徐超

摘 要：本文研究分析制約赤峰市混凝土材料裝配式建筑發(fā)展的因素，從工藝成本、物流成本、裝配式施工技術(shù)疑難問題、技術(shù)人員培養(yǎng)、機(jī)械化成本、預(yù)制構(gòu)件辦廠成本等六個(gè)方面進(jìn)行總結(jié)及調(diào)研分析，建立傳統(tǒng)混凝土現(xiàn)場澆筑施工方式的建筑模型和混凝土裝配式結(jié)構(gòu)的建筑模型進(jìn)行成本造價(jià)的對比分析，從而得到科學(xué)結(jié)論，為赤峰市建筑行業(yè)發(fā)展以及百姓住房等民生問題貢獻(xiàn)力量。

關(guān)鍵詞：混凝土結(jié)構(gòu);裝配式建筑施工;物流成本;機(jī)械化成本;預(yù)制構(gòu)件

中圖分類號(hào)：TU755? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2021）02-0037-04

1 引言

裝配式建筑是指把傳統(tǒng)建造方式中的大量現(xiàn)場作業(yè)工作轉(zhuǎn)移到工廠進(jìn)行，在工廠加工制作好建筑用構(gòu)件和配件（如樓板、墻板、樓梯、陽臺(tái)等），運(yùn)輸?shù)浇ㄖ┕がF(xiàn)場，通過可靠的連接方式在現(xiàn)場裝配安裝而成的建筑（如圖1、圖2）。裝配式建筑最早產(chǎn)生于十七世紀(jì)，國外先應(yīng)用裝配式建筑，我國相對較晚，2012年我國裝配式建筑面積僅0.14億平方米，2018年我國裝配式建筑面積達(dá)到2.9億平方米，可見裝配式建筑在我國未來的發(fā)展空間較大。在北方地區(qū)，由于冬季寒冷，傳統(tǒng)的施工方式會(huì)進(jìn)入冬歇期，但是裝配式建筑會(huì)避免此類問題，裝配式建筑不僅能夠縮短工期，節(jié)省人工，還減少了建筑垃圾，達(dá)到綠色環(huán)保，符合國家建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略布局[1]。

裝配式雖然有很多優(yōu)勢，但我國裝配式建筑起步較晚，對比發(fā)達(dá)國家，技術(shù)較為落后，所以裝配式建筑成本過高，在全國一、二線城市，裝配式建筑在國家的支持下已經(jīng)初具規(guī)模。赤峰市建筑施工模式多以現(xiàn)場澆筑混凝土形式而非裝配式施工模式，出現(xiàn)較少的裝配式建筑僅限于鋼材料所組成的鋼結(jié)構(gòu)，裝配式建筑形式有限。

本文內(nèi)容圍繞著工藝成本、物流成本、混凝土結(jié)構(gòu)裝配式施工技術(shù)疑難問題、技術(shù)人員培養(yǎng)、機(jī)械化成本以及混凝土預(yù)制構(gòu)件辦廠成本等6個(gè)方面進(jìn)行研究，分析制約混凝土裝配式建筑的因素。

2 制約混凝土裝配式建筑因素分析：

2.1 工藝及施工成本

本文對裝配式施工模式和傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工模式的工藝及施工成本分析是通過對赤峰周邊兩種施工模式的工地調(diào)研走訪分析和建立模型對比分析組成。

2.1.1 經(jīng)走訪調(diào)研發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工作業(yè)相比較，裝配式建筑成本偏高的原因是PC構(gòu)件即裝配式建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)成本偏高，這是由于我國裝配式建筑仍然處于發(fā)展階段，保證PC構(gòu)件在荷載作用時(shí)安全、適用、耐久的前提下，生產(chǎn)技術(shù)比西方裝配式建筑成熟的國家相對落后，因而成本偏高，其次赤峰周邊裝配式建筑發(fā)展規(guī)模小，造成構(gòu)件價(jià)格偏高，另外PC構(gòu)件作為商品，需要征收17%的增值稅，這就不利于裝配式建筑在赤峰地區(qū)的大力推廣。

工藝成本在傳統(tǒng)現(xiàn)澆與裝配式施工中主體上部結(jié)構(gòu)的成本差異是關(guān)鍵性因素，兩種建筑模式的基礎(chǔ)，即下部結(jié)構(gòu)都是采用現(xiàn)場制造，工藝成本相差別并不是很大[2]。上部結(jié)構(gòu)，兩種施工模式差別大，因?yàn)檠b配式建筑的構(gòu)件是通過現(xiàn)場拼接形成的結(jié)構(gòu)整體，分單元的拼接技術(shù)需要特殊處理才能保證其結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定和均勻受力，而傳統(tǒng)現(xiàn)澆模式施工的整體性良好并不需要這一過程，例如，上部結(jié)構(gòu)的樓板工程，預(yù)制裝配式建筑主要采用疊合式樓板，為保證樓板構(gòu)件的整體性，在此基礎(chǔ)上現(xiàn)澆一層鋼筋混凝土板層，此種工藝手法被稱為現(xiàn)澆整體式，此種方法雖一定程度上解決了裝配式整體性能偏弱的劣勢，但造成了更大的經(jīng)濟(jì)造價(jià)，同時(shí)接縫處多用黏膠粘連，遇到凍脹、腐蝕等情況下后續(xù)的維護(hù)費(fèi)用增加。兩種施工手法的上部結(jié)構(gòu)在磚砌體工程中成本差別也較大，預(yù)制率較高的裝配式建筑，磚砌筑費(fèi)用成本在每平米5元以下，但是傳統(tǒng)的現(xiàn)澆施工手法磚砌筑費(fèi)用成本在25元每平方米上下波動(dòng)，所以上部結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)隔墻采用傳統(tǒng)模式的施工方法比裝配式施工手法造價(jià)高。兩種施工模式場地準(zhǔn)備的差異也是非常大的，因此從場地準(zhǔn)備的角度來講成本相差較大，傳統(tǒng)的施工技術(shù)手段現(xiàn)場的施工場布技術(shù)成熟，費(fèi)用低廉，但裝配式除了應(yīng)具備大型的塔吊設(shè)備場地外，還應(yīng)具備PC構(gòu)件放置的場地，以及吊裝設(shè)備場地，費(fèi)用增加。從裝飾裝修以及房屋設(shè)備上來講，兩種施工方案產(chǎn)生的費(fèi)用亦有不同，裝配式造價(jià)要高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工模式，現(xiàn)場走線，裝修抹灰等施工手段，現(xiàn)澆施工要明顯比裝配式施工模式方便，從而造價(jià)更為低廉。此外預(yù)制構(gòu)件的裝配、預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)以及運(yùn)輸?shù)确矫娑际莻鹘y(tǒng)現(xiàn)澆施工模式不予考慮的問題。屋面建造及防水方面，兩種施工手法也是有差別的，因此也會(huì)產(chǎn)生費(fèi)用的不同，屋面的樓蓋采用裝配式構(gòu)件，通常做法是在PC板上澆筑一層2cm厚的混凝土板層，用以提高其整體性，而傳統(tǒng)施工方法則無須加厚，造價(jià)更為低廉。在防水方面，室內(nèi)通常采用PC構(gòu)件加節(jié)點(diǎn)澆筑，預(yù)制外墻板的接縫防水施工難度大，采用密閉優(yōu)質(zhì)的高造價(jià)材料，從而費(fèi)用更高。

預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)費(fèi)用主要包括材料費(fèi)、人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)以及工廠、土地、管理成本和模具設(shè)計(jì)成本。經(jīng)赤峰周邊地區(qū)工地調(diào)研、走訪并通過模型對比分析發(fā)現(xiàn)，在人工費(fèi)上，混凝土、鋼筋等其節(jié)約比例約為16%及8%。裝配式建筑預(yù)制件的生產(chǎn)需要特殊材料，還需要一系列的專業(yè)化設(shè)備，因此，傳統(tǒng)方法中使用的混凝土現(xiàn)澆方式比預(yù)制構(gòu)件成本要低。

此外，裝配式建筑與現(xiàn)澆建筑相比較腳手架、模板支撐、現(xiàn)場工人費(fèi)用大量減少，減少趨勢隨著裝配式裝配率的增加而增大。因此在這些方面預(yù)制裝配式施工模式比現(xiàn)澆施工模式造價(jià)大幅度降低。

調(diào)研分析裝配式建筑項(xiàng)目與傳統(tǒng)現(xiàn)場澆筑施工項(xiàng)目費(fèi)用項(xiàng)比較如表一所示。

2.1.2 模型對比分析：本文選取赤峰市某教學(xué)樓工程項(xiàng)目為例，利用BIM建筑信息軟件模擬建立裝配式結(jié)構(gòu)模型及傳統(tǒng)施工手藝的結(jié)構(gòu)模型，模型建立需滿足安全、適用、耐久的要求，并考慮建筑成本。運(yùn)用BIM Revit建模軟件、GTJ造價(jià)軟件對兩種結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行造價(jià)預(yù)算，最終進(jìn)行對比。建筑模型如圖一、圖二所示。

赤峰市某教學(xué)樓模型介紹：本模型仿照工程實(shí)體建立，總建筑面積為15360平方米，其中地上建筑面積為12800平方米，地下室建筑面積為2560平方米，南北寬度88米，東西長度60米，建筑總高度16.6米，二類建筑，抗震設(shè)防烈度為7度，建筑抗震設(shè)防類別為丙類，該模型為框架結(jié)構(gòu)，采用獨(dú)立基礎(chǔ)。后期用造價(jià)軟件GTJ分析裝配式與傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工模式的預(yù)算。兩種施工模式在赤峰市項(xiàng)目費(fèi)用詳解如表二所示.GTJ軟件清單規(guī)則采用房屋建筑與裝飾工程計(jì)量規(guī)范規(guī)則（2013-北京）（R1.0.24.0）定額規(guī)則采用北京市房屋建筑與裝飾工程預(yù)算定額計(jì)算規(guī)則（2012）（R1.0.24.0），清單庫采用工程量清單項(xiàng)目計(jì)量規(guī)范（2013-北京），定額庫采用北京市建設(shè)工程預(yù)算定額（2012）。

通過軟件分析，采用裝配式施工對上部結(jié)構(gòu)預(yù)算為21196800元，采用現(xiàn)澆式建筑上部結(jié)構(gòu)預(yù)算為14376960元，因?yàn)閮煞N施工形式下部結(jié)構(gòu)費(fèi)用基本相同，所以整個(gè)模型從兩種不同的施工模式進(jìn)行預(yù)算分析，顯然傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式建筑更為節(jié)省。

2.2 物流成本分析

裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件工廠到施工現(xiàn)場的距離決定著運(yùn)輸費(fèi)用和建筑工期的控制，赤峰市周邊近距離的混凝土構(gòu)件預(yù)制廠家正在籌劃建設(shè)中并沒有實(shí)現(xiàn)零的突破，如果需在赤峰市內(nèi)及周邊地區(qū)進(jìn)行裝配式建筑施工，就必須從外地購買及運(yùn)送裝配式構(gòu)件，距離赤峰最近的混凝土預(yù)制構(gòu)件廠在北京、沈陽，距離都比較遠(yuǎn)。那么就必須衡量物流的費(fèi)用。通過走訪、調(diào)研分析得出，只有從工廠到施工地點(diǎn)距離在100公里左右，物流成本才相對合適。此外從整條產(chǎn)業(yè)鏈接來看，裝配式建筑從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)绞┕?，每一個(gè)環(huán)節(jié)的銜接不夠流暢也會(huì)影響建筑進(jìn)度，增加了建筑成本，這也是制約赤峰市混凝土材料裝配式建筑發(fā)展的一個(gè)必要因素。

2.3 裝配式施工技術(shù)疑難問題

由于傳統(tǒng)的施工方式耗費(fèi)大量的技術(shù)工種，需要大量的工人，工人的工資低導(dǎo)致施工現(xiàn)場的人員平均年齡為48歲，偏于老齡化，為了解決這個(gè)問題，裝配式技術(shù)近幾年才成為建筑行業(yè)的熱門，相對于預(yù)制裝配式施工發(fā)達(dá)的國家，我們國家的裝配式施工技術(shù)正在發(fā)展階段，相應(yīng)的就會(huì)出現(xiàn)很多問題急需解決，例如，裝配式施工對于構(gòu)件的安裝、支撐、現(xiàn)場搬運(yùn)儲(chǔ)存以及與現(xiàn)代化信息技術(shù)的結(jié)合都是此種施工模式的難點(diǎn)，并且裝配式建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、抗震能力方面，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度及連接構(gòu)造等均需要進(jìn)一步的深入研究，確保結(jié)構(gòu)的安全可靠。經(jīng)過不斷努力，國內(nèi)在裝配式施工建筑的科研有了很大的發(fā)展，例如膜殼剪力墻技術(shù)[3]，在現(xiàn)澆式建筑施工中，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，各個(gè)工種，混凝土工種效率最高，創(chuàng)造的價(jià)值遠(yuǎn)比其他工種要多，在此背景下，由上海天華設(shè)計(jì)院與同濟(jì)大學(xué)合作，研究創(chuàng)作出我國獨(dú)有的裝配式膜殼剪力墻前沿技術(shù)（如圖三所示），此種技術(shù)處在研究階段，運(yùn)用并不是非常廣泛。

此外，在施工過程中，梁柱節(jié)點(diǎn)的精確對接也是施工的一大難題，如圖四、五所示，需要與現(xiàn)代化的信息軟件相結(jié)合，這需要大量的工程實(shí)踐、豐富的工程經(jīng)驗(yàn)以及高素質(zhì)技術(shù)人才。在節(jié)點(diǎn)受力方面，國內(nèi)裝配式建筑構(gòu)件安裝均采用節(jié)點(diǎn)處拼接，但是節(jié)點(diǎn)受力復(fù)雜，復(fù)雜的受力下影響構(gòu)件整體性，國內(nèi)科研考慮是否可以將連接面設(shè)置在彎矩為零的反彎點(diǎn)處，目前此做法的面臨的難題是如果將拼接點(diǎn)設(shè)置在反彎點(diǎn)處那么拼接由平面變成空間，難度加大，而且構(gòu)件生產(chǎn)出來，放置困難[4]。雖然可以保證節(jié)點(diǎn)的整體性但是隨之產(chǎn)生的難題仍需充分的科研作保障。

當(dāng)然還有很多施工技術(shù)上的難題需要解決，以上種種施工難點(diǎn)以及新技術(shù)的研發(fā)并為推廣均成為限制裝配式建筑發(fā)展的因素，亟待解決。

2.4 技術(shù)人員培養(yǎng)

混凝土裝配式施工對工人的技術(shù)要求嚴(yán)格，并且國內(nèi)裝配式施工經(jīng)驗(yàn)不是非常豐富，從而導(dǎo)致了缺乏相關(guān)技術(shù)人員，裝配式施工技術(shù)人員的培養(yǎng)需要從高校入手，通過對沈陽建筑大學(xué)、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)以及赤峰學(xué)院等赤峰周邊具有土木工程專業(yè)的高校走訪、調(diào)研發(fā)現(xiàn)，關(guān)于裝配式施工技術(shù)的本科教學(xué)僅僅體現(xiàn)在土木工程施工技術(shù)的某一個(gè)章節(jié)，并未作為重點(diǎn)進(jìn)行專門的培養(yǎng)，同時(shí)，赤峰市關(guān)于建筑行業(yè)的社會(huì)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)也沒有關(guān)于裝配式施工技術(shù)方面的培訓(xùn)，由于國內(nèi)混凝土裝配式建筑僅在一線城市較為常見但對比傳統(tǒng)的混凝土現(xiàn)澆施工建筑仍然是九牛一毛，非常的少，那么沒有學(xué)業(yè)經(jīng)歷的施工工人得不到混凝土裝配式施工培訓(xùn)與鍛煉。綜上所述，從技術(shù)人員數(shù)量的角度上，赤峰地區(qū)缺少經(jīng)驗(yàn)豐富的混凝土裝配式施工的技術(shù)人員及工作的工人，從而，在此方面制約著赤峰市混凝土裝配式建筑的發(fā)展。

2.5 機(jī)械化成本

裝配式建筑的預(yù)制構(gòu)件體積和重量非常大，單靠人力及傳統(tǒng)施工設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)正常的安裝，所以需要增加大型吊機(jī)等設(shè)備，此種設(shè)備在赤峰市并沒有相關(guān)的廠家及租賃公司，如果僅滿足某一工程項(xiàng)目去購置相應(yīng)設(shè)備花銷巨大，這也成為制約赤峰市混凝土裝配式建筑的發(fā)展又一關(guān)鍵因素。

2.6 混凝土預(yù)制構(gòu)件辦廠成本

上文提到赤峰市及周邊地區(qū)除少數(shù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)制廠家并沒有混凝土預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)廠家，因?yàn)榛炷裂b配式建筑并沒有形成相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈，辦廠成本高，生產(chǎn)構(gòu)件的工藝復(fù)雜，辦廠生產(chǎn)構(gòu)件并不具備共通性，而是因建筑不同生產(chǎn)的構(gòu)件相應(yīng)也不一樣，例如每個(gè)結(jié)構(gòu)都有自身獨(dú)特的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，構(gòu)件布局，管線布置，這就要求構(gòu)件預(yù)制廠家具有相當(dāng)高的技術(shù)水平、生產(chǎn)能力，最關(guān)鍵因素還是赤峰地區(qū)很少有混凝土裝配式建筑的施工，辦廠的盈利效益低，所以從混凝土預(yù)制構(gòu)件辦廠這方面也成為了限制赤峰市混凝土裝配式建筑發(fā)展的因素。

3 結(jié)論

混凝土建筑常見的結(jié)構(gòu)形式有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及框架剪力墻結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆式混凝土施工技術(shù)在常見的混凝土建筑結(jié)構(gòu)形式上已經(jīng)非常成熟，從調(diào)研和模型對比發(fā)現(xiàn)，正處于發(fā)展中的混凝土裝配式建筑技術(shù)造價(jià)高，如果沒有政府的宏觀調(diào)控和大力扶持，赤峰市難以開展混凝土裝配式建筑施工，雖然裝配式技術(shù)是以后建筑行業(yè)的大勢所趨，但從盈利的角度，開發(fā)商也不會(huì)傾向此種新型施工技術(shù)。因?yàn)槲覈炷裂b配式技術(shù)正處于發(fā)展階段，一些前沿的裝配式專利發(fā)明以及先進(jìn)施工技術(shù)科學(xué)研究并未廣泛地運(yùn)用到建筑行業(yè)內(nèi)，技術(shù)人才的培養(yǎng)相對滯后，此外，混凝土裝配式施工模式所需要的機(jī)械化設(shè)備在赤峰市并不常見，混凝土預(yù)制構(gòu)件廠在赤峰市并沒有實(shí)現(xiàn)零的突破，遠(yuǎn)距離運(yùn)送預(yù)制構(gòu)件產(chǎn)生更大的成本，這些都是制約混凝土裝配式在赤峰市發(fā)展的關(guān)鍵因素。

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