預制裝配式建筑的經(jīng)濟性分析及發(fā)展前景

譚新城

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建筑工程的造價主要由直接工程費和間接工程費、利潤、規(guī)費、稅金等構成，其中直接工程費是構成建筑工程成本的主要部分。現(xiàn)澆建筑工程的直接工程費包括：①直接費（人工費、材料費、施工機械使用費）；②其他直接費；③現(xiàn)場經(jīng)費（臨時設施費、現(xiàn)場管理費）等。預制裝配式建筑工程的直接費主要包括：①預制構件生產(chǎn)費（含材料費、人工費、水電消耗費用、模具費、蒸汽養(yǎng)護費、工廠攤銷費、增值稅等）；②運輸費（含工廠至工地及施工場地內(nèi)二次搬運費）；③安裝費（含構件垂直運輸費、安裝人工費、專用工具攤銷費等）；④措施費（含腳手架、模具費）等。

常規(guī)現(xiàn)澆建筑的費用組成本文不再贅述，下面主要結合預制裝配式建筑的成本組合特點，進行一下詳細的分析。

（1）材料費

預制裝配式建筑由于考慮預制及吊裝要求，措施鋼筋用量較多，構件預埋件設置量大。綜合計算，預制裝配式建筑鋼鋼筋用量略有節(jié)省，鋼材用量有所增加。預制裝配式建筑總鋼材加工能耗節(jié)約優(yōu)勢不明顯。若提高構配件標準化水平和構件廠鋼模板周轉次數(shù)，可有效降低預制裝配式建筑鋼材消耗量。預制裝配式建筑比現(xiàn)澆住宅外墻增加50mm的混凝土保護層，導致預制裝配式建筑單位平方米混凝土用量較現(xiàn)澆住宅高。預制裝配式建筑在生產(chǎn)過程中采用周轉次數(shù)高的鋼模板替代木模板，同時疊合板起到模板作用，較大程度節(jié)約了木模版。如提高構件預制率會更大幅度地節(jié)省木材。預制裝配式建筑采用蒸汽養(yǎng)護，水用量控制嚴謹，比現(xiàn)澆模式節(jié)約水資源。預制裝配式建筑不需要砂漿及粘結材料。若提高外墻預制率，可進一步節(jié)省此類材料用量。預制裝配式建筑夾心保溫材料壽命遠高于現(xiàn)澆住宅；同時，外保溫板材較薄，可有效節(jié)約保溫板用量。

（2）人工費

預制裝配式建筑的人工費主要包括生產(chǎn)環(huán)節(jié)的人工費用，運輸環(huán)節(jié)的人工費用，安裝環(huán)節(jié)的人工費用等等，由于工業(yè)化生產(chǎn)和機械化的施工工藝，對人工工時的需求較傳統(tǒng)建筑有較大的減少。

模具和相關生產(chǎn)設備費是目前制約裝配式建筑經(jīng)濟性的主要障礙之一，由于我國目前的建筑多樣性，裝配式建筑模具的需求量大而且重復率低，致使單位混凝土的造價偏高，同時，預制構件生產(chǎn)線及養(yǎng)護設備一次性投資巨大，生產(chǎn)企業(yè)開工量不足，設備回本壓力致使構件所附著的設備造價也居高不下。

（4）能源消耗

電耗方面，主要在四個方面：

①在場內(nèi)運輸方面，電耗差異最主要來源為運輸工程的塔吊使用。預制裝配式建筑多是大型構件吊裝，而現(xiàn)澆住宅是將鋼筋、混凝土等各類材料分多次吊裝，現(xiàn)澆住宅塔吊用電量偏多。

②在裝修工程方面，預制裝配式建筑預制外墻采用夾心保溫，不需要使用電動吊籃。

③現(xiàn)澆住宅木模板使用量大，加工能耗增加。

圓柱殼在工業(yè)及許多領域都有廣泛的應用，軸壓圓柱殼的屈曲問題一直是殼體穩(wěn)定研究中最為活躍的課題之一[1-2]。Hutchinson、Lockhart、Doo-Sung lee等許多學者[3-13]對圓柱殼屈曲進行了研究。早期的軸壓圓柱殼和均勻外壓薄球殼的試驗臨界壓力，只有經(jīng)典線性理論預值的1/5～1/2，并且試驗結果離散性很大，軸壓屈曲在理論值與試驗之間常常存在一個不被人接受的大“誤差”[14-15]。各國學者進行了大量的研究試圖解釋軸壓圓柱殼試驗值與理論解之間的巨大差異，廣為接受的結論：產(chǎn)生該差異的根本原因在于殼體中存在初始幾何缺陷[1]。

④混凝土工程中預制裝配式建筑混凝土消耗量較大，空壓機振搗器工作量較大，耗電量增加。

所以，現(xiàn)澆住宅比預制裝配住宅耗電量增加較大。

油耗和煤耗方面：

現(xiàn)澆住宅混凝土澆筑使用泵車進行垂直向上澆筑，需要消耗大量柴油。而預制裝配式建筑現(xiàn)場吊裝主要是消耗電能。預制裝配式建筑預制構件蒸汽養(yǎng)護中鍋爐運行消耗煤，現(xiàn)澆住宅采用自來水養(yǎng)護，不消耗煤。從資源消耗水平上看，預制裝配式建筑的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在砂漿、木材、保溫板及其他材料用量上，而在鋼材、混凝土等主材消耗方面相比現(xiàn)澆住宅尚無優(yōu)勢。從能源消耗和廢棄物產(chǎn)生量方面看，預制裝配式建筑較現(xiàn)澆住宅具有明顯優(yōu)勢。

有研究人員對傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑和預制裝配式建筑的各項成本進行了逐項比對，基本上印證了上述觀點，現(xiàn)摘錄如表1。

表1

由此并結合國內(nèi)其它項目的統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出，采用不同結構體系及相同結構體系不同預制裝配率，裝配式建筑造價有150～350元/m2的增加，即7～20%的增幅，且預制率的提高與建安成本沒有必然增加的影響關系，另外當預制裝配率提高10%，工期縮短約5～10%。

盡管從目前靜態(tài)分析看來，預制裝配式建筑的單純經(jīng)濟性尚有一些欠缺，但預制裝配式建筑的環(huán)境及資源友好性是不容懷疑的，預制裝配式建筑在對資源的消耗減少的同時對環(huán)境的影響也大幅降低，根據(jù)國內(nèi)不同研究報告的統(tǒng)計，工業(yè)化住宅建造過程產(chǎn)生的建筑垃圾為傳統(tǒng)住宅建造方式的30%；產(chǎn)生的空氣粉塵等污染為傳統(tǒng)建筑的20%，預制裝配式建筑工地的噪音低15dB；預制裝配式建筑的隔音效果優(yōu)于傳統(tǒng)住宅，受外界噪音干擾平均低8dB。在能耗方面，預制裝配式建筑建造過程節(jié)約能源約15%，使用過程中節(jié)約能源約25～35%；在水資源方面，工業(yè)化住宅建造過程節(jié)約水資源36%以上。

另外，從動態(tài)的角度看，我國已進入老齡化社會，適齡產(chǎn)業(yè)工人的數(shù)量正在減少，人力成本的增加趨勢和速度越來越明顯，預制裝配式建筑對人力的依賴程度小，人工成本占比低，在今后此項特點對于降低預制裝配式建筑的綜合成本貢獻力度會越來越突出。

同時，預制裝配式建筑還要積極探索技術進步，對占造價較大的連接構件、預埋件進行經(jīng)濟性優(yōu)化，降低套筒等預埋鋼結構的造價。另外，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，采用無損連接（磁性）裝置固定邊模流水加工模板平臺，形成流水生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率、延長平臺壽命，降低模具攤銷成本，降低預制構件生產(chǎn)成本；加大預制構件工藝研究，提高構件的綜合性能如保溫、防水、裝飾等性能，提高施工現(xiàn)場安裝效率，節(jié)約安裝費用；

通過預制裝配式建筑模式，將現(xiàn)場施工工人轉變?yōu)榻ㄖI(yè)產(chǎn)業(yè)工人，改善了工作環(huán)境、提高了勞動生產(chǎn)率、降低了勞動風險、提高了施工安全性；建筑工業(yè)化的技術進步將大量減少勞動力強度，將建筑企業(yè)從勞動密集型企業(yè)轉變?yōu)榧夹g密集型企業(yè)，將粗放型管理轉變?yōu)榧s型管理。建筑工業(yè)化技術推動工業(yè)化建筑標準制定和健康發(fā)展，提高建筑經(jīng)濟性能，可以從一開始就防止工業(yè)化過程中的低價劣質產(chǎn)品出現(xiàn)，防止資源掠奪、淘汰落后技術，因此倡導建筑工業(yè)化技術進步十分必要。

發(fā)展建議：

（1）通過規(guī)模化發(fā)揮預制裝配式建筑的節(jié)能效益

從測評和各地已完成的預制裝配式建筑項目的建造和運行情況看，預制裝配式建筑的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益正在逐漸體現(xiàn)，但由于前文所列預制裝配式建筑在靜態(tài)經(jīng)濟性和生產(chǎn)能力上的短板，目前我國預制裝配式建筑面積總量還比較小，預制裝配式建筑應成片開發(fā)，形成規(guī)模，才能充分體現(xiàn)預制裝配式建筑的節(jié)能減排效益。

（2）預制裝配式建筑的標準化研究

預制裝配式建筑規(guī)模化建設的前提是標準化，應從設計階段就綜合考慮標準化、集成化和集約化理念，引導疊合樓板、內(nèi)外墻板、樓梯板、陽臺板等預制構配件的標準化設計、系列化開發(fā)、規(guī)模化生產(chǎn)，促進預制裝配式建筑項目建設工期縮短、成本降低以及運營管理效率提高，確保節(jié)能減排綜合效益。

（3）改革現(xiàn)行工程建設管理制度和模式

從管理角度而言，應盡快對與預制裝配式建筑建設模式相配套的部品生產(chǎn)、工程計價、招標投標、開工許可、工程監(jiān)理、工程驗收等環(huán)節(jié)進行制度探索，完善不同建造施工環(huán)節(jié)順暢連接，減少現(xiàn)場工作量。

（4）培養(yǎng)專業(yè)的預制裝配式建筑的施工隊伍

目前掌握預制裝配式建筑設計、施工、管理能力的專業(yè)人員還比較缺乏，應注重能力建設，通過完善職業(yè)教育、加強人員培訓等多種形式培養(yǎng)熟練的預制裝配式施工隊伍，達到提升效率、節(jié)約工期、減少時間成本的目的。

預制裝配式建筑是建筑工業(yè)化的主要發(fā)展方向，它所帶來的標準化生產(chǎn)、建筑品質提升、資源的節(jié)能保護和環(huán)境的友好將會大大的改變傳統(tǒng)建筑業(yè)的面貌，盡管現(xiàn)在還有這樣那樣的缺陷和問題，但這條發(fā)展的道路不應懷疑，應該持續(xù)前行。