裝配式鋼結(jié)構(gòu)醫(yī)院建筑的經(jīng)濟性研究

張一帆

摘 要：裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑不僅能提高建筑物的穩(wěn)定性，還能節(jié)約工期節(jié)約資源，因此我國需加強對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的探索和發(fā)展。通過對其造價成本和建造模式的討論，希望以此促進我國建筑業(yè)的發(fā)展。

關鍵詞：裝配式鋼結(jié)構(gòu);醫(yī)院建筑;工程造價;

1 引言

進入21世紀，我國的經(jīng)濟快速發(fā)展，建筑行業(yè)的飛速發(fā)展使促進了施工技術(shù)和建筑結(jié)構(gòu)不斷創(chuàng)新，裝配式建筑也得到了較大的推廣，根據(jù)《北京市發(fā)展裝配式建筑2018年-2019年工作要點》，2018年北京市裝配式建筑占新建建筑面積的比例達到20%以上，到2019年實現(xiàn)25%以上。新納入本市保障性住房建設計劃的項目和新立項政府投資的新建建筑應采用裝配式建筑，政府投資的單體地上建筑面積1萬平方米以上的新建公共建筑應采用鋼結(jié)構(gòu)建筑。因此我國對裝配式建筑的研究逐漸增多，公共建筑尤其是醫(yī)院建筑中裝配式結(jié)構(gòu)的應用也逐漸增多。

2 裝配式建筑的概念

裝配式建筑是指建筑的主要構(gòu)件在工廠生產(chǎn)加工，在施工工地裝配而成的新型建筑形式。裝配式建筑結(jié)構(gòu)的形式包括：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式木結(jié)構(gòu)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是由結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、圍護系統(tǒng)（內(nèi)外墻板和樓承板）、設備管線系統(tǒng)和內(nèi)裝系統(tǒng)組成，具有“部品生產(chǎn)工廠化、現(xiàn)場施工裝配化、結(jié)構(gòu)裝修一體化、過程管理信息化”的特點。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢

裝配式建筑與傳統(tǒng)的建筑模式有很大不同，其一，實現(xiàn)了模式化以及標準化的生產(chǎn)設計，規(guī)范了施工工藝，有效的提升了施工效率，非常適合保障性住房的建設，據(jù)測算，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的施工總工期比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)減少約30%，裝配式裝修做法的現(xiàn)場作業(yè)工期比傳統(tǒng)裝修做法減少80%;其二，可減少建筑材料的浪費，建造的過程中可以結(jié)合建筑的實際情況，對構(gòu)件結(jié)構(gòu)進行有針對性的設計，節(jié)約生產(chǎn)成本，據(jù)測算，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的模板用量比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)減少約35%，建筑垃圾減少約40%，裝配式裝修做法的地面用材和隔墻用材比傳統(tǒng)裝修做法減輕70%;其三，節(jié)約了大量的人力以及物力資源，裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的施工用水量比傳統(tǒng)的現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)減少約30%，施工用電量減少約20%，裝配式裝修做法的用工量比傳統(tǒng)裝修做法減少60%。此外，降低了現(xiàn)場作業(yè)工人的勞動強度，避免了施工現(xiàn)場產(chǎn)生安全隱患。

目前國內(nèi)民用建筑中應用最多的是裝配式混凝土建筑，但是混凝土建筑存在豎向構(gòu)件連接困難，無有效檢測手段，現(xiàn)場監(jiān)管難，難以保證質(zhì)量等問題，在個別地方遭到了叫停;木結(jié)構(gòu)只適用于低層房屋建筑，適用范圍較窄，無法大面積推廣;但是，鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強、抗震性能好、利于標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配式施工、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，更容易滿足國家對于裝配式綠色建筑發(fā)展理念，而且我國現(xiàn)在是世界第一產(chǎn)鋼大國，故在當前市場環(huán)境下已具備大力推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的條件和基礎。因此，鋼結(jié)構(gòu)建筑不斷被普及應用，為最環(huán)保、最成熟的裝配式建筑，被積極推廣應用。

4 造價成本

本課題重點研究8度0.2g設防條件下裝配式鋼結(jié)構(gòu)和混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟技術(shù)指標比較，選取六個醫(yī)院的地上部分為研究對象，三個為裝配式鋼結(jié)構(gòu)醫(yī)院，三個為混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)醫(yī)院，建筑功能均為醫(yī)療綜合樓，地上建筑面積相近的兩種結(jié)構(gòu)形式的醫(yī)院進行比較。六個醫(yī)院統(tǒng)一套取2016年《北京市建設工程概算定額》以及同一時期信息價，分別計算地上建筑的總造價，歸類分析可以看出影響地上建筑造價的主要因素為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)造價占比60%～65%，混凝土結(jié)構(gòu)系統(tǒng)造價占比45%～55%;次要因素是墻體，裝配式鋼結(jié)構(gòu)地上建筑的成品內(nèi)外墻造價占比15%～19%，混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)地上建筑的內(nèi)外砌體墻造價占比15%～22%;措施費的影響排名第三，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的措施費造價占比約14%，而混凝土結(jié)構(gòu)的措施費造價占比約25%，剩下的分部工程造價占比例較小。因此，重點比較主要和次要因素的經(jīng)濟差異。

4.1 對承重結(jié)構(gòu)的成本分析

混凝土結(jié)構(gòu)的建筑承重系統(tǒng)主要是混凝土柱、梁、板、剪力墻等，通過計算各構(gòu)件每平米的含量以及綜合單價，可以得出地上建筑每平米750元～1000元;而裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的承重系統(tǒng)主要是鋼柱、鋼梁、鋼支撐、鋼樓承板等，通過計算各構(gòu)件每平米的含量以及綜合單價，可以得出地上建筑每平米1700元～1900元。因此，就地上建筑的承重結(jié)構(gòu)而言，裝配式鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)每平米增加近900元～950元。

通過對比兩種建造方式的結(jié)構(gòu)斷面尺寸，可以發(fā)現(xiàn)，采用裝配式鋼結(jié)構(gòu)的醫(yī)院建筑，其柱和梁的尺寸比混凝土結(jié)構(gòu)的小。就建筑布局而言，由于鋼材輕質(zhì)高強，梁、柱截面比同樣荷載條件下的混凝土構(gòu)件截面小，因此鋼框架結(jié)構(gòu)較混凝土結(jié)構(gòu)凈使用面積增加，樓層凈高度增加，鋼結(jié)構(gòu)的視覺效果更輕盈、通透。

4.2 對內(nèi)外墻的成本分析

混凝土結(jié)構(gòu)的建筑外墻均為外包保溫的砌塊墻，其綜合單價約為536元/m2，裝配式建筑的外墻為裝配式幕墻體系，250厚輕鋼龍骨纖維增強水泥平板復合保溫墻體或250厚鋼龍骨GRC復合保溫板墻體，其綜合單價約為490元/m2，比砌塊外墻便宜46元/m2;混凝土結(jié)構(gòu)的建筑內(nèi)隔墻多采用砌塊，由于厚度不同，綜合單價存在一定的差異，平均單價為206元/m2，裝配式建筑內(nèi)墻種類較多，除砌塊墻，還有輕鋼龍骨雙面雙層紙面石膏板墻體、輕鋼龍骨水泥纖維板墻體和蒸壓加氣混凝土板墻，由于墻體厚度以及中間巖棉保溫厚度不同，綜合單價也有一定的波動，輕鋼龍骨雙面雙層紙面石膏板墻平均單價為287元/m2，輕鋼龍骨水泥纖維板墻單價為338元/m2，蒸壓加氣混凝土板墻平均單價為217元/m2，均比砌塊內(nèi)墻的單價高。統(tǒng)計六個醫(yī)院的內(nèi)外墻含量，計算∑墻含量×墻單價，得出結(jié)果，墻體差異造成的地上建筑造價的差異在每平米100元～160元。

雖然成品隔墻價格比傳統(tǒng)的砌塊墻高，但其具有很多超越砌塊墻的優(yōu)點，以蒸壓加氣混凝土板墻（ALC板）為例：

1）ALC板容重比加氣砌塊輕150～200kg/m3，有效降低荷載;

2）加氣砌塊在施工時，塊與塊間需要砂漿粘接，保溫隔熱以及隔音效果受很大影響，而ALC板為大板，性能均勻分布，整體保溫和隔音效果更好;

3）ALC板作為墻板使用時不需要設置構(gòu)造柱和圈梁，門窗不需要設置過梁，可以滴里使用不需要輔助結(jié)構(gòu)，而加氣砌塊作為墻體是用時需要根據(jù)建筑設計規(guī)范要求，長度超過6米需要設置構(gòu)造柱，高度超過4米需要設置混凝土圈梁，與混凝土墻、柱交接處需配置拉筋以增加穩(wěn)定性;

4）ALC板是根據(jù)圖紙進行二次設計，因此到達施工場地時可以直接組裝，每塊面積高達3.6平方米，大大縮短了工期，而加氣砌塊需要與砂漿配合使用，并需要構(gòu)造柱、圈梁等輔助安裝，施工速度明顯降低，根據(jù)有關項目比較，ALC板比加氣砌塊縮短三分之一的工期;

5）ALC板不需要雙面抹灰，而且是干法施工，而加氣砌塊需要雙面抹灰，是濕法施工，因此ALC板不近減低裝修費用，避免出現(xiàn)空鼓裂縫，而且減少施工現(xiàn)場垃圾的產(chǎn)生;

4.3 對地上建筑總成本的分析

從上述分析的結(jié)果來看，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的成本高于傳統(tǒng)建筑技術(shù)的成本，成為阻礙鋼裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的一個重要因素，上文中，對建筑物的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)及圍護系統(tǒng)的費用進行了分析，現(xiàn)在從工程造價的總成本方面進行討論。

建筑工程的費用支出主要有4部分，直接費用、間接費用、利潤及稅金，直接費用在整個工程中扮演著基礎性和決定性的角色。傳統(tǒng)建筑和裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的經(jīng)濟差別主要在3個方面：（1）生產(chǎn)費用和人工安裝費用的不同;（2）模板材料費用的不同;（3）保溫費用的有無及后期水電的維修費用。采取裝配式鋼結(jié)構(gòu)的人工費低于傳統(tǒng)建筑技術(shù)的人工費，隨著日益增長的人工成本，這一人工費用的優(yōu)勢會越來越突出，節(jié)省的費用也會越來越多。從工期方面來看，采取鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的工期比傳統(tǒng)的工期節(jié)省了60%，這樣不僅能減少成本，還可以在減少工程貸款利息的同時減少租賃設備的費用。

5 結(jié)束語

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有很強的經(jīng)濟適用性，正在成為建筑行業(yè)的主要趨勢，可是人們對于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑并不太了解，且造價較高，導致其未能推廣使用，通過上述論述，可以清楚地看到需要不斷地推進我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的有效應用，促進建筑行業(yè)有效轉(zhuǎn)型，促進裝配式鋼結(jié)構(gòu)在我國得以健康發(fā)展。

參考文獻：

[1] 余佳亮、常明媛、張耀林、孫偉.裝配式鋼結(jié)構(gòu)在醫(yī)院建筑改擴建工程中的應用[J].鋼結(jié)構(gòu)，2019（3）：59-63.

[2] 熊家強.鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑經(jīng)濟性分析[J].建筑經(jīng)濟，2017（12）：98-99.

[3] 韓建.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系經(jīng)濟性分析[J].裝飾裝修天地，2019（7）：46.

[4] 北京市發(fā)展裝配式建筑工作聯(lián)席會議辦公室.關于印發(fā)《北京市發(fā)展裝配式建筑2018年-2019年工作要點》的通知.京裝配聯(lián)辦發(fā)[2019]1號.北京，2019