嚴寒地區(qū)推廣住宅產(chǎn)業(yè)化全壽命周期優(yōu)勢分析

董仲英 鐘春玲

(1:吉林建筑大學 土木工程學院,長春 130118; 2:長春科技學院 土木工程學院,長春 130600)

住宅產(chǎn)業(yè)化是指在房屋建造的過程中通過標準化設計、部件的工廠化生產(chǎn)、裝配式的施工以及全過程的現(xiàn)代化和信息化管理，實現(xiàn)建筑工程的效率、效益和質量的全面提高；是以節(jié)約材料和能源使用、減少對周邊環(huán)境污染的綠色發(fā)展方式為基本理念，初期以住宅作為主要推廣對象，以形成完整的一體化產(chǎn)業(yè)鏈為最終目標，進而實現(xiàn)社會化生產(chǎn)[1].但隨著建筑產(chǎn)業(yè)精度提高,環(huán)保和節(jié)約資源日益成為全球關注的熱點，傳統(tǒng)施工方式的不足愈加凸顯.本文從全壽命周期對住宅產(chǎn)業(yè)化成本進行探討.

1 嚴寒地區(qū)推廣住宅產(chǎn)業(yè)化的主要優(yōu)勢分析

1.1 嚴寒地區(qū)氣候特點及對建筑工程的影響

嚴寒地區(qū)最為明顯的自然環(huán)境特征是冬季寒冷漫長，氣溫低下,日照時間短,受西北冷空氣流的影響，并伴有降雪，夏季短暫而溫暖,年氣溫差特別大,因蒸發(fā)微弱,相對濕度較高.這種極端性和特殊性氣候,對施工過程造成了很大影響.采用何種對策減少氣候對施工的影響具有現(xiàn)實意義，需結合氣候條件推廣使用新技術、新材料、新設備和新工藝,有效提高建筑綜合性能,降低經(jīng)濟成本,提高環(huán)境效益.

1.2 嚴寒地區(qū)推廣住宅產(chǎn)業(yè)化的主要優(yōu)勢

住宅產(chǎn)業(yè)化作為一種新型的建造方式,在提升住宅質量與品質的同時,以節(jié)能、環(huán)保和資源的有效利用為特色,有效地提高了嚴寒地區(qū)住宅的綜合性能.

(1) 建筑全壽命周期的成本有效降低. 雖然采用產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式建筑的施工費用會有所增加，但同等裝修程度下，產(chǎn)業(yè)化住宅的裝修費用會降低.在建筑的使用過程中,能源消耗成本降低，產(chǎn)業(yè)化住宅在使用期末殘值率可達30%左右[2].所以就整個壽命期而言,產(chǎn)業(yè)化住宅的成本有效降低.

(2) 縮短工期. 嚴寒地區(qū)受氣溫影響,每年11月到次年4月無法施工,而產(chǎn)業(yè)化住宅其預制構件可室內完成，受氣候環(huán)境影響小，可根據(jù)施工進度提前預制所需構件，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式最少可縮短工期1/3[3].

(3) 有效提高環(huán)境效益. 實施住宅產(chǎn)業(yè)化能有效達到節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)能的目的,還能減少施工過程中的固體垃圾、廢水和有害氣體的排放,減少現(xiàn)場施工帶來的噪聲污染，對保護環(huán)境和生態(tài)效益十分有利.

(4) 有效提高建筑產(chǎn)品性能. 在工業(yè)建筑生產(chǎn)中，新技術、新材料、新設備和新工藝大量應用，使建筑保溫、隔熱、隔音、防水、抗震、耐火、抗?jié)B等性能大大改善,有效提高了建筑的舒適性、健康性和安全性.

2 產(chǎn)業(yè)化住宅與傳統(tǒng)現(xiàn)澆式住宅建設期成本費用比較分析

2.1 設計階段

傳統(tǒng)裝配式結構設計是以現(xiàn)澆結構的設計方法為依據(jù)，設計時先按現(xiàn)澆結構分析,再拆分構件，由此產(chǎn)生了預制構件的單獨設計費用，故整體設計費用會有所增加.隨著BIM技術的廣泛應用，產(chǎn)業(yè)化住宅從整體設計到預制構件拆分設計的思路將被改為以預制構件庫為核心，實行由構件到結構整體的面向對象的設計過程.在進行裝配式結構設計時，預制構件庫中已有相應的預制構件可供選擇，減少設計過程中的構件設計，節(jié)省了設計的人工成本和時間成本，且不用考慮每個構件的最優(yōu)造價，從總體上達到降低造價的目的[4].

圖1 不同裝配率下建安費用(元/cm2)Fig.1 Construction and installation cost of different ratio of assembly

2.2 施工階段

產(chǎn)業(yè)化住宅施工階段成本的增加主要體現(xiàn)在預制構件成本費上.其中,模具攤銷費和稅金是造成預制構件成本提高的主要原因，降低這一部分費用的有效途徑就是進行規(guī)模化生產(chǎn),提高模具利用率,降低攤銷費用；在機械使用費方面，產(chǎn)業(yè)化住宅的塔吊使用費比傳統(tǒng)建筑高，但其混凝土現(xiàn)場澆筑量比傳統(tǒng)施工方式小，且產(chǎn)業(yè)化住宅工期短，所以在混凝土澆筑和大型機械使用費方面較低，總體費用有所降低；在人工費與管理費用方面，由于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式將部分現(xiàn)場濕作業(yè)轉移到工廠進行，所以與傳統(tǒng)建造方式相比人工費與管理費有很大減少.由于產(chǎn)業(yè)化住宅和傳統(tǒng)住宅工期不同，付款和收款的節(jié)奏也不同.產(chǎn)業(yè)化施工可以提早銷售資金的回籠,加快資金周轉速度，提高企業(yè)的資金利潤率，且由于產(chǎn)業(yè)化施工工期較短，所以支付資金的速度也比傳統(tǒng)施工方法快，可減少預付資金的供應.

以混凝土高層住宅為例，現(xiàn)澆式的綜合造價為1 500元/m2～1 800元/m2,圖中取其中值1 650元/m2,根據(jù)不同裝配率下建安費用[5]見圖1.從圖1中可以看出，產(chǎn)業(yè)化住宅的建安單價普遍高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆式住宅,并且隨著裝配率的不斷提高,建安費用的綜合單價逐漸增加.

以混凝土高層住宅為例,在傳統(tǒng)現(xiàn)澆式住宅中,人工費約占總成本的20%～25%,材料費(包括模板費)占60%～70%,機械費占3%～5%.表1中均取其中值,給出了根據(jù)不同裝配率下構成建設成本各主要費用在總成本中所占比重[5].

從表1數(shù)據(jù)看出,隨著裝配率的不斷提高，人工費和機械費所占比重逐漸減小，而材料費所占比重不斷提高.引起材料費用比重提高的主要原因是在構件生產(chǎn)過程中，由于用到模具和模臺等導致固定成本增加，因此，降低產(chǎn)業(yè)化住宅施工成本的有效途徑是進行規(guī)模化生產(chǎn)，提高模具、模臺等的有效利用率.綜上所述，不同裝配率下產(chǎn)業(yè)化住宅的平均建安成本要比傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑高出20%，其最主要因素為產(chǎn)業(yè)化住宅預制構配件的生產(chǎn)、運輸以及安裝費用的增加.實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟是降低成本增加效益的根本途徑，也是住宅產(chǎn)業(yè)化的基本優(yōu)勢[6].

表1 構成建設成本的主要費用在不同裝配率情況下所占總成本的比重Table 1 The proportion of major expenses to different ratio of assembly

3 全壽命周期視角下的優(yōu)勢分析

3.1 成本優(yōu)勢分析

建筑全壽命周期成本是指建筑物在其實體形成后以及將來使用運行過程中發(fā)生的成本總和.根據(jù)建筑物的階段性，建筑物的全壽命周期成本可以劃分為建造成本和使用、維修成本兩部分.建造成本主要包括構成建筑實體的材料費、建筑施工的人工費和機械設備使用費、建筑施工的管理費、方便施工的相關措施費以及為完善建筑功能安裝的配套設備及其安裝費用；使用、維修成本主要包括能源的消耗費、建筑結構和實體維護更新費、設備維修費、大修費用等[7].

產(chǎn)業(yè)化住宅在全壽命周期內的成本是體現(xiàn)其經(jīng)濟效益是否具有可持續(xù)發(fā)展性的一個重要方面.根據(jù)萬科產(chǎn)業(yè)化數(shù)據(jù)(見表2[7]),對傳統(tǒng)住宅進行產(chǎn)業(yè)化假設,并對產(chǎn)業(yè)化住宅成本與傳統(tǒng)住宅成本進行了對比.

表2 萬科產(chǎn)業(yè)化成本增長率Table 2 The growth rate of cost of Vanke

案例：某住宅項目位于長春市農安縣長農街以東，新陽街以西，興政路以北,規(guī)劃總建筑面積123 149.08m2，其住宅面積94 337.64m2，共15棟(6棟多層洋房，9棟小高層).現(xiàn)取小高層中某戶型為例(見表3).

表3 某住宅案例Table 3 The case of housing

根據(jù)萬科產(chǎn)業(yè)化數(shù)據(jù)，得到該案例的產(chǎn)業(yè)化住宅成本(見表4，表5).

考慮資金的時間價值,建筑的全壽命周期成本的數(shù)學模型可建立為:

式中，LCC為住宅的全生命周期成本；Cit為第t年的住宅建造成本；Cut為第t的住宅能耗成本；Crt為第t年的住宅運行管理成本；n為住宅生命周期；i為折現(xiàn)率.

表4 產(chǎn)業(yè)化住宅建造成本比較Table 4 The comparison of construction cost

表5 產(chǎn)業(yè)化住宅使用成本比較Table 5 The comparison of use cost

在同等裝修程度下,產(chǎn)業(yè)化住宅的內裝費用比傳統(tǒng)住宅平均節(jié)約220元/m2[3].產(chǎn)業(yè)化住宅的殘值率約為30%,現(xiàn)澆式住宅的殘值率為0[2].經(jīng)計算,得到產(chǎn)業(yè)化住宅與傳統(tǒng)住宅各階段成本比較(見表6).

表6 產(chǎn)業(yè)化住宅與傳統(tǒng)住宅各階段成本對比Table 6 The comparison of cost for two ways of construction

由案例分析得出,在假定社會折現(xiàn)率的情況下,在建造成本中,產(chǎn)業(yè)化住宅比傳統(tǒng)住宅增加了16%；在使用、維修成本中,產(chǎn)業(yè)化住宅比傳統(tǒng)住宅降低了28%；住宅大修費用產(chǎn)業(yè)化住宅比傳統(tǒng)住宅降低了25%.對于住宅的全壽命周期,產(chǎn)業(yè)化住宅的全壽命周期成本比傳統(tǒng)住宅的全壽命周期成本下降了近一個百分點.產(chǎn)業(yè)化在前期投入階段要高于傳統(tǒng)住宅，當進入使用階段,產(chǎn)業(yè)化住宅在使用、維修成本中會低于傳統(tǒng)住宅,隨著時間的推移,產(chǎn)業(yè)化住宅與傳統(tǒng)住宅的全壽命周期成本差距會逐漸縮小,最終產(chǎn)業(yè)化住宅的總成本將會低于傳統(tǒng)住宅，并且隨著裝配式構件的工廠規(guī)?；a(chǎn),產(chǎn)業(yè)化住宅的成本優(yōu)勢將會越來越明顯.

3.2 住宅產(chǎn)業(yè)化的環(huán)境效益分析

實施住宅產(chǎn)業(yè)化能有效達到節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水、節(jié)能的目的,還能減少施工過程中的固體垃圾、廢水和有害氣體的排放，減少現(xiàn)場施工帶來的噪聲污染，有利于“四節(jié)一環(huán)?！蹦繕说膶崿F(xiàn)(見表7).

表7 嚴寒地區(qū)工業(yè)化住宅與傳統(tǒng)住宅的可持續(xù)效果對比Table 7 The comparison of sustainable effect for two ways of construction in cold region

續(xù)表7

3.3 住宅產(chǎn)業(yè)化的社會效益分析

住宅產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展會帶來建筑業(yè)從業(yè)人員數(shù)量的變化.施工方式的改變，勞動生產(chǎn)率的提高，人工作業(yè)被機械化作業(yè)的取代，會導致從業(yè)人員數(shù)量降低，引起就業(yè)結構的變化.住宅產(chǎn)業(yè)化使建筑業(yè)勞動生產(chǎn)率提高，農民工工資水平提高，進而使農村居民的來源于建筑業(yè)的收入占總收入的比重提高.農民工工資水平的提高，改善其生存現(xiàn)狀，在一定程度上縮小了城鄉(xiāng)差距.

從表8[8]可以看出，與其它行業(yè)相比，建筑行業(yè)從業(yè)人員的學歷水平還是偏低的，隨著產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)方式的廣泛應用，對從業(yè)人員的知識、技能、素質提出新的要求，建筑行業(yè)必然會加大對農民工的教育和培訓，使本行業(yè)及相關行業(yè)人員學歷水平和個人素質得到提升.產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)是對傳統(tǒng)生產(chǎn)方式的變革，給建筑業(yè)現(xiàn)有的施工方式和技術帶來一定的沖擊，必將促使建筑業(yè)加大科研投入，建立適應產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)方式.

表8 全國各行業(yè)就業(yè)人員受教育程度構成Table 8 The level of education of the national industry workers

4 結語

總之，雖然產(chǎn)業(yè)化住宅的建造成本略高于現(xiàn)澆式建筑，但從建筑的全壽命周期來看，產(chǎn)業(yè)化住宅的成本要低于現(xiàn)澆式建筑，而且如果進行群體式建造或者預制構件達到規(guī)?；a(chǎn)，產(chǎn)業(yè)化住宅的建造費用會大幅降低，全壽命周期的成本優(yōu)勢會更加明顯.

參 考 文 獻

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