楊子瑩

華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 江西 南昌 330000

采用現(xiàn)澆的方法進(jìn)行建筑的施工，存在工期長、對環(huán)境保護(hù)不利、現(xiàn)場施工管理相對混亂等缺點(diǎn)，不符合我國可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能環(huán)保的要求。裝配式建筑具有施工工期短、現(xiàn)場施工工人少、管理方便等優(yōu)點(diǎn)，因而在近年發(fā)展迅速且具有廣闊的前景。但是裝配式建筑構(gòu)件生產(chǎn)成本高，這成為了裝配式建筑向工業(yè)化發(fā)展的最大瓶頸。

1 我國裝配式建筑的發(fā)展現(xiàn)狀

裝配式建筑既可降低資源消耗，又能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，既能實(shí)現(xiàn)許多不同風(fēng)格，也會帶來相應(yīng)的工期效益，從而在控制總成本的前提下，實(shí)現(xiàn)綠色低碳的目標(biāo)[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：截至2015年底，全國累計(jì)建設(shè)裝配式建筑的面積約為8 000萬 m2，占新建建筑面積的5%；截至2017年底，全國累計(jì)建設(shè)裝配式建筑的面積約為15 000萬 m2，占新建建筑面積的8.4%；預(yù)計(jì)2020年底，全國累計(jì)建設(shè)裝配式建筑面積將達(dá)到約31 000萬 m2，占新建建筑面積的15%。但是裝配式建筑在快速發(fā)展的過程中也存在著幾個問題。王爽等[2]通過對裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑進(jìn)行造價對比之后得出裝配式建筑普遍存在“快”而“不省”局面的結(jié)論。鄭敏麗等[3]在我國混凝土結(jié)構(gòu)裝配式建筑發(fā)展存在的問題中指出，裝配式建筑建造成本高影響其推廣。郭星星[4]在指出裝配式建筑生產(chǎn)成本高時，直接說明裝配式建筑生產(chǎn)成本比現(xiàn)澆建筑生產(chǎn)成本高出300～500元/m2。

2 裝配式建筑較現(xiàn)澆建筑所需要增加的成本

通過工程項(xiàng)目案例分析裝配式建筑和現(xiàn)澆建筑的各項(xiàng)成本，經(jīng)比較得出兩者差異最大的是構(gòu)件的成本[5]。沈陽市某公租房工程全部采用裝配式建筑設(shè)計(jì)。本文以某一棟為例，對土建造價細(xì)部展開裝配式建筑設(shè)計(jì)與現(xiàn)澆設(shè)計(jì)造價的對比[6]。在假設(shè)質(zhì)量安全等要求和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同的前提下，裝配式設(shè)計(jì)和現(xiàn)澆設(shè)計(jì)2種不同施工方法下施工圖預(yù)算造價如表1所示。

表1 裝配式設(shè)計(jì)與現(xiàn)澆設(shè)計(jì)造價對比

從表1可知，同一建筑中的裝配式設(shè)計(jì)比現(xiàn)澆設(shè)計(jì)的單位造價高出783.94元/m2。其中的分項(xiàng)工程中：土建工程的裝配式設(shè)計(jì)比現(xiàn)澆設(shè)計(jì)的單位造價高出811.71元/m2；電氣工程的裝配式設(shè)計(jì)比現(xiàn)澆設(shè)計(jì)的單位造價略高，主要表現(xiàn)在前者的工程管線及配電箱較后者多。顯而易見，裝配式設(shè)計(jì)單位造價與現(xiàn)澆設(shè)計(jì)單位造價的最大差異來自土建工程。表2對兩者的土建工程進(jìn)行了分項(xiàng)拆解。

表2 裝配式設(shè)計(jì)與現(xiàn)澆設(shè)計(jì)土建工程造價對比

由表2可知，在裝配式設(shè)計(jì)建造方式下，除預(yù)制混凝土（PC）構(gòu)件制作及安裝外，土建工程的各分項(xiàng)工程的單位造價均比現(xiàn)澆設(shè)計(jì)建造低。由此可見，PC構(gòu)件制作及安裝這一分項(xiàng)所增加的造價是裝配式設(shè)計(jì)建造方式單位造價高于現(xiàn)澆設(shè)計(jì)建造方式的關(guān)鍵因素。上文已經(jīng)指出裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑之間的差異主要是來自構(gòu)件的成本差異，在此，根據(jù)實(shí)際工程案例得以證實(shí)。此外，裝配式設(shè)計(jì)建造方式下的土建造價比現(xiàn)澆設(shè)計(jì)建造方式下的土建造價還多出其他環(huán)節(jié)的費(fèi)用，比如PC構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸和安裝等。

3 建立模型并探究降低裝配式建筑增量成本的方法

3.1 建立模型

為進(jìn)一步探究降低裝配式建筑增量成本的方法，以13組結(jié)構(gòu)形式相同、施工時間和建筑高度相近的裝配式設(shè)計(jì)建造方式的項(xiàng)目與傳統(tǒng)現(xiàn)澆設(shè)計(jì)建造方式的項(xiàng)目作為研究樣本。將這13組研究樣本的增量成本、裝配率以及工期效益結(jié)合起來建立數(shù)學(xué)模型，通過數(shù)學(xué)模型分析影響增量成本的各方面因素，進(jìn)而更好地將裝配式建筑推向工業(yè)化發(fā)展。其中選取的13組研究樣本具有5個特點(diǎn)：一是從建筑用途上來看，涵蓋住宅建筑和公用建筑；二是從技術(shù)上來看，涵蓋當(dāng)下主流的技術(shù)體系；三是從裝配率來看，涵蓋不同裝配率水平的項(xiàng)目；四是從結(jié)構(gòu)體系上來看，涵蓋框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)等；五是從抗震設(shè)防烈度要求來看，涉及不同抗震設(shè)防烈度的地區(qū)。因此，選取的13組研究樣本在以上5個方面都具有代表性，其中在建造階段得出的數(shù)據(jù)可真實(shí)地反映出裝配式建筑的增量成本（表3）。

表3 部分項(xiàng)目建造部分增量成本

結(jié)合裝配率與增量成本的對應(yīng)關(guān)系，將其得出的13組數(shù)據(jù)在Excel中繪制成散點(diǎn)圖，輸出的圖形如圖1所示，并得出兩者之間的關(guān)系式[7]。根據(jù)輸出結(jié)果，當(dāng)裝配率為x%時，增量成本f(x)＝－0.008 6x3＋1.205 5x2－45.111x＋640.41（其中R2＝0.962 5）。

圖1 裝配率與增量成本函數(shù)關(guān)系

由圖1可知，當(dāng)裝配率在20%～＜30%時，增量成本處于平穩(wěn)的態(tài)勢；當(dāng)裝配率在30%～＜60%時，增量成本處于增長的態(tài)勢；隨著裝配率達(dá)到65%時，增量成本也達(dá)到最大值，當(dāng)裝配率超過65%后，增量成本隨裝配率增大而降低。

裝配式建筑雖然有較高的增量成本，但其往往會為工程項(xiàng)目節(jié)省工期。下面我們繼續(xù)沿用文中的13組研究數(shù)據(jù)，并以項(xiàng)目6為例，僅考慮節(jié)省的工期所帶來的效益。項(xiàng)目6的建筑面積為24 962 m2，裝配率為52.2%，總建造成本按1 200元/m2計(jì)算，建設(shè)期投資額為4 520萬元，根據(jù)工程進(jìn)度，合同條款顯示分3次回款，其中第2次提前了2個月，第3次提前了1個月。通過調(diào)研可知，年利率約14%，節(jié)省利息如表4所示。提前回款節(jié)省貼現(xiàn)價值如表5所示。

節(jié)省利息和貼現(xiàn)總和作為裝配式建造方式的工期效益，項(xiàng)目6工期效益為122.89萬元，折算后為49.23元/m2。其他項(xiàng)目工期效益計(jì)算方法與項(xiàng)目6相同，13個項(xiàng)目工期益計(jì)算結(jié)果如表6所示。

結(jié)合裝配率與工期效益之間的對應(yīng)關(guān)系，將其得出的13組數(shù)據(jù)在Excel中繪制成散點(diǎn)圖，輸出的圖形如圖2所示，并得出兩者之間的關(guān)系式。根據(jù)輸出結(jié)果，當(dāng)裝配率為x%時，工期效益：f(x)＝－0.003 8x2＋1.326 6x－12.008（其中R2＝0.971）。

表4 利息節(jié)省計(jì)算

表5 貼現(xiàn)節(jié)省計(jì)算

表6 部分項(xiàng)目建造部分工期效益統(tǒng)計(jì)

圖2 裝配率與工期效益函數(shù)關(guān)系

3.2 降低裝配式建筑增量成本的方法

3.2.1 提前預(yù)售時間

裝配式建筑在各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)標(biāo)的情況下可以申請?zhí)崆邦A(yù)售，而住房項(xiàng)目提前預(yù)售可大大加快回收資金的速度，從而緩解開發(fā)商在建設(shè)期的融資壓力。通常大于等于7層的住房項(xiàng)目在預(yù)售時，需要完成其層數(shù)的67%及以上。目前許多城市紛紛提出激勵政策，裝配式項(xiàng)目只要完成大于1/3以上的樓層時即可預(yù)售。所以提前預(yù)售這一激勵政策可以在很大程度上降低裝配式建筑的增量成本，也使各大開發(fā)商在進(jìn)行裝配式建筑項(xiàng)目的過程中有了很大的信心。

3.2.2 選擇合適的裝配率

提高裝配率能更好地發(fā)揮裝配式建筑的優(yōu)勢，但是裝配率越高，材料的成本也越高。所以，設(shè)計(jì)階段應(yīng)選取合理的裝配率。根據(jù)本文裝配率與增量成本-工期效益的數(shù)據(jù)關(guān)系（圖3），當(dāng)裝配率為x%時，得出公式y(tǒng)＝－0.008 2x3＋1.141 6x2－43.296x＋609.87（其中R2＝0.947 4）。

圖3 裝配率與（增量成本-工期效益）函數(shù)關(guān)系

4 結(jié)語

裝配式建筑的裝配率在30%～65%之間時，結(jié)合工期效益和增量成本產(chǎn)生的差量成本隨著裝配率的升高而升高。當(dāng)裝配率超過65%時，差量成本呈下降狀態(tài)。在政府支持等各項(xiàng)舉措大力實(shí)施的情形下，裝配式建筑的主要增量成本即裝配式建筑的構(gòu)件成本也將慢慢降低，裝配式建筑的增量成本不再成為建設(shè)單位望而卻步的主要因素，裝配式建筑在未來占新建建筑的比例必將持續(xù)上升[8]。