裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)增量成本控制方法研究

陸 江，任俊博

(浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，杭州 310023)

裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)增量成本控制方法研究

陸 江，任俊博

(浙江科技學(xué)院 土木與建筑工程學(xué)院，杭州 310023)

以已建成的裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)項目的實際建安造價數(shù)據(jù)作為分析基礎(chǔ)，用成本要素法建立數(shù)據(jù)模型，探討現(xiàn)階段其結(jié)構(gòu)較傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的成本增量。通過實際案例對純增量成本中的構(gòu)件成本增量進行重點分析，歸納總結(jié)了增量成本的主要影響要素，并建立了測算模型。以模型計算得出，41%～48.6%預(yù)制率建筑的增量成本為464.41元/m2，進而證明此模型可以對不同預(yù)制率的裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅進行增量成本估算。

裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)；成本增量；成本要素法；構(gòu)件成本

當(dāng)前，建筑工業(yè)化處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵階段，傳統(tǒng)建筑業(yè)的施工方式已經(jīng)不符合建筑工業(yè)化發(fā)展的需要，發(fā)展裝配式建筑將成為建筑工業(yè)化發(fā)展的核心手段。在環(huán)境保護越來越重要的今天，它不僅符合人們?nèi)找嬖鲩L的居住要求，而且能夠滿足“低碳、四節(jié)一環(huán)保”的國家政策。綜觀全國的裝配式建筑發(fā)展，相關(guān)的管理經(jīng)驗及核心技術(shù)仍然主要集中掌握在少數(shù)企業(yè)、少數(shù)專業(yè)人員手中。因此，對沒有做過甚至沒有參與過相關(guān)項目的企業(yè)與技術(shù)人員，在裝配式建筑中會遇到較多的問題，而其中的增量成本則更是被列為當(dāng)下裝配式建筑發(fā)展所需要克服的“三大關(guān)”之一。

中國住宅工業(yè)化發(fā)展的起步階段較國外晚，近年來隨著房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展，經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的部分大型房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)和施工企業(yè)正在進行建筑工業(yè)化的研究與實踐，但是對裝配式建筑的增量成本分析仍然較少。周明慧等[1-4]用定量分析方法對在建或已經(jīng)建成的裝配式住宅項目實際建筑安裝造價數(shù)據(jù)進行分析，并對現(xiàn)階段裝配式住宅和傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅，以及不同類型、不同部位的預(yù)制構(gòu)件之間的成本增量關(guān)系進行探討。王盼盼等[5-8]通過對國內(nèi)外建筑領(lǐng)域成本控制方法的總結(jié)和分析，以案例為載體提出了各自的成本控制方法，并通過案例分析證明了方法的有效性。劉春梅等[9-12]通過對預(yù)制裝配式混凝土建筑各個階段的設(shè)計內(nèi)容和流程的分解，研究其對工程成本變化的影響因素，提出有效的控制措施。上述研究中沒有將多種預(yù)制構(gòu)件造價和預(yù)制率聯(lián)系在一起，也缺少體現(xiàn)預(yù)制構(gòu)件與具體項目造價相關(guān)性及預(yù)制構(gòu)件之間對比的測算模型。目前，建筑行業(yè)內(nèi)對裝配式建筑增量成本研究的方法主要是案例參照法，此種方法需要大量已經(jīng)完工案例的成本數(shù)據(jù)，但是由于可參照的案例少且集中在上海、北京、沈陽等城市的少數(shù)建設(shè)單位，而且工程案例不具有全國的普遍性，參照使用會導(dǎo)致出現(xiàn)增量成本偏差過大、準(zhǔn)確度無法控制等問題。另一個很重要問題是建筑業(yè)發(fā)展的現(xiàn)階段，面對國家層面的強制性推行政策，技術(shù)經(jīng)濟配套標(biāo)準(zhǔn)不完善，裝配式建筑較傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑有相當(dāng)程度的成本增加。對實際案例的研究發(fā)現(xiàn)，增量成本的影響因素主要有設(shè)計費增量、構(gòu)件成本增量、結(jié)構(gòu)增量和措施增量，其中構(gòu)件成本增量所占比例最大，達到65%[1]。綜上所述，本研究結(jié)合傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑和裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、生產(chǎn)及施工的特點，提出以成本要素法建立測算模型來預(yù)測增量成本，并提出推廣裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑的相關(guān)建議。鑒于此，本研究以某裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅為例，即從全部或部分剪力墻采用預(yù)制墻板建造成的裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)住宅實際工程出發(fā)，通過實際數(shù)據(jù)總結(jié)出增量成本影響要素，再通過影響要素來建立數(shù)據(jù)模型，進行增量成本估算。

1 成本要素法模型的建立

成本要素法的基本思路是通過裝配式結(jié)構(gòu)的工程案例總結(jié)出增量成本影響要素，例如設(shè)計費增量、結(jié)構(gòu)增量、措施增量和構(gòu)件成本增量，然后通過成本要素來進行增量成本估算。這種方法具有擺脫依賴于實際工程案例的優(yōu)勢，是一種可以作為行業(yè)通用的估算方法。并且成本要素法充分考慮各種因素對成本的影響，因而預(yù)測原理更符合各個工程項目獨特的基本特征，預(yù)測結(jié)果相對更為準(zhǔn)確。

1.1 設(shè)計費增量、結(jié)構(gòu)增量和措施增量的測算

現(xiàn)階段，國內(nèi)裝配整體式混凝土剪力墻項目成本分為直接成本、間接成本和稅費成本三大類。其中直接成本包括土地成本、開發(fā)前期準(zhǔn)備費、建筑安裝工程費，配套、景觀及管網(wǎng)工程費，它可以直接歸屬到建設(shè)項目的成本；間接成本包括融資利息，咨詢、監(jiān)理等工程管理費，物業(yè)開辦費及營銷建造類成本，它主要指組織執(zhí)行項目階段所發(fā)生的成本；稅費成本指建設(shè)公司的管理費、銷售費及稅收[13]。而本研究的對象是直接成本之中的純增量成本部分，即設(shè)計費增量、構(gòu)件成本增量、結(jié)構(gòu)增量和措施增量四個要素。設(shè)計費指采用裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑在設(shè)計內(nèi)容基礎(chǔ)上，多出的專項設(shè)計工作，即深化設(shè)計。構(gòu)件成本增量指同一個鋼筋混凝土構(gòu)件，分別采取預(yù)制和現(xiàn)澆兩種生產(chǎn)方式時的綜合單價差所導(dǎo)致的成本增量，混凝土構(gòu)件的綜合單價包括鋼筋、混凝土和模板三大工序，以及供應(yīng)和安裝的全部費用。結(jié)構(gòu)增量指在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中由于預(yù)制構(gòu)件會出現(xiàn)構(gòu)件因尺寸、材料用量的增加，預(yù)制構(gòu)件較現(xiàn)澆構(gòu)件多出了生產(chǎn)吊裝、運輸、現(xiàn)場吊裝等新的工序，以及疊合構(gòu)件本身在構(gòu)造上會增加結(jié)構(gòu)厚度產(chǎn)生的增量。措施增量指預(yù)制構(gòu)件從生產(chǎn)廠運輸至施工現(xiàn)場后，直到吊裝完成過程中發(fā)生的較傳統(tǒng)現(xiàn)澆施工方式所增加的額外施工措施費用。其中構(gòu)件差價是影響占比最大的要素，也是本文的重點研究對象。

根據(jù)上海、北京及沈陽等裝配式建筑技術(shù)領(lǐng)先地區(qū)的數(shù)個實際工程和相關(guān)文獻[14]，了解到上述增量在實際項目中的大概情況如下。設(shè)計費增量的市場價格大概為10～20元/m2，但不包括模具設(shè)計費。結(jié)構(gòu)增量成本的范圍為30～80元/m2，由于此種增量成本是和企業(yè)及施工單位的裝配式建筑技術(shù)的成熟程度直接相關(guān)，所以導(dǎo)致此項設(shè)計費離散程度較大。施工措施增量成本的范圍在30～50元/m2，在實際項目中發(fā)現(xiàn)，施工措施費與建筑面積關(guān)系較小，所以建議該增量按施工措施方案進行直接測算。

1.2 構(gòu)件成本增量的測算

通過杭州某一裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)實際項目建立成本數(shù)據(jù)庫，再通過此數(shù)據(jù)庫提取相關(guān)成本增量數(shù)據(jù)預(yù)測另一新建項目工程的增量成本。實際項目在選取的過程中建議選擇與新建項目相似度高的建成項目來建立數(shù)據(jù)庫。實際工程項目為杭州市某保障性住房項目，總建筑面積為21.55萬m2，實際項目增量成本為104.18元/m2、預(yù)制率為65%。該項目為了推進住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，選取了1#、2#、3#三幢樓作為裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅示范樓。三幢樓都為25層高層單元式住宅，采用裝配整體式混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，地上總建筑面積為31 226 m2，設(shè)計層高為2.8 m，建筑總高度為76.600 m。示范樓的預(yù)制構(gòu)件部位為：疊合梁、疊合樓板、預(yù)制墻板、預(yù)制樓梯。房屋外圍剪力墻墻身預(yù)制，并與外墻墻板工廠一體預(yù)制，內(nèi)頁為設(shè)計需要的剪力墻，厚度200 mm，外頁為50 mm厚混凝土外掛板，中間夾50 mm厚保溫材料，內(nèi)外頁間用不導(dǎo)熱的玄武巖連接件連接。疊合現(xiàn)澆樓蓋結(jié)構(gòu)體系采用由疊合梁和疊合樓板組成的水平結(jié)構(gòu)體系，其中疊合樓蓋體系中預(yù)制板為60 mm，現(xiàn)澆層為60 mm，疊合板中的預(yù)制部分是采用帶三角形鋼筋桁架的預(yù)制疊合樓板，在現(xiàn)場疊合樓板、疊合梁吊裝就位后，安裝面筋，隨后整體澆注成形。外墻掛板采用端承上部鉸支約束、兩側(cè)拉結(jié)的方式與主體結(jié)構(gòu)相連接。

上述統(tǒng)計的技術(shù)和經(jīng)濟指標(biāo)隨后分為構(gòu)件制作和施工工序兩個維度：構(gòu)件制作按梁、板、墻等不同構(gòu)件進行拆分；施工工序按鋼筋、模板、混凝土三大工序拆分，再對統(tǒng)計的技術(shù)及經(jīng)濟指標(biāo)進行調(diào)整，最終得到擬建項目所有構(gòu)件的技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟指標(biāo)和立方米綜合單價。表1數(shù)據(jù)是將此裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑套用定額結(jié)合市場價格轉(zhuǎn)化為傳統(tǒng)現(xiàn)澆的建造模式，信息價套用2016年6月份杭州市信息。通過對裝配式整體式建筑與現(xiàn)澆式建筑兩種建造方式的比較，可以找出降低裝配整體式建造成本的技術(shù)措施和有效手段[15]。

表1 現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件成本統(tǒng)計數(shù)據(jù)Table 1 Cost statistics of cast-in-situ structural member

鋼筋混凝土工程根據(jù)《浙江省建筑工程預(yù)算定額(2010版)》中安裝費用,如表2所示。

預(yù)制混凝土構(gòu)件安裝費用根據(jù)2016年實行的《浙江省工業(yè)化建筑工程計價定額》，見表3。

表2 混凝土工程安裝費Table 2 Concrete installation cost 元·m-3

表3 預(yù)制混凝土構(gòu)件安裝費 Table 3 Precast concrete component installation cost 元·m-3

預(yù)制構(gòu)件的供應(yīng)價及安裝價都由供應(yīng)廠商規(guī)定，所以在案例中將此實際項目的廠家預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)價格作為參考單價。預(yù)制構(gòu)件供應(yīng)價格的影響因素有很多，例如：供應(yīng)價對應(yīng)的合同包干范圍、運輸距離、稅票類型、構(gòu)件類型、模具類型和耗用量等。將現(xiàn)澆建筑和裝配式建筑的構(gòu)件單價及安裝費用進行對比，計算其差價，即可得知單一構(gòu)件的單獨預(yù)制時造成的增量成本。實際工程中每一構(gòu)件的預(yù)制貢獻率即一種構(gòu)件對建筑預(yù)制率的貢獻大小如表4所示，并且新建工程中四種構(gòu)件假設(shè)全部采用預(yù)制構(gòu)件的預(yù)制貢獻率也列于表中，從相關(guān)技術(shù)人員了解到每一種構(gòu)件預(yù)制貢獻率分別為：預(yù)制墻板35%～39%，疊合梁8%～10%，疊合板17%～20%，預(yù)制樓梯2%～3%。

表4 構(gòu)件預(yù)制貢獻率Table 4 Component prefabrication contribution rate %

綜上所述，裝配式建筑和現(xiàn)澆建筑項目的總增量費用對比，通過計算公式即裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位面積價格=[混凝土體積×(預(yù)制構(gòu)件費用+預(yù)制混凝土安裝費用)]/建筑總建筑面積，傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件單位面積價格=[混凝土體積×(現(xiàn)澆構(gòu)件費用+現(xiàn)澆混凝土安裝費用)]/建筑總建筑面積計算所得，所得到的計算結(jié)果在表5中詳細列出。從表中可以看出現(xiàn)澆和預(yù)制中每一構(gòu)件的制作和安裝費用疊加可得增量成本及兩種建造方法的每平方米造價。此數(shù)據(jù)庫的預(yù)制率要求是為了滿足《杭州市人民政府辦公廳關(guān)于加快推進新型建筑工業(yè)化的實施意見(杭政辦函〔2015〕161號)》中的相關(guān)內(nèi)容“2015年起建筑單體預(yù)制裝配化率(即墻體、梁柱、樓板、陽臺、樓梯等結(jié)構(gòu)中預(yù)制構(gòu)件所占的比重)應(yīng)不低于15%，2017年起不低于20%，2019年起不低于30%”要求來確定的，以確保數(shù)據(jù)模型可以給杭州擬建項目提供預(yù)制構(gòu)件較大的選擇空間。

表5 預(yù)制構(gòu)件增量成本分析Table 5 Incremental cost analysis of prefabricated components

2 新建項目模型建立

從控制增量成本的角度出發(fā)，根據(jù)設(shè)計方案中新建建筑預(yù)制率的要求(預(yù)制率40%)，從以下幾個方面分析。

2.1 墻

墻體在預(yù)制率要求較低的情況下，外墻使用預(yù)制外墻板、內(nèi)墻使用砌筑做法可以大幅減少建筑的增量成本，并且此種做法可使用施工用途防護網(wǎng)取代傳統(tǒng)建筑外立面綜合腳手架來減少施工技術(shù)措施項目費用。因此，在新建工程中選擇了外墻預(yù)制、內(nèi)墻砌筑的做法。外墻約占墻體混凝土總方量的40%，所以預(yù)制貢獻率和預(yù)制構(gòu)件成本按比例計算分別為14%～15.6%和97.53元/m2，現(xiàn)澆部分成本按60%折算為87.77元/m2,成本總計比墻體全預(yù)制節(jié)省了58.53元/m2。此做法既提高了建筑的預(yù)制率也節(jié)省了構(gòu)件成本及施工技術(shù)措施項目費用。

2.2 樓板、梁

樓板和梁采用疊合做法雖然上半部分還是需要采用現(xiàn)澆混凝土施工，對工期提效沒有貢獻，但是由于預(yù)制梁、板在下側(cè)作為現(xiàn)澆板的底模，故可以省去大部分底模，并且根據(jù)《浙江省工業(yè)化建筑評價導(dǎo)則》的相關(guān)內(nèi)容“疊合構(gòu)件現(xiàn)澆混凝土的體積可按0.5的比例折算進預(yù)制構(gòu)件體積中”，所以疊合梁、樓板較預(yù)制做法有較低的增量成本，并保持了建筑較為可觀的預(yù)制率。因此，新建項目選擇了和實際項目相同的疊合梁和疊合樓板的施工方法，預(yù)制貢獻率分別為8%～10%和17%～20%。

2.3 樓 梯

預(yù)制樓梯雖然造價要較現(xiàn)澆混凝土施工高，但是在安裝過程中可以省去模板的費用，并且迅速安裝完成后可以起到施工通道的作用。鑒于此，新建工程選擇了預(yù)制樓梯，預(yù)制貢獻率為2%～3%，成本為33.29元/m2，雖然較現(xiàn)澆做法成本上有一定幅度提高，但是在模板分項工程、施工技術(shù)措施項目費等成本上有一定的節(jié)省空間，并且具備現(xiàn)澆混凝土施工所不具有的功能性。

2.4 模型建立

根據(jù)上述內(nèi)容可知，結(jié)構(gòu)增量、設(shè)計費增量、措施增量在模型建立的過程中取的都是經(jīng)驗值，此擬建項目上述3個增量取經(jīng)驗值的中間數(shù)，構(gòu)件單價增量取表5的計算結(jié)果，將這些數(shù)據(jù)列入表6。將表4中每一構(gòu)件的預(yù)制貢獻率帶入新建工程中，得出新建項目預(yù)制貢獻率及成本取值，列于表6。將得到的新建項目和現(xiàn)澆做法的構(gòu)件總成本進行對比，得到增量成本。具體計算數(shù)據(jù)如表6所示，最終可得建造成本的增量合計為464.41元/m2，建筑預(yù)制率為41%～48.6%。

表6 預(yù)制率40%建設(shè)增量成本分析Table 6 Incremental cost analysis of construction at prefabrication rate of 40%

3 結(jié) 論

裝配式建筑是建筑工業(yè)化發(fā)展的必然趨勢，然而裝配式建筑造價比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)建筑高，這在一定程度上限制了裝配式建筑的推廣。本研究以杭州市某裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)實際項目為例，建立歷史數(shù)據(jù)庫，總結(jié)出增量成本的影響要素，并通過這些影響要素建立測算模型，可以對不同預(yù)制率的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑進行增量成本估算，進而得出以下結(jié)論：

1)裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑在建設(shè)過程中，增量成本包括設(shè)計費增量、構(gòu)件差價增量、結(jié)構(gòu)增量和措施增量四大要素。其中，措施費增量由于施工措施費與建筑面積關(guān)系較小，建議按施工措施方案進行直接測算。

2)在建筑預(yù)制率要求較低的情況下，建議采用外墻使用預(yù)制外墻板、內(nèi)墻使用砌筑做法，此做法可以較大減少建筑的增量成本，并且可使用2～3層非施工用途防護網(wǎng)取代傳統(tǒng)建筑外立面綜合腳手架來減少施工措施項目費用。樓板建議使用疊合樓板，其較預(yù)制樓板有較低的增量成本，并保持了較為可觀的建筑預(yù)制率。

3)本研究建立的建筑增量成本測算模型，可對預(yù)制率在70%以下的裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)建筑進行較準(zhǔn)確的增量成本預(yù)測，在建筑預(yù)制率為40%時，建筑的增量成本預(yù)測值為464.41元/m2。

[1] 周明慧.裝配式住宅項目設(shè)計階段造價控制方法研究[D].天津:天津大學(xué),2014.

[2] 沈麗娟.降低裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)建造成本的方法[J].建筑施工,2016(7):993.

[3] 李峰,周成功,鄭振鵬.裝配整體式框架-現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2016,46(10):107.

[4] 李麗紅,肖祖海,付欣,等.裝配整體式建筑土建工程成本分析[J].建筑經(jīng)濟,2014,35(11):63.

[5] 王盼盼.高層建筑方案設(shè)計階段的成本控制優(yōu)化方法研究[D].西安:西安科技大學(xué),2010.

[6] 陳加軍.預(yù)制裝配式高層住宅混凝土結(jié)構(gòu)若干關(guān)鍵問題研究[D].青島:青島理工大學(xué),2014.

[7] 張鵬.改進價值工程在房地產(chǎn)設(shè)計階段造價控制中的應(yīng)用[D].武漢:武漢科技大學(xué),2013.

[8] 谷明旺.淺談建筑工業(yè)化技術(shù)與經(jīng)濟性的關(guān)系[J].住宅產(chǎn)業(yè),2013(增刊1):15.

[9] 劉春梅.預(yù)制裝配式混凝土建筑建造成本分析與控制[D].聊城:聊城大學(xué),2016.

[10] 丁嘉卿,胡凱,陳云琪,等.裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)預(yù)制率計算探討[J].建筑結(jié)構(gòu),2016,46(增刊1):628.

[11] 王爽,王春艷.裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑造價對比淺析[J].建筑與預(yù)算,2014(7):26.

[12] 潘雨紅,張珊,孫起,等.預(yù)制混凝土外墻板與傳統(tǒng)砌塊外墻的直接成本對比分析[J].施工技術(shù),2014,43(3):30.

[13] 樊秀民.關(guān)于民用建筑工程開展限額設(shè)計的探討[J].山西建筑,2012(35):256.

[14] 胡衛(wèi)波.裝配式結(jié)構(gòu)增量成本的預(yù)測方法和測算模型[J].工程技術(shù),2017(1):303.

[15] 閆紅纓.預(yù)制裝配式體系建造成本的比較分析[J].住宅產(chǎn)業(yè),2012(7):36.

Studyonincrementalcostcontrollingmethodsofmonolithicprecastshearwallstructure

LU Jiang, REN Junbo

(School of Civil Engineering and Architecture, Zhejiang University of Science and Technology, Hangzhou 310023, Zhejiang, China)

Based on the actual cost data of constructed monolithic precast concrete shear wall structure, a data model is established with the cost element method, exploring the cost increment of the structure at the present stage to the traditional cast-in-situ structure. ,. The study highlights the incremental cost of components in the incremental cost through practical cases, summarizes the main influencing factors of incremental cost and formulates the calculation model. Calculated through the model, the incremental cost is 464.41 yuan /m2for buildings ranging from 41% to 48.6% at prefabrication rates, which proves that this model can be employed to estimate the incremental cost of monolithic precast concrete shear wall structure housing at different prefabrication rates.

monolithic precast concrete shear wall structure; cost increment; cost element method; component cost

F407.9

A

1671-8798(2017)06-0470-06

10.3969/j.issn.1671-8798.2017.06.012

2017-06-19

陸 江(1970— )，男，浙江省杭州人，副教授，博士，主要從事可持續(xù)建筑研究。E-mail: 13858019381@139.com。