裝配式混凝土結構住宅經濟性研究

徐櫻子　房小小　高新南　楊盛

摘要：近年來，裝配式混凝土結構住宅建筑在國內發展迅猛，而造價相較傳統現澆式普遍居高，因此對其經濟性的研究尤為重要。本文基于價值工程原理，應用模糊層次綜合評價法進行功能分析計算出功能系數，采用工程定額中的投資估算指標進行成本分析計算出成本系數，進而確定出20%-60%預制率下裝配式混凝土結構住宅的價值系數，鎖定出經濟性最優的預制率范圍為40%-50%，這可為當前我國裝配式混凝土結構住宅的預制率設計提供理論依據，有利于推動裝配式混凝土結構建筑的進一步發展。

Abstract： In recent years， prefabricated concrete structure residential buildings have developed rapidly in China， and the cost is generally higher than that of traditional cast-in-situ buildings， so the study of their economics is particularly important. The principle of value engineering is the overall foundation. The fuzzy hierarchical comprehensive evaluation method is used to analyze the performance and calculate the performance coefficients， and the investment estimation index in engineering quota is applied to analyze the cost and calculate the cost coefficients. Thus the value coefficients of the prefabricated concrete structure residential buildings with precast rates of 20%-60% are determined and the range of optimal precast rate with the best economy is finally locked out as 40%-50%. The result provides a theoretical basis for the design of precast rate of the prefabricated concrete structure residential buildings in our country and is conducive to the further development of the prefabricated concrete structure building.

關鍵詞：裝配式混凝土結構住宅;預制率;價值工程;模糊層次綜合評價法;經濟性

Key words： the prefabricated concrete structure residential building;precast rate;value engineering;the fuzzy hierarchical comprehensive evaluation method;economy

中圖分類號：TU-9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）14-0144-04

0? 引言

隨著近年來我國建筑業的蓬勃發展以及相關支持政策的出臺，裝配式建筑在我國廣泛投入使用[1]。然而，規范管理制度與精益技術經驗的缺乏以及高昂建造成本的付出，使裝配式建筑的發展受到了很大的限制[2]。同時受傳統住宅觀的影響使得裝配式建筑的社會接受度較低，市場動力不足，從而反向阻礙了裝配式建筑的普及[3]。因此，合理協調裝配式建筑的使用性能和造價成本以發揮其最優價值，為裝配式建筑的深入發展提供理論支撐，是十分必要的[4]。

國內學者通過比較現澆式和裝配式混凝土結構住宅的成本和經濟效益對裝配式混凝土結構住宅的經濟性做出了諸多研究。李永森、李素芳[5]運用全生命周期理論，得出裝配式混凝土結構住宅的建設成本顯著高于現澆式混凝土結構住宅，但經濟性卻稍遜一籌。王爽、王春艷[6]通過對二者分項工程中土建工程造價的構成進行比較分析，總結出直接工程費是決定裝配式建筑造價的關鍵因素，必須通過削減預制構件的生產成本、運輸成本與安裝成本，方可有效降低裝配式建筑造價，使其建設成本接近于傳統現澆式建筑，甚至更低。卓立安[7]通過對二者功能和造價成本進行比較，利用價值工程原理分析得出，裝配式混凝土結構建筑雖造價相對較高，但其綜合效益與現澆式幾乎持平。

目前裝配式混凝土結構住宅相比于現澆式混凝土結構住宅的造價成本較高，主要有預制混凝土構件的成本過高、裝配式建筑工程的規模過小以及預制混凝土構件的廠商過少導致運輸距離較遠這三個方面的原因[8]。考慮到我國建筑行業的現狀，徹底解決上述問題仍需時間，因此有必要從裝配式建筑自身角度出發進行分析。而預制率是影響裝配式建筑經濟性的重要因素，故本文基于價值工程原理研究不同預制率下裝配式混凝土結構住宅的經濟性，確定出經濟性最優的預制率范圍，使裝配式建筑在當前行業背景下發揮最優的性價比，為研究裝配式混凝土結構住宅的最優價值提供理論依據。

1? 裝配式混凝土結構住宅功能分析

本文在裝配式混凝土結構住宅的功能分析中，引用《裝配式建筑評價標準》（GB/T51129-2017）中規定的預制率定義[9]，并運用模糊層次綜合評價法確定各預制率下裝配式混凝土結構住宅的功能系數。結合國家標準規范，針對其所給出的20%-60%預制率范圍內的裝配式混凝土結構住宅進行研究分析。

1.1 功能評價指標體系

在工程項目建設及使用過程中，裝配式混凝土結構住宅應兼具民用住宅的固有功能和裝配式混凝土結構建筑的特有功能。因此本研究將把裝配式混凝土結構住宅的結構功能、施工功能和環境功能三個方面作為功能分析重點，并從以上三個方面建立功能評價準則層;進一步分析歸納出影響準則層的各個因素，建立功能評價指標層;從而構造出裝配式混凝土結構住宅功能評價指標體系，如圖1所示。

1.2 功能的模糊層次綜合評價

1.2.1 功能指標權重計算

1.2.1.1 功能指標權重問卷調查

采用常用的1-9級標度法，邀請來自設計單位，施工企業和高等院校的47位權威專家進行打分，并結合Delphi法，圍繞專家本身的學術造詣、對指標進行判斷的依據及對每個指標的熟悉程度這三個角度綜合判斷專家權威程度并通過協調系數的顯著性檢驗，問卷回收率達到76.6%，將指標體系中準則層因素和指標層因素的重要程度分別進行兩兩比較，予以賦值。

1.2.1.2 單個專家的判斷矩陣計算

①判斷矩陣構造。

1.2.1.3 群決策計算結果集結

對計算所得的每個專家的權重結果值進行加權算術平均，最終得出裝配式混凝土結構住宅各項功能指標的權重系數如表1所示。

表1中描述了裝配式混凝土結構住宅各項功能指標的權重系數。比較準則層中的3個一級指標可以看出，結構功能的權重系數最大，接近0.5，施工功能權重系數略大于環境功能系數;由準則層下分的指標層中的10個二級指標可以看出，結構安全性、施工工藝、結構適用性、結構耐久性的權重系數均超出平均權重系數，即1/10=0.1，是更能影響裝配式混凝土結構住宅功能的指標。

1.2.2 功能得分計算

①功能指標集構建。

裝配式混凝土結構住宅功能評價體系中的準則層對應的功能指標集記為;指標層對應的功能指標集記為A1={B1，B2，B3}，，A2={B4，B5}，A3={B6，B7，B8，B9，B10}。

②功能評判集構建。

將裝配式混凝土結構住宅等級按照7種不同程度的功能級別{極低，低，較低，一般，較高，高，極高}劃分為7個等級，即L={L1，L2，L3，L5，L6，L7}，分別賦值為{（5，15]，（15，25]，（25，35]，（35，45]，（45，55]，（55，65]，（65，75]}，計算時取區間中值。

③模糊關系矩陣構建。

通過裝配式混凝土結構住宅功能評價問卷調查，共計權威專家回收問卷總數為X，對指標Aj評價為Lj的專家數為Y，則rij=Y/X。向一本高校、施工單位、設計單位及建設單位等從事裝配式建筑行業的75位業內人士分發調查問卷，收集有效問卷份數為66份。對n個因素的m個評價都計算出關系模糊矩陣rij，則所有的rij就可以構造出模糊矩陣R如下式所示：

④多級模糊綜合評價。

采用多級模糊綜合評價方法進行評價，在解決評價體系指標較多、因素間關系復雜時具有顯著優越性[10]。

第一步，將權重集Ai與模糊關系矩陣Ri進行模糊合成，采用矩陣乘法計算得出第一級模糊綜合評判集Mi（i=1，2，3）。

Mi=Ai×Ri

第二步，將第一級模糊綜合評判集Mi所得的評判結果作為第二級的模糊關系矩陣R，再進行第二級模糊綜合評價，得出第二級模糊綜合評判集M。

A=[M1，M2，M3]T

M=A×R

第三步，將功能評判集代入L，綜合得出20%、30%、40%、50%、60%預制率下裝配式混凝土結構住宅的功能得分G。

G=M×LT

各預制率下裝配式混凝土結構住宅的功能得分G計算結果如表2所示。

由表2可知，隨著預制率的升高，裝配式混凝土結構住宅功能得分逐漸升高。預制率為20%、30%、40%的裝配式混凝土結構住宅的功能得分較為接近，均處于功能一般水平，預制率為50%與60%的裝配式混凝土結構住宅的功能得分極為接近，均處于功能較高水平。同時最低預制率與最高預制率下，功能得分值相差不足兩個功能等級，差距較小，且最高預制率下的裝配式混凝土結構住宅功能得分僅達到較高水平。這是由于國內應用技術尚不成熟，市場和管理體系不夠完善，裝配式功能未到達高水準所導致的。

1.3 功能系數計算

參照各預制率下的裝配式混凝土結構住宅功能得分Gi（i=1，2，3，4），功能系數計算方法如下：

由此可得出各預制率下的裝配式混凝土結構住宅功能系數如表3所示。

2? 裝配式混凝土結構住宅成本分析

2.1 建設成本與預制率的關系

本文引用國家住建部頒布的《裝配式建筑工程消耗量定額》（建標【2016】291號）中的裝配式混凝土結構住宅投資估算參考指標分項費用[11]進行不同預制率下的成本分析，該定額將裝配式混凝土結構住宅分為小高層與高層兩種，因參考規范標準中未涉及預制率為30%的具體數據，本文通過線性插值和估算后推算出參考值，經整理后如表4所示。

由表4可知，將裝配式混凝土結構住宅分為小高層和高層兩類，其建設成本估算參考指標包含建安費用、工程建設其他費用及預備費三個方面，其中建安費用占比高達85%，工程建設其他費用占比10%，預備費占比5%。建安費用包含的分項費用最為明確且受預制率影響最大，因此本文分析建安費用與預制率的關系，用估算參考指標進行成本系數計算，如圖2所示（實線為高層，虛線為小高層）。

由圖2可知，無論是小高層還是高層住宅，其預制率與建安費用均近似于正比例關系，且呈上升趨勢。

2.2 成本系數計算

令20%，30%，40%，50%，60%的預制率分別對應的建設投資成本估算參考指標為Hi（元），成本系數計算公式如下：

由此可得出各預制率的裝配式混凝土結構住宅成本系數，如表5所示。

3? 裝配式混凝土結構住宅價值分析

基于上文得出的功能系數Fi和成本系數Ci，可由下式求出價值系數Vi。

由此得出不同預制率下裝配式混凝土結構住宅的價值系數，如表6所示。

進一步可得出價值系數與預制率的關系曲線，如圖3所示。

分析表6數據并結合圖3可以得到以下結論：

①20%-40%預制率下裝配式混凝土結構住宅價值系數小于1，功能現實成本高于功能評價值。

②50%-60%預制率下裝配式混凝土結構住宅價值系數大于1，功能評價值高于功能現實成本，可能不保證其功能需要。

③40%-50%預制率范圍內存在裝配式混凝土結構住宅價值系數等于1，達到功能現實成本與功能評價值相匹配的最理想狀態。

④在給定5種預制率下的裝配式混凝土結構住宅方案中，40%預制率下價值系數與1相差的絕對值為0.0061，50%預制率下與1相差的絕對值為0.0416，40%預制率下絕對值較小，故更傾向于選擇40%預制率下對應的裝配式混凝土結構住宅。

⑤在50%-60%預制率的范圍內，成本系數增量為0.0068，與40%-50%預制率下增量0.0044相差不大，但50%-60%預制率下建筑功能基本全面，可再增加的功能較少，功能系數增量僅為0.0081，遠小于40%-50%預制率下增量0.0166，功能系數增幅減小，價值系數變化呈緩慢趨勢。

4? 結語

本文基于價值工程原理，研究了在20%-60%預制率范圍下，裝配式混凝土結構住宅的經濟性。經研究得出，預制率在40%-50%范圍內時，裝配式混凝土結構住宅價值系數趨近于1，因此，建議40%-50%可作為當前我國裝配式混凝土結構住宅的預制率設計參考范圍，在此范圍內裝配式住宅的功能現實成本與功能評價值能夠達到最理想的匹配狀態。

發展我國裝配式混凝土結構住宅，內在技術尚須提升，造價成本居高不下，無論是在其功能還是成本上都有待改善。故在國家相關政策法規、行業體系及市場環境的不斷完善下，保證合理的預制率范圍，充分利用預制、裝配提供的技術優勢，必將裝配式混凝土結構住宅的進一步發展。

參考文獻：

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[9]GB/T51129-2017，裝配式建筑評價標準[S].

[10]陳穎，莫馥姣，何慶輝.裝配式混凝土高層住宅預制率與成本的關系[J].住宅與房地產，2018（26）：29-32.

[11]TY01-01（01）-2016，裝配式建筑工程消耗量定額[S].