高层装配式混凝土建筑技术经济性分析

概述

1.1 预制混凝土技术优点（PCadventage）

“S”（Speedofconstruction）—建造速度“Q”（Quality）—工程质量

“S”（Safety）—现场安全“E”（Envirenmentfriendly）—环境友好“E”（Economic）—经济效益

1.2 预制混凝土技术特点

（1）标准化：预制构件及其连接构造设计的标准化定型，可以最大限度发挥预制技术的经济性要求。

（2）工业化：采用预制工厂节能高效的规模化批量生产方式，是预制构件体现建设速度和效率的关键技术。如果能够有计划长期均衡配置资源进行生产PC构件，是保证质量、减少浪费的最有效手段。


（3）集成化：充分考虑建筑的功能和性能在预制构件中复合或预留，如：外装饰、保温、门窗安装埋件、预留管线、预留插筋、预埋生产、施工安装及装修等埋件，是保证预制构件合理利用的关健技术，也是预制构件深化设计的主要内容。

（4）一体化：从项目策划、规划设计、生产运输、施工安装、设备装修的部品集成等全过程统筹协调各 参与单位的人员分工协作，形成基于PC技术的完整产业链长期合作的一体化运作模式，是PC技术能够长期发展具有生命力的关键。目前万科的工业化模式有此雏形，可以想见一体化推进PC技术发展的管理难度非常大，需要政府和大企业通力合作。


1.3 预制混凝土技术难点


（1）高层建筑抗震连接构造：缺乏PC结构工程师。


（2）PC建筑及构件标准化定型设计：缺乏PC建筑师。


（3）技术工人及专业技术人员培训：缺乏PC专业技术人员。


高层建筑PC应用技术介绍


2.1 PC结构体系分类


（1）K—框架结构，结合隔震、减震技术、PC装配整体式框架目前以日本技术为代表，在高层、超高层建筑中应用比较广泛和成熟，比较适宜采用工业化方式建造。该结构技术在我国的高层建筑中应用还不成熟，理论研究和工程实践还比较缺乏，现阶段实施难 度较大。


（2）J—剪力墙结构，以东欧技术为代表曾在高层建筑中得到广泛应用，但抗震性能方面需要完善提高；目前中国采用预制外墙的装配整体式剪力墙技术为高层住宅的主要实施方案，强调接近现浇结构的抗震设 计方法和装饰、保温一体化预制构件的应用技术。


（3）KJ—框架剪力墙结构，以美国技术为代表，突出预制预应力构件在高层大跨度建筑中应用优势，但在抗震设防烈度较高地区的高层建筑中应用还有许多问题需要研究。


2.2 PC技术系统分级


PC技术系统按设计施工的技术难度可分为高级（A）、中级（B）、普通级（C）等三个级别，一般来说高级、中级、普通级和预制化率有密切关系，按级别高的系统兼容级别低的系统，A级预制率可达到50%～80%，B级预制率可达30%～50%，C级预制率可达10%～30%。但不能按预制化率来分级，主要还是考虑高层建筑的PC技术实施难度作为依据比较合理。


（1）A—主体结构竖向构件采用预制技术：如框架柱、剪力墙等；


（2）B—主体结构水平构件采用预制技术：如叠合梁、叠合板等；


（3）C—非主体结构采用预制技术：如楼梯板、阳台板、外挂板等。


2.3 PC技术实施方案比较（表1）




高层建筑应用PC技术的经济性分析


3.1 影响PC技术在高层建筑中应用经济性的关键因素


目前我国的高层建筑采用PC技术并不普及，即使采用PC方式，也以中级和普通级为主，预制率很低，主要是PC技术目前尚无法满足现行的基于现浇结构编制的标准规范要求；另一方面，现阶段采用高级PC技术系统的实施难度和建造成本都比较高，市场竞争力不够。


（1）PC建筑设计方案与标准化构件定型（技术因素）；


（2）规模化项目的长期均衡生产与施工（管理因素）；


（3）建筑工人的技能和劳动力成本（人工因素）；


（4）机械化制造和施工安装水平（工艺设备因素）；


（5）PC工厂设置（工程配套设施及运输因素）；


（6）其他（环境、工期、税收等因素）。一般混凝土结构工程均按预算定额和工程量清单进行测算主体工程的建安造价，下表对列出的主要组价子项进行对比分析，定性描述采用PC技术的造价的变化模型。鉴于具体工程和地区等因素都不一样，暂设定普通现浇结构的造价基数为100%，两种预制结构中装配整体结构以现浇为主（预制率小于30%），预制装配结构以预制为主（预制率大于60%）。





从表2中可以看出装配整体式结构和预制装配结构的工程造价总体分别增加了7%和15%左右，其中有20%~50%的费用由预制工厂产生，如果能够保证预制工厂长期均衡的规模化生产，有些费用还可以降低，但预制工厂的增值税与建安工程的营业税有重复，且较建安税要高4%~5%左右，该部分不合理费用是制约PC行业发展和竞争力提高的关键因素。


3.2 PC技术、经济及社会效益综合比较（表3）





3.3 现阶段PC技术的经济性控制目标


根据目前各地推行PC工业化预制技术的调查，普遍反映建安造价提高较多，主要因为个案的方案成熟度差、规模小，前期的研究和设施投入较多所致。鉴于目前的PC在各地实施基础较差，样本模型不具有代表性，有必要提出基于目前PC技术应用的经济性评价指标如表4。





设想一下，如果近三年政府公租房采用PC技术建造，A、B、C三个等级的预制率的不同，建安费用分别增加100元/m2、200元/m2、300元/m2，在一定时间段通过标准化建造，实现PC技术的规模经济效益是完全有可能的，这样就可以从根本上解决公租房的建造质量问题。开发商开发的普通住宅如能享受政府的3%面积奖励，也完全可以弥补短期采用PC技术造成的费用增加。


结论


现阶段重点解决PC技术“用得了”的问题，即技术和管理问题；今后相当长的时间要致力于“用得好”这一问题的解决，即质量效益问题。


（1）现阶段我国高层住宅建筑采用PC技术要因地 制宜的推广实施，贯彻从简单到复杂、从低级到高级、从东部发达地区到中西部中心城市的发展路线；


（2）充分挖掘预制叠合构件和非主体结构构件的 优点，高层建筑应坚持采用预制与现浇有机结合的装配整体式结构技术路线；

（3）合理配置资源，建立互利共 赢的长期战略合作关系，不断完善PC建筑的设计、制作、安装等应用技术水平，充分体现采用PC技术的技术经济优势。

注：政府奖励面积按10000~15000元m2的销售价格估算。

从表4中可以看出：在没有考虑预制率参数的条件下，如果政策奖励得以落实，采用PC技术A级系统建造房屋的建安造价增加15%~20%，可以利用各地的工业化优惠奖励政策来实现经济效益平衡，从而达到建设单位的提高质量、节约工期、安全环保等工程控制目标。很显然，如果采用B级或C级系统，预制率相对较低的情况，能够享受面积奖励对建设方就非常有利。