李強年，黃亞琴

（蘭州理工大學 土木工程學院，甘肅 蘭州 730050，E-mail：1940649617@qq.com）

隨著人類活動的不斷增加，氣候變暖，資源短缺及環(huán)境污染等問題成為人類社會所面臨的巨大挑戰(zhàn)?！督ㄖ芎难芯繄蟾?020》數(shù)據(jù)顯示,在建筑能耗方面,建筑業(yè)全生命周期總能耗21.47億tce，占總能源消耗46.5%，其中生產(chǎn)過程占比23.8%，施工過程占比1%，運行過程能耗占比21.7%。在CO2排放方面建筑全生命周期碳排放量為49.3億t CO2，占全國能源碳排放總量的51.2%。其中，生產(chǎn)階段占28.3%，施工階段占1%，建筑運行占21.9%。由此可見，建筑業(yè)是我國主要能源消耗的來源，裝配式建筑作為建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向，相比于傳統(tǒng)建筑，具有降低能耗、減少環(huán)境污染、提高建造效率等特點。因此全面推進裝配式建筑，有利于減輕資源短缺及環(huán)境污染的問題。在國家各項政策的引導下，我國裝配式建筑開始發(fā)展，相關技術與標準體系、組織管理模式及體制機制等不斷完善。但是我國裝配式建筑發(fā)展時間較短，在設計經(jīng)驗、先進技術、工業(yè)化基礎、專業(yè)人才、組織管理模式等方面還有欠缺，使得裝配式建筑在設計、生產(chǎn)、運輸及施工過程中的效率不高，并且存在一些成本、質量和安全等問題，且過高的成本也使得裝配式建筑發(fā)展受阻。因此，如何有效減少裝配式建筑成本是裝配式建筑推廣進程中亟需解決的問題。

在裝配式建筑成本方面，已有不少研究成果。孫永彥等[1]通過層次分析法和WBS法分析了影響裝配式建筑成本的主要原因。彭軍龍等[2]從設計、管理、技術、政策和環(huán)境的角度，通過ISM-BN建立模型，對裝配式建筑隱形成本進行研究。呂哲琦等[3]從生產(chǎn)、運輸、施工3個方面，通過模糊層次分析法對青海省裝配式建筑成本進行研究。劉國強等[4]將EPC模式下的裝配式建筑企業(yè)作為研究對象，從裝配式構件采購和安裝兩個階段對影響建造成本因素進行分析評價。羅祥等[5]利用ISM-AHP法從設計、技術、管理、環(huán)境等方面分析裝配式建筑成本，結果表明產(chǎn)業(yè)鏈完整、預制率和裝配率是最關鍵的因素。肖光明等[6]通過多個案例對比，探究影響裝配式混凝土高成本的主要因素。

上述文獻通過不同方法研究裝配式建筑成本影響因素，但對影響因素的重要程度及層次結構的研究較少。且現(xiàn)有研究大多數(shù)是將各影響因素看作孤立的點，沒有考慮各影響因素之間的相互作用關系，對裝配式建筑成本因素識別缺乏一定的全面性和系統(tǒng)性。鑒于此，為有效明確裝配式建筑成本的主要影響因素及內(nèi)在聯(lián)系，本文運用SNA社會網(wǎng)絡分析法與ISM解釋結構模型法相結合，從設計、生產(chǎn)、運輸、施工[7]等4個方面，系統(tǒng)科學地構建影響因素評價指標體系，明確關鍵因素，梳理因素間內(nèi)在聯(lián)系和層級關系，從而制定出應對措施和建議，為裝配式建筑的發(fā)展提供參考依據(jù)。

1 裝配式建筑成本影響因素確定

為科學客觀地找出影響因素，本文通過資料及文獻分析，在CNKI數(shù)據(jù)庫，搜索“裝配式建筑成本”，初步篩選檢索出近10年關于裝配式建筑成本的137篇論文。再經(jīng)過詳細篩選，選取了和裝配式建筑成本分析密切聯(lián)系的24篇論文，并結合現(xiàn)場調研的裝配式建筑項目實際情況，最終按照設計階段、生產(chǎn)階段、運輸階段、施工階段得到16個主要影響因素，如表1所示。

2 基于SNA-ISM綜合建模方法

裝配式建筑成本各影響因素間有較復雜的內(nèi)在聯(lián)系，因此要有效識別出裝配式建筑成本關鍵影響因素，并梳理影響因素的層級關系，需尋求既能識別關鍵因素，又能明確各因素相互關系的方法。社會網(wǎng)絡分析（SNA）基于圖論、社會計量學對數(shù)據(jù)定量分析，通過軟件計算得到網(wǎng)絡結構特征指標[8]。該方法通過UCINET軟件計算各因素的中心性指標，進而分析關鍵因素和內(nèi)在聯(lián)系；解釋結構模型（ISM）通過矩陣的運算，確定影響因素的層次，使復雜系統(tǒng)轉變?yōu)楦雍啙嵜魑亩鄬舆f階結構模型。

SNA法能有效地識別復雜系統(tǒng)的關鍵影響因素，但是不能分析因素的層次關系，相對而言ISM法能直觀地將因素間的層級關系呈現(xiàn)。兩種方法都適用于分析復雜系統(tǒng)，因此將兩種方法相結合，可以更加全面準確地分析評價指標體系，并為裝配式建筑成本的控制提供參考。分析流程如下：

（1）依據(jù)確定的指標體系，得到直接影響關系矩陣B。

（2）對B矩陣規(guī)范化后得到E，避免量綱不同對結果產(chǎn)生影響。

（3）計算綜合影響矩陣F，得到各因素間的影響值。

（4）構建關系結構圖并求取相關指標，以此確定關鍵影響因素。

（5）加入各因素對其本身的影響，求取整體影響矩陣G。

（6）引入閾值λ，簡化矩陣。

（7）求取可達矩陣D。

（8）對矩陣層次化處理，構建多級遞階結構模型。

具體影響因素分析流程如圖1所示。

圖1 影響因素分析流程圖

3 基于SNA-ISM影響因素分析模型構建

3.1 計算綜合影響矩陣T

通過專家打分法，在識別影響裝配式建筑成本因素的基礎上，邀請12位裝配式建筑相關領域的專家對因素間的影響強度進行打分，其中包括4位高校及科研機構專家，3位施工企業(yè)項目經(jīng)理，3位設計院專家，2位政府機構管理人員。采用0~4打分制，既0、1、2、3、4分別代表無影響、較弱影響、中影響、較強影響、強影響。最后打分結果求取平均數(shù)，從而得到裝配式建筑成本影響因素直接影響矩陣B=[bij]n×n，其中bij為裝配式建筑成本影響因素ai對影響因素aj的影響程度。當i=j時，bij=0。規(guī)范化矩陣B，計算得矩陣E，其中Ei∈[0，1]，即：

運用下式計算綜合影響矩陣F，fij為對其他因素的影響值。其中：I為單位矩陣。

得到綜合矩陣F，如表2所示。

表2 綜合影響矩陣F

3.2 構建關系結構圖并計算中心性指標

利用UCINET 6軟件中的NetDraw模塊處理綜合影響矩陣F，構成一個關系網(wǎng)絡結構圖，如圖2所示。其中節(jié)點的大小代表因素的影響值，節(jié)點越大，影響值則越大；各節(jié)點之間的距離遠近表示因素間的緊密程度，各因素間距離越小越緊密。

圖2 影響因素關系網(wǎng)絡

為進一步確定關鍵影響因素及各因素間的關聯(lián)關系，通過計算中心性指標定量分析成本影響因素。點度中心度Cuc為該因素直接影響的因素數(shù)量，Cuc值越高，表示該因素離網(wǎng)絡中心越近[9]。點度中心度分為出度和入度，出度值增大，該因素對其他因素影響也增強，入度值增大，該因素受其他因素影響增強；中間中心度Cubc是指某節(jié)點是否處于多個節(jié)點間聯(lián)系的連線上，指標數(shù)值越高，代表該節(jié)點連接其他兩個節(jié)點的可能性越大，在網(wǎng)絡關系圖中的控制作用更強；接近中心度代表該因素和其他因素間的緊密性，數(shù)值越大表示兩個因素間的距離越短，關系越緊密。接近中心度有內(nèi)接近中心度和外接近中心度，分別表示因素受到其他因素控制的強度及控制其他因素的強度。其計算公式為：

利用UCINET軟件計算影響因素的各指標數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 裝配式建筑成本影響因素SNA分析結果

3.3 可達矩陣D

計算整體影響矩陣G。為了簡化計算，引入閾值λ，其中λ∈[0，1]。式中α是矩陣F中fij的均值，β是fij的標準差。

根據(jù)上式求出閾值λ結果如下：α=0.0949，β=0.0828，λ=α+β=0.1777。將λ值代入矩陣G，并求得可達矩陣D。其中fij=1表示對應的兩個因素有直接影響，fij=0則表示對應的兩個因素沒有直接影響[10]。

3.4 構建多級遞階結構模型

利用Matlab軟件對可達矩陣D進行計算，求出先行集Q(ai)、可達集R(ai)及S(ai)，如果S(ai)=Q(ai)∩R(ai)成立，則S(ai)為第一層因素，接下來將已分層的因素從矩陣中刪除。重復上述做法直到裝配式建筑成本影響因素層次劃分結束，分析結果如圖3所示。

圖3 裝配式建筑成本影響因素多級遞階結構模型

4 計算結果分析

4.1 SNA分析

通過SNA法可以確定關鍵影響因素，根據(jù)表4計算的相關指標分析，可得出以下結論。

表4 裝配式建筑成本影響因素可達矩陣D

（1）點度中心度。從各節(jié)點維度來看，PC構件的拆分、人材機成本、預制率和裝配率、預制構件重復使用率、構件生產(chǎn)效率、模具使用效率、構件的標準化程度等7個因素的點度中心度值大于平均值，表明這幾個因素處在網(wǎng)絡圖中的中心，并與其他節(jié)點直接相連，屬于重要影響因素。

（2）中間中心度。從各個節(jié)點數(shù)值來看，預制率和裝配率、人材機成本、運輸機械的選擇、構件的標準化程度、運輸過程構件損耗率、垂直運輸機械、PC構件的拆分7個因素的中間中心值大于平均值，既這7個因素對其他因素起到一定的調控作用。

（3）接近中心度。計算可知，預制率和裝配率、預制構件重復使用率、垂直運輸機械、構件的標準化程度、人材機成本、構件生產(chǎn)效率、PC構件的拆分7個因素的內(nèi)接近性值較高，說明更易受其他因素變化的影響。預制率和裝配率、預制部件廠址的選擇、運輸過程構件損耗率、PC構件的拆分、構件的標準化程度、路線的選擇及優(yōu)化6個因素的外接近性值較高，說明更能有效地控制其他因素，改善及調整這些因素對于裝配式成本控制具有重要意義。

由以上指標可以綜合分析得到，預制率和裝配率、構件生產(chǎn)效率、PC構件的拆分、構件的標準化程度、運輸過程構件損耗率、構件重復使用率、人材機成本、路線的選擇及優(yōu)化等8個因素的各指標數(shù)值都較高，屬于關鍵影響因素。

4.2 ISM分析

ISM法通過多級遞階模型，劃分影響因素的層次關系。結果表明：

（1）16個因素共分為三階四層，預制率和裝配率處于第四層，是根本影響因素，對裝配式建筑成本起著關鍵作用；第二、第三層屬于中間影響因素，包括構件的標準化程度、PC構件的拆分等；人材機成本等處于第一層，是直接影響因素，對建造成本有著直接作用。

（2）裝配率和預制率是根本因素，對成本的控制起著關鍵性的作用。提高預制率和裝配率會直接影響人材機成本，也會通過預制部件的連接、PC構件的拆分等間接影響對建造成本產(chǎn)生影響。因此，要從根本控制裝配式建筑成本，制定合理的預制率和裝配率十分重要。第二、第三層中間因素直接影響第一層因素，在直接影響因素中，人材機成本占裝配式建筑構件生產(chǎn)成本的大部分，裝卸費、二次運輸及垂直運輸機械對運輸過程的成本影響很大，這些因素對控制裝配式建筑成本都有重要的作用。

4.3 SNA-ISM綜合分析

對SNA-ISM綜合分析可知，ISM法分析得到的根本驅動因素預制率和裝配率是SNA法計算得到的關鍵因素；ISM法分析得到的間接影響因素的中間中心度及接近中心度等指標都相對較高，說明不僅容易受到其他因素的影響，同時對直接因素也起著調控作用；ISM法分析得到的直接影響因素的內(nèi)接近性指標也相對較高，而外接近指標較低，說明容易受到其他因素的影響，但對于其他因素的調控能力較弱。從以上結果可以看出，SNA與ISM法在分析裝配式建筑成本影響因素的重要性與層級分類中結果基本相同，這也進一步證明了SNA-ISM模型的適用性和科學性。

綜合分析結果表明預制率和裝配率是最關鍵的根本影響因素；在中間層中，PC構件的拆分、構件的標準化程度、構件生產(chǎn)效率及構件的重復使用率是關鍵性因素；在直接影響因素中，人材機成本、垂直運輸機械更為關鍵，損耗率和裝卸費相對不重要。

5 裝配式建筑建造成本控制對策及建議

（1）健全標準規(guī)范體系，提高標準化程度。裝配式建筑的設計階段對降低建造成本最為重要，因此需要有一套完整的規(guī)范標準體系。目前國內(nèi)裝配式建筑正在探索階段，相關技術標準還不夠完善，導致裝配式建筑成本高于傳統(tǒng)建筑，從而限制了裝配式的發(fā)展。因此應該盡快完善相關國家、地方、行業(yè)標準，并建立健全裝配式建筑的評價標準和方法，進一步提高裝配式建筑建造的效率。

（2）重視深化設計，科學合理地拆分構件。為降低裝配式建造成本和促進我國工業(yè)化進程，應重視深化設計，科學合理地拆分構件。因此，設計單位可以將信息技術運用到前期設計階段，如利用BIM技術進行協(xié)同設計、集成設計，優(yōu)化審核設計成果[11]。并且BIM技術能夠將傳統(tǒng)的二維設計增加到三維、四維甚至五維，提高了多方信息的傳遞速度，具有信息化、立體化、直觀化及可視化[12]，同時也可以把預制構件標準化、參數(shù)化，為后續(xù)構件生產(chǎn)提供依據(jù)，提高施工速度、減少后期變更、降低成本投入。

（3）合理提高預制率和裝配率。相關研究提出，裝配率的提高會使裝配式建筑的成本降低，在預制率低于65%時，會增加構件的材料及管理費用，但是人工費和措施費會降低，并且工期縮短，綜合效益明顯[13]。在大于65%之后，施工成本效益會更加顯著。所以在國家發(fā)布的裝配式建筑相關政策中，裝配率可以適當提高。

（4）提高預制構件生產(chǎn)技術。當前構件生產(chǎn)的施工技術及相關的標準還不完善，因此應加強構件的生產(chǎn)技術。一是通過對生產(chǎn)模具的通用性改進，使得模具的周轉次數(shù)、使用率增加；二是設計單位可以將BIM技術運用到預制構件生產(chǎn)過程，實現(xiàn)信息化生產(chǎn)，并對構件拆分方案進行優(yōu)化，從而提高設計效率[14]。

（5）科學管理運輸環(huán)節(jié)。在裝配式建筑成本組成中，運輸部分產(chǎn)生的成本占比近20%，因此控制運輸部分的成本是極其重要的。一是按照構件的體積、質量、數(shù)量等確定運輸方案及車輛。而在構件廠的選擇上，要根據(jù)運輸距離和方便程度選擇；二是通過對預制構件運輸過程的有效管理，減少在運輸過程中產(chǎn)生的成本。如引入物聯(lián)網(wǎng)技術加強信息化管理，增加構件運輸和管理的效率。

（6）提高操作人員的專業(yè)化水平。由于在裝配式建筑施工階段，需要吊裝的預制部件不僅數(shù)量多、難度大，而且對專業(yè)操作人員的要求較高[15]。在施工階段有效控制這兩個影響因素對降低建造成本有著極大的作用，所以應加強產(chǎn)業(yè)工人的技術培訓，并定期組織對施工中遇到的問題及重難點進行學習并總結，以提高工程質量及工作效率，增強工人的綜合能力。

（7）提高施工管理標準化、規(guī)范化。裝配式建筑比傳統(tǒng)建筑施工更需要規(guī)范化的現(xiàn)場管理。在施工階段，施工單位可以利用BIM技術實現(xiàn)信息化管理，實時更新施工進度以確保工期，提前模擬現(xiàn)場施工，提高工作人員對施工過程的了解，以及發(fā)現(xiàn)可能存在的問題。并結合移動互聯(lián)網(wǎng)技術，實時共享、高效傳遞施工現(xiàn)場的信息，降低施工變更的次數(shù)，進一步提高現(xiàn)場施工管理效率，促進裝配式建筑的發(fā)展。

6 結語

在國家推行可持續(xù)發(fā)展、綠色節(jié)能的政策下，裝配式建造方式儼然成為建筑業(yè)發(fā)展的重要方向。但相比于傳統(tǒng)建筑而言，裝配式建筑成本明顯過高，因此分析裝配式建筑成本對其發(fā)展有重要意義。本文通過文獻分析從設計、生產(chǎn)、運輸、施工等4個階段，系統(tǒng)科學地確定16個影響裝配式建筑成本的因素，建立影響因素評價指標體系；以專家訪談法得到的各因素間影響強度數(shù)據(jù)為基礎，利用社會網(wǎng)絡分析法和解釋結構模型法的優(yōu)點，構建SNA-ISM模型綜合分析裝配式建筑建造成本關鍵影響因素及層級關系。分析結果表明預制率和裝配率是最關鍵的根本影響因素，中間層中PC構件的拆分、構件的標準化程度、構件生產(chǎn)效率、以及構件的重復使用率最為關鍵，人材機成本、垂直運輸機械是最重要的直接影響因素。根據(jù)分析結果，提出相應對策及建議，為企業(yè)降低裝配式建筑成本提供了參考依據(jù)，有利于裝配式建筑的發(fā)展。