基于價值工程的裝配式建筑與現澆建筑比較分析

中國五冶集團有限公司 上海 201900

裝配式建筑是將各類通用預制構件（PC）經專有連接技術提升為工廠化生產，現場機械化裝配為主的專用建筑技術體系。與傳統現澆建筑相比，裝配式建筑建造速度快；因所有構件均為工廠制作，精度和質量好；能最大限度地滿足“四節(jié)一環(huán)保”的綠色建筑設計和施工要求。過去我國在工業(yè)建筑中應用較多，近年來開始在民用建筑特別是住宅建筑中推廣采用；隨著我國城市化進程的加快，特別是在政府的大力支持推廣下，裝配式建筑也迎來了新的發(fā)展契機。住房和城鄉(xiāng)建設部《2011～2015年建筑業(yè)、勘察設計咨詢業(yè)技術發(fā)展綱要》中提出“推進結構預制裝配化、建筑配件整體安裝化，減少現場濕作業(yè)，逐步提高住宅產業(yè)化、建筑工業(yè)化比重”的總體規(guī)劃；同時，上海市城鄉(xiāng)建設和管理委員會《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動計劃（2014～2016）》及《關于推進本市裝配式建筑發(fā)展的實施意見》（滬建管聯〔2014〕901號）也明確提出了“裝配式建筑的建筑面積占比，2015年不少于50%；2016年起外環(huán)線以內新建民用建筑應全部采用裝配式建筑、外環(huán)線以外超過50%；2017年起外環(huán)線以外在50%基礎上逐年增加”等具體實施目標和一系列具體鼓勵措施[1,2]。

本文結合上海某住宅小區(qū)單位工程6#樓PC預制外墻板實例，引入價值工程的技術經濟方法，對比現澆建筑分析裝配式建筑的技術優(yōu)勢和成本水平，比較研究二者工程效益的差異，從預制裝配率的角度提出優(yōu)化改進的措施。

1 工程概述

1.1 施工項目背景

本工程為上海某住宅小區(qū)6#樓，為框架剪力墻結構，共計28層，建筑面積為13 440 m2，其中標準層建筑面積為840 m2。工程項目部分采用裝配式建筑方式施工，為內澆外掛體系，除了外墻采用PC預制墻板外，其他部分均同傳統現澆建筑施工方式。PC外墻構件由上海某預制構件廠提供，該構件廠距離本項目大約80 km。

PC外墻板包含PC構件（含夾心保溫板）制作、場外運輸及場內二次倒運、倉儲及現場安裝等工作內容，相對應假設的現澆外墻包含鋼筋混凝土模板、抹灰、墻體保溫等分項工程。根據以上分解內容，完成組價、進行成本分析。

1.2 數據分析及一般假設

假設6#樓采用裝配式方式建造，為內澆外掛體系，除了外墻采用PC墻板外，其他部分與普通現澆住宅完全一樣。裝配式住宅的裝飾裝修成本和安裝成本與普通現澆住宅完全相同，因此，我們只需要將兩者的土建成本進行比較即可。

假定在完成相同工程質量的前提下，以工程項目施工進度為分析研究對象，引入價值工程的方法分析比較裝配式設計下PC外墻板與傳統現澆設計下外墻的施工效用和成本差異。

本文依據該住宅小區(qū)圖紙和投標文件等資料，對該項目裝配式設計的建筑成本進行了大量的數據整理和核算，并對照圖紙對其6#樓現澆設計下的成本進行計算，進而分別計算各自的成本系數。

2 PC外墻板實例分析

價值工程（Value Engineering）是以最低的總費用，可靠地實現產品或作業(yè)的必要功能，著重于功能分析的有組織的活動[3]。價值工程主要思想是通過對選定研究對象的功能及費用分析，提高對象的價值。這里的價值指的是反映獲得效用與費用支出之間的比例，用數學比例式表達這三者的關系是：價值（Value）=功能（Function）/成本（Cost），簡寫為V=F/C。

為簡化計算，本文擬采用04評分法對研究對象的功能進行評分，采用價值系數判別法進行價值工程的分析。價值系數接近于1或者等于1，說明研究對象的功能重要性或者效用水平與所花費成本的比重相適應，分析對象不是改進的對象；反之，價值系數偏離1很多，說明功能效用和成本費用不相匹配，存在很大的改進空間。

1）確定評價對象的功能系數：由工程項目經理部的項目經理、技術負責人、項目副經理、工長、材料員、施工員等6名管理人員按04評分法，分別對施工進度的功能（F1、F2）實施效果進行評分，匯總計算，確定功能指數。計算結果如表1所示。

2）確定評價對象的成本指數：為了簡化計算過程，便于分析比較，我們將各功能對應的綜合單價（元/m3）作為各評價對象的實際成本。各評價對象的成本及成本指數如表2所示。

3）確定價值指數：價值指數=功能指數/成本指數，計算結果如表3所示。

表1 功能指數計算表

表2 成本指數計算表

表3 價值指數計算表

從上表中可以看出：裝配式PC外墻板在功能指數和成本指數的表現方面均顯著大于現澆式外墻結構，而價值指數的表現則完全相反，V1小于1.00，V2則大于1.00。說明相比傳統現澆式設計，盡管裝配式設計PC外墻板在施工進度方面取得了顯著的效果，同時也付出了較高的成本代價，致使施工項目總的價值效用偏低。顯然，這種情況下裝配式施工工藝獲得的功能效用當前還無法匹配由此產生的施工成本，鑒于該項功能的持續(xù)提升已經十分有限，因此，我們把裝配式設計下施工項目的成本優(yōu)化控制、綜合價值水平，作為價值工程的改進目標。

3 PC外墻板方案優(yōu)化改進

3.1 施工工期的對比分析

在采用相同勞動力資源配置的前提下，通過分析上海某住宅標準層各施工工序間的邏輯關系和組織關系，分別編制了現澆設計和裝配式設計2種模式下的施工進度計劃表，分別如表4、表5所示。

表4 施工進度計劃表（現澆設計）

表5 施工進度計劃表（裝配式設計）

從上表中可以看出：裝配式住宅建筑土建施工工期每層比傳統現澆住宅節(jié)約1 d，整個建筑的土建施工工期節(jié)省28 d，說明了裝配式建筑具有施工工期短的特點。

進一步分析本工程，外墻全部采用裝配式PC外墻板，外墻面裝飾裝修分項工程基本隨主體同步完成，排除成品保護，同樣節(jié)省了一部分裝飾施工工期。

3.2 施工成本的分析

建筑安裝工程成本包括構成建筑實體的材料費、人工費、機械設備費、管理費、措施費以及完善建筑功能的設備安裝費用。建筑安裝工程費用的構成如圖1所示。

通過上述分析，裝配式住宅建筑在土建和裝飾施工工期方面均有節(jié)省，根據項目管理理論可知，施工進度和成本費用之間存在一般的負相關制約關系，也即是施工進度在降低成本方面的“溢出效應”。從工程造價的組成來看，工期的縮短，一方面降低了企業(yè)管理費，另一方面也節(jié)約了塔吊、施工升降機及混凝土泵送等機械費和鋼管外腳手架的租賃費。

圖1 建筑安裝工程費用構成示意

如果把這部分額外“溢出”的費用綜合折算扣減，再考慮到利用規(guī)模經濟降低成本的優(yōu)勢，以裝配式建筑PC構件的裝配率為變量，研究改進分析對象的價值效用是十分可行的。

3.3 基于預制裝配率的價值優(yōu)化改進

裝配率是指建筑單體范圍內，預制構件混凝土方量占所使用的所有混凝土方量的比率。裝配率指標反映建筑的工業(yè)化程度，裝配率越高，工業(yè)化程度越高，裝配式建筑的成本越低。

假設2種設計模式下的價值效用水平相等，即V1=V2，F1/C1=F2/C2，則有：

通過調查及查閱文獻資料，了解到在一定范圍內裝配式建筑的成本隨PC構件的裝配率（假設為P）的提高而降低，大致呈現線性的負相關關系；假設這種線性關系的系數為ρ，經過分析和參考相關研究成果[4]，線性比例ρ基本位于區(qū)間[0.3～0.6]中，綜合考慮本工程實例各方面因素，這里設定ρ=0.48。因此，修正后的PC預制外墻板的成本系數C`1=（1-ρP）C1，代入上述公式（1）中，即F1/F2=（1-ρP）C1/C2，則有：

將上文具體參數代入公式（2），求得P=54%，即在裝配率P≥54%的條件下，裝配式建筑的價值效用要高于傳統現澆式建筑，施工項目的綜合效益優(yōu)勢才能逐漸凸顯。

4 結語

當前，無論從技術更新、經濟效益，還是節(jié)能減排、環(huán)境效益來看，我國大力推廣裝配式建筑模式，推進建筑工業(yè)化發(fā)展都是十分必要的，各級地方政府也相繼出臺了一系列文件，采取了很多具體措施來支持這一產業(yè)的發(fā)展。

例如上海市就出臺了包括規(guī)劃獎勵、資金補貼及墻材專項基金減免等各種形式的鼓勵政策，其中資金補貼政策明確提出了“給予建筑節(jié)能專項扶持資金補貼，對符合要求的裝配式住宅項目，預制裝配率達15%及以上，每平方米補貼60元，預制裝配率達25%及以上，每平方米補貼100元”的與裝配率直接掛鉤的資金補貼措施。同時，必須看到的是，政府僅僅靠單純的直接政策補貼是遠遠不夠的，唯有制定更為完善的相關法規(guī)、標準，關注整個房地產業(yè)上下游各相關方的不同利益訴求，培育構造全產業(yè)鏈的建筑工業(yè)化經營模式，最終發(fā)展孕育出足以產生規(guī)模經濟優(yōu)勢的產業(yè)格局，裝配式建筑產業(yè)才能大有作為。

但不能否認的是，我國裝配式建筑行業(yè)目前仍處于摸索發(fā)展階段，受技術、經濟、規(guī)模等方面因素的限制，裝配率較為低下（PC率僅為15%～20%）。目前裝配式建筑普遍存在“快”而“不省”的局面，經過案例實踐，僅建筑安裝工程費用，增量就高達20%～50%[5]。

裝配式建筑目前在西歐、北美、日本的應用已相當廣泛，且裝配率高，達到50%～75%，其成本也得到有效控制。從上述發(fā)達國家住宅產業(yè)化發(fā)展進程和經濟社會效果來看，裝配式建筑住宅成本控制將成為住宅產業(yè)發(fā)展的關鍵。

本文通過對比裝配式建筑與傳統現澆建筑的施工效果和成本差異，并引入價值工程的技術經濟分析方法；對比研究了裝配式建筑的價值效用水平，創(chuàng)造較高的功能效用的同時也帶來了較高的成本費用，總體價值水平偏低；最后定量分析并提出了影響價值效用水平的預制裝配率的閾值概念，滿足這一裝配率的裝配式建筑無疑更具有比較優(yōu)勢。因而，彌補預制裝配率的“短板”對于裝配式建筑產業(yè)的發(fā)展具有重要意義[6-9]。