基于工期和裝配率的裝配式建筑增量成本分析

楊子瑩

華東交通大學土木建筑學院 江西 南昌 330000

采用現澆的方法進行建筑的施工，存在工期長、對環境保護不利、現場施工管理相對混亂等缺點，不符合我國可持續發展、節能環保的要求。裝配式建筑具有施工工期短、現場施工工人少、管理方便等優點，因而在近年發展迅速且具有廣闊的前景。但是裝配式建筑構件生產成本高，這成為了裝配式建筑向工業化發展的最大瓶頸。

1 我國裝配式建筑的發展現狀

裝配式建筑既可降低資源消耗，又能保證產品的質量，既能實現許多不同風格，也會帶來相應的工期效益，從而在控制總成本的前提下，實現綠色低碳的目標[1]。據不完全統計：截至2015年底，全國累計建設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，全國累計建設裝配式建筑的面積約為15 000萬 m2，占新建建筑面積的8.4%；預計2020年底，全國累計建設裝配式建筑面積將達到約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現澆建筑進行造價對比之后得出裝配式建筑普遍存在“快”而“不省”局面的結論。鄭敏麗等[3]在我國混凝土結構裝配式建筑發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成本高時，直接說明裝配式建筑生產成本比現澆建筑生產成本高出300～500元/m2。

2 裝配式建筑較現澆建筑所需要增加的成本

通過工程項目案例分析裝配式建筑和現澆建筑的各項成本，經比較得出兩者差異最大的是構件的成本[5]。沈陽市某公租房工程全部采用裝配式建筑設計。本文以某一棟為例，對土建造價細部展開裝配式建筑設計與現澆設計造價的對比[6]。在假設質量安全等要求和設計標準相同的前提下，裝配式設計和現澆設計2種不同施工方法下施工圖預算造價如表1所示。

表1 裝配式設計與現澆設計造價對比

從表1可知，同一建筑中的裝配式設計比現澆設計的單位造價高出783.94元/m2。其中的分項工程中：土建工程的裝配式設計比現澆設計的單位造價高出811.71元/m2；電氣工程的裝配式設計比現澆設計的單位造價略高，主要表現在前者的工程管線及配電箱較后者多。顯而易見，裝配式設計單位造價與現澆設計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行了分項拆解。

表2 裝配式設計與現澆設計土建工程造價對比

由表2可知，在裝配式設計建造方式下，除預制混凝土（PC）構件制作及安裝外，土建工程的各分項工程的單位造價均比現澆設計建造低。由此可見，PC構件制作及安裝這一分項所增加的造價是裝配式設計建造方式單位造價高于現澆設計建造方式的關鍵因素。上文已經指出裝配式建筑與傳統現澆建筑之間的差異主要是來自構件的成本差異，在此，根據實際工程案例得以證實。此外，裝配式設計建造方式下的土建造價比現澆設計建造方式下的土建造價還多出其他環節的費用，比如PC構件的生產、運輸和安裝等。

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

為進一步探究降低裝配式建筑增量成本的方法，以13組結構形式相同、施工時間和建筑高度相近的裝配式設計建造方式的項目與傳統現澆設計建造方式的項目作為研究樣本。將這13組研究樣本的增量成本、裝配率以及工期效益結合起來建立數學模型，通過數學模型分析影響增量成本的各方面因素，進而更好地將裝配式建筑推向工業化發展。其中選取的13組研究樣本具有5個特點：一是從建筑用途上來看，涵蓋住宅建筑和公用建筑；二是從技術上來看，涵蓋當下主流的技術體系；三是從裝配率來看，涵蓋不同裝配率水平的項目；四是從結構體系上來看，涵蓋框架結構和剪力墻結構等；五是從抗震設防烈度要求來看，涉及不同抗震設防烈度的地區。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據可真實地反映出裝配式建筑的增量成本（表3）。

表3 部分項目建造部分增量成本

結合裝配率與增量成本的對應關系，將其得出的13組數據在Excel中繪制成散點圖，輸出的圖形如圖1所示，并得出兩者之間的關系式[7]。根據輸出結果，當裝配率為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關系

由圖1可知，當裝配率在20%～＜30%時，增量成本處于平穩的態勢；當裝配率在30%～＜60%時，增量成本處于增長的態勢；隨著裝配率達到65%時，增量成本也達到最大值，當裝配率超過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目節省工期。下面我們繼續沿用文中的13組研究數據，并以項目6為例，僅考慮節省的工期所帶來的效益。項目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計算，建設期投資額為4 520萬元，根據工程進度，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。通過調研可知，年利率約14%，節省利息如表4所示。提前回款節省貼現價值如表5所示。

節省利息和貼現總和作為裝配式建造方式的工期效益，項目6工期效益為122.89萬元，折算后為49.23元/m2。其他項目工期效益計算方法與項目6相同，13個項目工期益計算結果如表6所示。

結合裝配率與工期效益之間的對應關系，將其得出的13組數據在Excel中繪制成散點圖，輸出的圖形如圖2所示，并得出兩者之間的關系式。根據輸出結果，當裝配率為x%時，工期效益：f(x)＝－0.003 8x2＋1.326 6x－12.008（其中R2＝0.971）。

表4 利息節省計算

表5 貼現節省計算

表6 部分項目建造部分工期效益統計

圖2 裝配率與工期效益函數關系

3.2 降低裝配式建筑增量成本的方法

3.2.1 提前預售時間

裝配式建筑在各項指標都達標的情況下可以申請提前預售，而住房項目提前預售可大大加快回收資金的速度，從而緩解開發商在建設期的融資壓力。通常大于等于7層的住房項目在預售時，需要完成其層數的67%及以上。目前許多城市紛紛提出激勵政策，裝配式項目只要完成大于1/3以上的樓層時即可預售。所以提前預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，也使各大開發商在進行裝配式建筑項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揮裝配式建筑的優勢，但是裝配率越高，材料的成本也越高。所以，設計階段應選取合理的裝配率。根據本文裝配率與增量成本-工期效益的數據關系（圖3），當裝配率為x%時，得出公式y＝－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）函數關系

4 結語

裝配式建筑的裝配率在30%～65%之間時，結合工期效益和增量成本產生的差量成本隨著裝配率的升高而升高。當裝配率超過65%時，差量成本呈下降狀態。在政府支持等各項舉措大力實施的情形下，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上升[8]。