装配式建筑的造价构成分析与探讨

引 言      

     

装配式建筑是用预制部品部件在工地装配而成的建筑。随着我国社会经济的发展，绿色、节能、可持续发展的观念已经深入人心，传统现浇建筑与发展绿色建筑相关要求以及先进建造方式相比还有很大差距，以工业化、集成化、现代化为代表的装配式建筑是必然的发展方向。

2020年，全国建筑业总产值达26.39万亿元，实现增加值7.2万亿元，占国内生产总值比重达到7.1%，建筑业作为国民经济支柱产业的作用不断增强[2]。但传统建筑粗放式管理、高排放、高耗能不能满足社会发展需要，大力推广装配式建筑不仅符合政策要求更是促进建筑业产业升级的重要助力。《“十四五”建筑业发展规划》中指出：“装配式建筑占新建建筑的比例达到30%以上”。国家在政策上制定了装配式建筑的发展目标。同时，各级地方政府因地制宜在国家政策的基础上出台了一系列符合当地装配式建筑发展的政策，在各省、市以示范城市、示范区为出发点探索装配式建筑在建立技术标准、产业基地、价格体系等方面的前进方向。然而，装配式建筑的发展始终无法逾越“成本”因素[1]。本文将以一个标准户型装配式建筑为对象，通过分析预制构件与对应现浇构件的成本差异，结合敏感性分析相关原理，揭示成本对不同预制构件体积比例变动的敏感程度，对不同的预制方案进行分类，从而对不同方案下成本变动趋势进行研究。

案例情况

1.1 工程概况

本工程的研究对象为某地块的单体建筑，标准层建筑平面图如图1所示，总建筑面积117317.54m2,地下室建筑面积29857m2,转换层及以下建筑面积19198.84m2,装配式主楼建筑面积68261.7m2。转换层以下为现浇钢筋混凝土剪力墙结构,以上部分为装配整体式钢筋混凝土剪力墙结构，设计基本地震加速度为0.1g，抗震设防烈度为7度。

图1 标准层平面图

1.2 装配率计算方法

2017年，经国家批准，《装配式建筑评价标准》取代《工业化建筑评价标准》成为新的国家标准，预制率的概念渐渐消失，装配率成为评价装配式建筑工业化程度的重要标准。在国家标准的基础上各地政府部门制定了装配式建筑装配率计算细则，2020年9月22日四川省发布《四川省装配式建筑装配率计算细则》，进一步细化了装配率的计算方法。

四川计算细则中装配率可按以下方法计算：

式中：P──单体建筑装配率；

Q1──标准化指标实际得分值；

Q2──主体结构系统指标实际得分值；

Q3──外围护系统指标实际得分值；

Q4──内装系统指标实际得分值；

Q5──管线系统指标实际得分值；

由于单体建筑主体结构、外围护系统、内装系统、管线系统相应部品部件的应用比例计算复杂，且本次研究对象为混凝土结构，故此次分析以预制构件体积与全部混凝土体积之比——体积占有率代替应用比例研究其对成本的影响，体积占有率计算结果见表1。

以预制剪力墙外墙为例，预制剪力墙的应用比例 ──各楼层预制剪力墙的墙体面积之和；Aw──各楼层全部剪力墙的墙体总面积，在墙体厚度一定时体积越大预制剪力墙面积越大，预制剪力墙的应用比例就越大。而预制构件的应用比例与装配率成正相关，故在一定程度上反映出预制构件体积占比越大装配率越高。

表中可以看出本项目装配率的贡献程度 预制外墙>预制内隔墙>预制叠合楼板>叠合梁>预制楼梯。

1.3 成本计算

预制构件、现浇构件综合单价由人工费、材料费、机械费、管理费、利润组成，具体数据来源于实际清单，总成本不包含模板、脚手架、构件吊装等措施成本和间接成本。由预制构件的材料用量和综合单价计算出实际成本，根据预制构件含钢量求出在现浇方式下所需钢筋用量，综合现浇构件砼、钢筋计算实际成本，运用加权平均法将得出的现浇构件单价与预制构件单价对比，最终得到预制构件与现浇构件每平方米造价成本差异，计算结果见表2所示。

成本分析

2.1 预制构件对成本的影响

将构件按不同的组合方式分为7种方案：

方案A不使用预制构件，全部使用传统现浇与砌筑方式建造；

方案B全部使用水平预制构件即预制叠合楼板、预制叠合梁、预制楼梯；

方案C在方案B的基础上新增预制外墙；

方案D在方案C的基础上新增预制外角模；

方案E在方案D的基础上新增预制内隔墙；

方案F在方案E的基础上新增预制外挂板；

方案G在方案F的基础上新增预制空调板、飘窗板。

方案A～G为预制与现浇两种方式下成本差逐渐增加的预制构件组合方案，不同方案下构件体积占有率与成本差见表3所示。对比传统现浇方式（方案A），随着成本差增加，体积占有率上升程度见折线图2所示。

随着建造成本的增加，预制构件体积总体保持增长趋势，a～b段只含有叠合板、叠合梁、预制楼梯等水平构件，在增加预制成本的同时体积占比有较大的增加；b～c段成本增加得最多且相应的预制构件体积也增加得最多，斜率 排名第三，仅次于 c～d线段最平缓斜率最小；d～e段成本增加较少预制构件体积增加较多，线段最陡，斜率 最大；e～f、f～g段预制构件体积应用较少，不是影响成本的主要因素。折线图中 排名靠前，说明采用方案B时，能以较低的成本提升建筑装配率，方案E、方案C，分别在方案D、方案B的基础上分别增加了预制内墙、预制外墙，两者对提升建筑装配率的作用均较大，但新增预制内墙的折线斜率大于预制外墙，故在同等情况下预制内墙具有更高的性价比。

2.2 组合预制方案对成本的影响

将预制方案分为三类，方案A只含预制剪力墙外墙，方案B只含预制剪力墙内墙，方案C既含预制剪力墙外墙又含预制剪力墙内墙，不同预制构件组合方案见表4所示。

由表4可以看出，方案A中预制构件体积占有率均大于25%，方案B中个别组合方案体积占有率达不到25%，方案C中预制构件体积占有率均大于48%。方案A、方案B中各预制构件组合方案体积占有率相差不大，但各组合方式中方案A的成本是对应方案B成本的两倍左右，说明在使用其他相同类型预制构件的情况下，同体积预制内墙比预制外墙具有更高的经济效益。将表格绘制成散点图如图3所示。

散点图中三种方案分布情况为：方案A高于方案C，方案C略高于方案B。由此可以看出随着预制构件体积的增加，建造成本总体呈上升趋势。但各点位呈现波浪形起伏变化，说明成本与预制构件体积占有率并不是成正比，这是由于不同预制构件单方成本差异导致的。在相同成本的情况下，方案B、C中预制构件体积占有率较大，故提升装配率的作用更明显，应优先选用。在相同预制构件体积占有率的情况下，方案A成本最大，方案C次之，方案B成本最低，说明在预制构件体积一定时，选用预制内墙比预制外墙经济效益好[5]。但方案A、方案B中预制构件体积占有率上限在50%左右，若要进一步提高装配式建筑装配率，应选择方案C即预制内墙和预制外墙相结合的方案。

将不同预制构件组合方案的单方成本差值除以体积占有率得到如下图（图4）折线图。折线图反映的是每1%预制构件体积占有率对应的单方成本，不同方案下折线图最低点对应的预制构件组合即为此方案下的最优组合。

折线图中已标记出各方案下单方成本差值与体积占有率比值较低的点，方案A中的三个点从左到右分别是在含有三种、四种、五种预制构件组合情况下折线图的最低点，三个点对应的预制构件组合方式为1+3+7、1+3+6+7、1+3+6+7+8（预制外墙+预制叠合楼板+预制楼梯、预制外墙+预制叠合楼板+预制叠合梁+预制楼梯、预制外墙+预制叠合楼板+预制叠合梁+预制楼梯+预制空调板、飘窗板）。 

在方案A的前提下，将预制外墙改为预制内墙得到图4中方案B中的三个点，即3.75、4.16、4.37。这三点在方案B中并不是折线图的最低点，3.75对应的预制构件组合方式2+3+7在所有含有三种预制构件组合方式中排第五，4.16、4.37对应的组合方式2+3+6+7、2+3+6+7+8在所有含有四种、五种预制构件组合方式中分别排第三、第一。

同理，方案C中既含有预制外墙又含预制内墙的组合方式1+2+3+7、1+2+3+6+7、1+2+3+6+7+8在同类组合方式中排名在前二以内。综上可知，在A、B、C三种方案中，预制叠合楼板、预制叠合梁、预制楼梯组合使用时每1%体积的单方成本均较低，合理使用可在较低建造成本的情况下提高装配率[3]。

2.3 单因素敏感性分析

建造成本增加幅度与预制构件类别、体积含量有着密不可分的联系，随着体积的等幅增加，不同预制构件对建造成本的增幅不尽相同。在各个项目中，将使用的预制构件类别称为不确定性因素。敏感性分析是研究这些不确定性因素体积发生ΔF变化时，相应的评价指标的变化率。将预制内墙在体积占有率22.76%时的单方成本差值52.73元/m2作为评价各预制构件在不同体积占有率时成本波动情况的基准值，在基准单方成本差值时，不同预制构件基准体积占有率如下表（表5）所示。计算出各预制构件在体积占有率为25%、50%时的单方成本差值，分析计算出预制构件体积每增加1%时，单方成本差值与基准值相比的增长幅度。建造成本对于各预制构件体积占有率的敏感程度如下表（表6）所示。   

从单因素敏感性分析表中可以看出，预制内墙体积每增长1%，预制内墙单方成本在基准值的基础上仅增长4.39%，增长率最低；相反，预制外角模增长率最高，达到了25.40%。从总建造成本角度看，预制内墙、预制叠合板、预制楼梯、预制叠合梁对建造成本影响相对较小，建造成本对其敏感程度小；而预制外角模、预制空调板、飘窗板、预制外挂板、预制外墙对建造成本影响相对较大，建造成本对其敏感程度高。

从经济的角度看，各预制构件 经济效益依次为预制内隔墙>预制叠合楼板>预制楼梯>预制叠合梁>预制外墙>预制外挂板>预制空调板、飘窗板>预制外角模。

结语

装配式建筑是绿色、节能、可持续发展理念驱动下新的建造方式，是未来建筑业发展的必然趋势[4]。本文通过对一个标准户型装配式建筑预制构件体积占有率和预制构件与对应现浇构件单方成本差异测算，对各类预制构件对建造成本的影响程度进行分析，通过图表分析不同预制构件组合方案下预制率与建造成本的关系，找出装配式建筑中性价比最高的预制构件组合方式。

对建造成本控制较严格时，大规模使用预制内墙能发挥其经济优势，通过增加相同的建造成本预制内墙提升建筑装配率的效果最好。 其次，预制叠合楼板、预制叠合梁、预制楼梯等水平预制构件也具有较高的性价比，从经济的角度考虑，应优先选用。但是，含有预制内墙的装配方案整体装配率较低，若要进一步提高建筑装配率，应选用预制内墙与预制外墙相结合的方案。