配式结构建筑的主要类型。板材结构的建筑可以降低

结构重量，提高劳动生产率，增大建筑的抗震性能和使用面积。在建筑中用于实心墙体板或空心板的钢筋混凝土；墙板为钢筋混凝土复合板，附带保温层，也可用轻骨料混凝土、泡沫混凝土或孔隙率较大的混凝土制成外饰面墙。内部的建筑物往往配备集中的室内水暖配件或盒状的卫生箱，以提高装配的程度。大板建筑的关键问题是节点设计。在结构上，应保证构件连接的完整性（板间连接主要为焊接、螺栓连接和后浇混凝土整体连续连接）。在防水结构中，必须正确解决外墙接缝的防水，以及楼板接缝和转角的热处理。主要缺点是大板建筑具有很强的制约性，在建筑形态和布局方面；建筑物的分隔和空间划分缺乏灵活性。
3.盒式建筑
基于钣材结构的装配式建筑，建筑工业化程度高，现场安装快捷。不仅在工厂内完成箱体的结构部分，而且内部装修和设备都安装完毕，甚至家具、地毯等安装都齐全。这个箱子被吊起来，准备好，在管道连接后使用。
盒式建筑的装配形式有：
（1）全盒式
完全由承重盒子重叠组成建筑。
（2）板材盒式
将小开间厨房、卫生间或楼梯间等作为承重箱，然后与墙板、楼板等建筑物一起作为装配式建筑的组成部分。
（3）核心体盒式
以承受承重结构的卫生间作为整体的核心部分，四周采用地板、墙板或骨架的建筑称为核心体盒式建筑。
（4）骨架盒式
许多住宅单位或单间式的盒子，由轻质材料制成，支承于承重框架，以形成建筑物。也存在轻质材料制作而成的卫生间箱盒，包括设备和管道，被安置在其他形式的建筑物里面。箱盒型建筑工业化程度高，但投资大，交通不便，需要重型起重设备。因此，发展有限。
4.骨架板材建筑
由预制框架和板材组成。承重结构一般有两种形式：一种是由柱、梁承重框架组成，然后采用楼板框架结构和非承重墙；另一种是柱和楼板柱结构，由承重墙、内外墙组成非承重的结构。钢筋混凝土结构一般承重骨架为重型结构，又采用木结构与钢骨架组合而成，常用于轻型装配式建筑。框板结构合理，可减轻建筑物重量，内部分隔灵活，适用于多层、高层建筑。
5.升板和升层建筑
板柱结构体系的其中一部分，但建设的方法各不相同。本建筑底部为混凝土地面，多次重复浇筑顶板，安装钢筋混凝土预制柱，以立柱为导杆，立柱上的液压千斤顶将楼板和顶板提升到设计高度，待到达指定位置时固定。外墙可设置砖墙、砌块墙体、预制外墙、轻质复合墙板或幕墙等，在楼板被提升时也可提高滑动模板和外墙。在板式建筑的施工过程中，地面上进行了大量的作业，减少了高空作业和垂直运输

，节省了模板和脚手架，减少了施工现场面积。楼板建筑采用楼板或双肋板，楼板与柱连接。采用后柱帽或采用无承台和剪力块的柱帽。柱距一般较大，板材也很坚固，多作为商场、仓库、车间和多层车库。
（三）装配式建筑的优势特点
1.节能环保，污染少
建造过程充分体现了节能的总之，墙体保温效果好，综合建筑物能耗处于较低的水平，装配式建筑考虑了建筑钢模板的循环使用的特点，不需要脚手架、尼龙防护网、模板等设施。建筑节能比传统现场施工方式高出 50% 以上; 可回收率占 60% 以上; 产生的建筑垃圾比传统现场施工模式减少 80% 以上; 混凝土损耗比传统现场施工模式减少 35% 。
2.节材，质量可控
采用工厂化生产，质量、精度可控，大幅度减少材料损耗；由于许多的装配式建筑部件产品是在工厂里生产制造，避免由于人为因素造成的不可控后果，可以按照严格的作业流程控制产品质量，每一个环节全部采取自动化和信息化的机械操作，可以较好地处理传统建筑方法广泛存在的隔音差、不隔热、精度低等质量问题。
3.节时提高效率
建造过程的工业化使得劳动生产效率得到发展和提高，消耗传统建筑1/3的工期；并且在劳动力减少的现在社会，可以减少劳动力的使用，由此而产生的人工费用及劳动强度均大大降低。
4.环保，减少污染
现场作业将大幅度减少，避免了现场作业中出现的污水、粉尘和噪音污染等问题的出现，同时降低了因人为因素所形成的与装配式建筑相关联的不必要水电原材料等的浪费。
5.使用性能好
装配式建筑实现了构件的装配式结合，体现出较高的结构强度，良好的抗震性能。在进行装配式建筑建造时，使用大批保温性能较好的材料，冬暖夏凉，保温节能效果明显。另外，由于混凝土预制构件与板之间留设有一定量的裂缝宽度，可以及时释放应力，进而防止了由于热胀冷缩、地基不均匀沉降等缘故造成外墙出现不必要的裂缝。
二、XX新城项目成本测算
（一）XX新城项目成本组成
对装配式建筑的成本分析，需要从全生命周期的角度来考虑，包括计划规划阶段、设计和施工阶段、运营阶段以及最后的拆除报废阶段，兼顾经济和环境的成本。为了综合考虑建筑各个阶段的成本影响，且更全面地反映装配式建筑的成本组成和成本特点，都需要我们坚持从全生命周期的角度来分析。通过反映装配式建筑和传统现浇建筑在成本组成方面的差异，同时分析装配式建筑在采取相关新措施后成本降低的效果，为装配式建筑的发展和推广提供标准和成长的方向。
本文对于装配式建筑的成本组成主要从以下的分类中讨论，如

图2.1所示：
图2.1全生命周期成本组成
Fig 3.1 The whole life cycle cost
1.建造成本C1
建造成本主要指的是装配式建筑从立项、设计、施工到竣工验收阶段所发生活动的所有费用总和。
（1）决策成本C11
决策成本主要是指装配式建筑在可行性研究活动中所产生的费用。主要包括：市场调研、可行性报告、多方案比较、项目的规划[46]。
（2）设计成本C12
设计成本主要包括管理成本、设计成本、重大设计方案研宛成本等费用。虽然设计本身的成本是比较低的，但是设计是否合理对于总成本的影响是挺大的[47]。
（3）建安装饰成本C13
建安装饰成本主要内容包括、、土建、电气和的工程费用等。
（4）配套设施成本C14
配套设施成本主要指建造过程中设施绿化、公共设施等均摊的成本。
2.使用成本C2
装配式建筑的使用成本主要是指在项目竣工验收移交使用后到项目报废、回收这段时间内所产生的成本。
3.拆除回收成本C3
拆除回收成本内容指的是建筑使用寿命达到时，拆除其所发生的成本C31与可回收物收益C32的差，拆除工艺的先进程度决定了此项成本的值。
（二）XX新城项目成本测算
在此项目的成本测算过程中，需要特别注意以下三点：
一是摒弃单一的、静态的考虑建设阶段的成本，取而代之的是以一个发展、动态的角度综合考虑装配式建筑的成本；
二是取消建筑单体分析方法，需要从系统的角度全面分析，综合考量，考虑系统环境、设备、材料等因素在过程中产生的影响；
三是测算范围兼顾经济成本和环境成本。
1.全生命周期成本测算方法
此项全生命周期成本测算，需要考虑资金的时间价值。计算公式如下：
LCC=C1+C2×P1+C3×P2 （2-1）
其中：
C1=C11+C12+C13+C14 （2-2）
C2=C21+C22+C23+C24 （2-3）
C3=C31-C32 （2-4）
注：LCC-----全生命周期费用；
C1-C3、C11-C14、C21-C24、C31、C32如前面内容所述；
P1、P2-----考虑资金时间价值的折现系数；
综合利率和通货因素，本文取折现率8%；
根据本建筑设计规定，使用寿命为50年。
2.全生命周期成本测算假设
为了对装配式建筑和传统现浇建筑的全寿命周期成本进行更科学的对比，需要对其进行假设，以使得在同样的条件下进行比较。
（1）本建筑在用一小区的同一位置，忽略土地购置费用和土地上附着物的拆迁费用；
（2）排除不可抗力以及非正常的人为拆除（战争）等因素的影响；
（3）假设社会因素对本项目不构成影响。
3.项目基本情况介绍
表2.1 项目基本情况介绍
Table2.1 Introduction to the basic conditions of the project
工程名称 新城工程（公

租房） 防火设计建筑级别 多层民用建筑
建筑性质 住宅 七度
建设规模 11万平方米 建筑耐火等级 二级
结构类型 50年
建筑工程等级 屋面及地下室防水等级
3#楼为装配式建造方式，选取该楼做对比分析，该楼总建筑面积4713.56m2，12层，建筑高度39.35m，装配式率达65%。
4.3#楼现浇式成本测算
现浇式各阶段成本如下：
（1）建造成本C1
①决策成本。此项费用在装配式建筑和传统现浇建筑中的分配是一致的，对成本的比较不会产生影响，取P，即C11=P万元。
②设计成本。设计费用以平米计取，单价15元/平米，建筑面积为4713.56平米，可得C12=15×4713.56=7.07万元。
③建安装饰成本。由查询资料所得[48]，单价为1679.89元/平米，可得C13=1679.89×4713.56=7918262元=791.8万元，具体内容如表2.2所示
表2.2 3#现浇式设计建安装饰成本
Table2.2 3# cast-in-place design, decoration cost
序号 工程名称 造价（元） 单价（元/m2）
一 土建工程
1 土、石方工程 75,854 16.09
2 桩与地基基础工程 851,006 180.53
3 砌筑工程 28,655 6.08
4 现浇钢筋混凝土（含模板工程）
PC构件及安装 3,571,642 757.67
5 屋面及防水工程 128,703 27.30
6 保温隔热工程 370,418 78.58
7 楼地面工程 211,032 44.77
8 抹灰工程 376,153 79.79
9 措施项目 397,510 84.33
10 137,381 29.14
11 塔吊基础及其他 272,706 57.85
小计 6,421,060 1,362.13
二 装饰工程
1 楼地面工程 56,723 12.03
2 门窗工程 507,201 107.59
3 油漆、涂料工程 173,005 36.70
小计 736,929 156.33
三 电气工程
1 配管（动力、照明） 84,956 11.23
2 穿线（动力、照明） 173,757 22.97
3 灯具、插座、开关 63,505 8.39
4 配电箱 129,623 17.13
5 桥架 100,731 13.31
小计 552,572 73.03
四 采暖工程
1 焊接钢管 14,138 3.00
2 塑料给水管 117,243 24.87
3 散热器 67,000 14.21
小计 198,381 42.08
五 给排水工程
1 给水管、管件 67,410 14.30
2 塑料排水管 48,367 10.26
3 铸铁排水管 77,294 16.40
4 焊接钢管 8,288 1.76
5 消防焊接钢管 16,978 3.60
小计 218,338 46.32
合计 7,918,262 1,679.89
④配套设施成本。绿化、娱乐、便利等设施平均成本两种建造方式是一样的，不会对此比较过程产生影响，可取Q，即C14=Q万元。
由此可得，建造成本：
C1=C11+C12+C13+C14=P+7.07+791.8+Q=P+Q+798.87（万元）
现浇式建造成本净现值：
NPV1=P+Q+798.87（万元）
（2）使用成本C2
①该项目物业管理方取费标准为2.20元/平方米/月，物业管理费以年计，故取费：
C21=2.20×12×4713.56=12.44万元/年
②使用能耗费用（水、电、煤、气）。查阅资料可得，此项费用的取费为23.82元/年·平方米，即3#楼此项费用为
C22=23.82×4713.56=11.22万元/年
③维修费用。现浇式建筑每隔十五年大修一次，在全寿命周期内需要大修三次，费用分别为20万、25万、35万