基于全壽命周期的裝配式建筑效益分析

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（中煤科工集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院有限公司，重慶 400016）

0 引言

裝配式建筑作為建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的重要組成部分，近些年呈現(xiàn)井噴式發(fā)展的態(tài)勢(shì)，這是我國經(jīng)濟(jì)改革發(fā)展的需要，也是建筑業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必由之路[1]。所謂裝配式建筑就是把在工廠加工制作好的裝配式構(gòu)件和部品，包括梁、柱、樓板、內(nèi)外墻板、門窗、樓梯、陽臺(tái)、連接節(jié)點(diǎn)、水暖電設(shè)備等運(yùn)送到建筑施工現(xiàn)場(chǎng)，通過可靠的裝配連接方式建造而成的建筑[2、3]。隨著新材料、新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，建筑產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)性條件已基本成熟。但是裝配式構(gòu)配件生產(chǎn)成本偏高，在一定程度上阻礙了建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程。經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，裝配式建筑正逐漸由設(shè)計(jì)要點(diǎn)轉(zhuǎn)向裝配式建筑總成本分析。

本文結(jié)合某示范項(xiàng)目，分析了裝配式建筑的成本構(gòu)成及其特點(diǎn)，探討裝配式建筑體系與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)體系的成本問題及現(xiàn)階段重慶市建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化推廣中的效益呈現(xiàn)。

1 裝配式建筑成本

從全壽命周期分析，裝配式建筑成本主要包括傳統(tǒng)成本、產(chǎn)生的增量成本以及行政鼓勵(lì)補(bǔ)貼成本。建筑全壽命周期成本是建設(shè)過程中在某一個(gè)特定期限內(nèi)發(fā)生的總費(fèi)用，是衡量經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)重要指標(biāo)[4]。建筑的全壽命周期是從建筑工程項(xiàng)目策劃決策、勘察、設(shè)計(jì)、施工、交付、管理維護(hù)到拆除的全過程。本文將論述裝配式建筑全壽命周期的狹義成本，即資金成本。裝配式建筑全壽命周期的成本是裝配式建筑全過程發(fā)生的所有費(fèi)用總和[5]。

1.1基礎(chǔ)成本

裝配式建筑的基礎(chǔ)成本與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆體系基本一致，主要有建造成本、使用成本和拆除成本。包括裝配式建筑可行性研究與咨詢，項(xiàng)目建造立項(xiàng)選址，勘察設(shè)計(jì)，以及前期準(zhǔn)備的費(fèi)用，裝配式預(yù)制部品部件（PC、SC、PC+SC）研發(fā)生產(chǎn)費(fèi)、運(yùn)輸費(fèi)、吊裝費(fèi)、土建費(fèi)等；在正常使用階段由于居住所需的能源消耗所產(chǎn)生的費(fèi)用，設(shè)備損耗、設(shè)備維護(hù)維修產(chǎn)生的費(fèi)用；設(shè)備更換費(fèi)用，排放廢棄物回收利用費(fèi)用，直至最終建筑整體報(bào)廢拆除等成本。

1.2增量成本

現(xiàn)階段水平下，裝配式建筑會(huì)產(chǎn)生一定的增量成本。增量成本是由產(chǎn)量增量而導(dǎo)致的總成本的變化量，等于生產(chǎn)增量后的總成本減去生產(chǎn)增量前的總成本[6]。裝配式建筑增量成本既要考慮到部品部件的加工制作費(fèi)用，也要考慮到采用綠色建筑和建筑節(jié)能技術(shù)所增加成本。在全壽命周期內(nèi)，裝配式建筑主要在項(xiàng)目準(zhǔn)備階段和建造階段考慮裝配式建筑的增量成本。

1.3補(bǔ)貼成本

為減輕前期裝配式建筑增量成本壓力，鼓勵(lì)發(fā)展裝配式建筑，裝配式建筑還有一個(gè)行政鼓勵(lì)成本，即補(bǔ)貼成本。以重慶為例，2015年11月，重慶市建委會(huì)同財(cái)政局印發(fā)《重慶市建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化示范工程項(xiàng)目補(bǔ)助資金管理辦法》，大力推進(jìn)裝配式建筑發(fā)展。補(bǔ)助標(biāo)準(zhǔn)：裝配式混凝土構(gòu)件補(bǔ)助350元/m3，預(yù)制內(nèi)墻隔板、非鋼筋混凝土預(yù)制外墻板補(bǔ)助15元/m2；鋼結(jié)構(gòu)居住建筑和鋼結(jié)構(gòu)辦公、科研、文教、商業(yè)、旅館等公共建筑按建筑面積補(bǔ)助30元/m2。

2 項(xiàng)目案例

以某示范工程項(xiàng)目（圖1、圖2）為例，采用裝配式混凝土結(jié)構(gòu)（豎向PC構(gòu)件）+三板（ALC加氣樓板、一體化外墻體、ALC隔墻板）的建造模式。

圖1 項(xiàng)目效果圖

圖2 BIM設(shè)計(jì)

根據(jù)重慶市裝配式建筑裝配率計(jì)算細(xì)則（試行），本項(xiàng)目的裝配率為51%（表1）。

表1 裝配率計(jì)算

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)專篇文件，經(jīng)統(tǒng)計(jì)其在建造階段的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：

由表2可知，裝配式建筑的綜合造價(jià)高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑，該項(xiàng)目增量成本增量約為111.5萬元，占比20.1%，即該項(xiàng)目的增量成本約占總建造成本的1/5。從成本組成分析，造成成本增量的因素是豎向構(gòu)件的成本造價(jià)，裝配式建筑由于采用了PC豎向構(gòu)件，相較于傳統(tǒng)現(xiàn)澆體系，在PC構(gòu)件的生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等環(huán)節(jié)的成本較大，成本增加了2030417元。這與前期外地調(diào)研的情況，即PC構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸及安裝的費(fèi)用對(duì)建筑工程造價(jià)的影響程度最大的觀點(diǎn)基本一致。

同時(shí)，由表2可以看出，裝配化施工減少了現(xiàn)澆混凝土方量以及后續(xù)的抹灰作業(yè)量。除了在預(yù)制構(gòu)件及安裝環(huán)節(jié)成本增加明顯外，在土石方、地基基礎(chǔ)、墻體工程、屋面工程、節(jié)能工程等等環(huán)節(jié)的資金投入都明顯下降。

表2 成本對(duì)比

3 成本增量分析

裝配式建筑主要的增量成本即為PC構(gòu)件及安裝。由于現(xiàn)階段預(yù)制構(gòu)件發(fā)展水平不足、產(chǎn)能不足、設(shè)備配套不足、工人經(jīng)驗(yàn)不夠，造成了PC構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝等綜合成本居高不下。近年來，據(jù)相關(guān)裝配式建筑的研究資料分析，PC構(gòu)件成本構(gòu)成主要如圖3所示。

圖3 PC構(gòu)件成本構(gòu)成示意

圖3顯示：PC構(gòu)件及安裝的成本構(gòu)成主要為10%設(shè)備費(fèi)、65%材料費(fèi)、15%人工費(fèi)、10%管理費(fèi)。另外，成本受到相關(guān)稅費(fèi)、生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)計(jì)施工是否一體化、定制式生產(chǎn)還是通用式生產(chǎn)等多重因素的綜合影響。隨著裝配式建筑工程量的增多，PC構(gòu)件的土地、廠房、設(shè)備及模板的攤銷費(fèi)用將有較大的下降空間。

4 效益

4.1環(huán)境效益

裝配式建筑的部品部件在工廠生產(chǎn)，施工現(xiàn)場(chǎng)濕作業(yè)較少，揚(yáng)塵、顆粒物、有害氣體等污染物的排放量降低。部品部件在生產(chǎn)過程中采取了現(xiàn)代化的管理手段，各環(huán)節(jié)按照清潔生產(chǎn)的要求控制產(chǎn)品的綠色度，污染物的產(chǎn)生量更少，污染物毒性更小，使得環(huán)境得到保護(hù)，促進(jìn)了建筑的綠色發(fā)展。

裝配式建筑部品部件在工廠集中制作完成，工業(yè)化水平較高，部品部件質(zhì)量可控，產(chǎn)品的隔音性能更易保證，在使用階段可以較好地隔絕外界噪聲，從而營造良好的室內(nèi)聲環(huán)境。

建筑室內(nèi)風(fēng)環(huán)境直接決定了室內(nèi)環(huán)境的舒適度，裝配式建筑在設(shè)計(jì)過程中可通過流體力學(xué)軟件PHOENICS對(duì)其進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)環(huán)境模擬，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的室內(nèi)風(fēng)環(huán)境[9]。

4.2社會(huì)效益

建筑預(yù)制部品部件建造與安裝分離，獨(dú)立生產(chǎn)，規(guī)范操作，可有效降低施工現(xiàn)場(chǎng)粉塵、顆粒物等有害氣體的排放，在建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量、施工方式、施工環(huán)境改善方面的優(yōu)勢(shì)獲得了社會(huì)的積極評(píng)價(jià)，得到了社會(huì)的廣泛認(rèn)可。

裝配式建筑減少了傳統(tǒng)施工現(xiàn)場(chǎng)支模澆筑養(yǎng)護(hù)產(chǎn)生的滲漏、蜂窩、麻面、開裂、斷層、露筋等混凝土質(zhì)量通病，使建筑物的性能質(zhì)量更加優(yōu)化；裝配式結(jié)構(gòu)安裝精確，誤差較小，維護(hù)結(jié)構(gòu)采用“三明治”或者一體化復(fù)合板保溫設(shè)計(jì)，屋頂結(jié)構(gòu)防水密實(shí)，保證了建筑整體的氣密性、水密性，使建筑整體保溫性能，房屋質(zhì)量更優(yōu)。

與裝配式建筑相關(guān)的建筑產(chǎn)品加工制造業(yè)、機(jī)械設(shè)備安裝業(yè)、設(shè)備租賃服務(wù)業(yè)、配套科技服務(wù)平臺(tái)體系以及物流服務(wù)體系等都得到了發(fā)展[10]，形成了以建筑加工業(yè)為主體，施工安裝、裝備制造以及配套服務(wù)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化模式，帶動(dòng)了社會(huì)勞動(dòng)就業(yè)，提升了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

裝配式建筑可大大提高工人勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，與傳統(tǒng)施工方式相比施工工期可縮短30%～40%，節(jié)約人工費(fèi)用約20%～30%，省去了很多傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑需要的施工工序，例如抹砂漿、保溫層、外裝修和墻體開槽等等工序[11]。

5 結(jié)論

裝配式建筑作為一種相對(duì)先進(jìn)的建造模式，在生產(chǎn)模式、投資形式、回報(bào)方式、回報(bào)周期等方面與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑有很大區(qū)別，但其在建筑全壽命周期內(nèi)的綜合效益大于傳統(tǒng)建筑，特別是隨著綠色建筑的快速發(fā)展，裝配式建筑將成為建筑白銀時(shí)代挖掘潛在效益的新起點(diǎn)。