裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅經(jīng)濟(jì)性研究

徐櫻子　房小小　高新南　楊盛

摘要：近年來(lái)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅建筑在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅猛，而造價(jià)相較傳統(tǒng)現(xiàn)澆式普遍居高，因此對(duì)其經(jīng)濟(jì)性的研究尤為重要。本文基于價(jià)值工程原理，應(yīng)用模糊層次綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行功能分析計(jì)算出功能系數(shù)，采用工程定額中的投資估算指標(biāo)進(jìn)行成本分析計(jì)算出成本系數(shù)，進(jìn)而確定出20%-60%預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的價(jià)值系數(shù)，鎖定出經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的預(yù)制率范圍為40%-50%，這可為當(dāng)前我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的預(yù)制率設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，有利于推動(dòng)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的進(jìn)一步發(fā)展。

Abstract： In recent years， prefabricated concrete structure residential buildings have developed rapidly in China， and the cost is generally higher than that of traditional cast-in-situ buildings， so the study of their economics is particularly important. The principle of value engineering is the overall foundation. The fuzzy hierarchical comprehensive evaluation method is used to analyze the performance and calculate the performance coefficients， and the investment estimation index in engineering quota is applied to analyze the cost and calculate the cost coefficients. Thus the value coefficients of the prefabricated concrete structure residential buildings with precast rates of 20%-60% are determined and the range of optimal precast rate with the best economy is finally locked out as 40%-50%. The result provides a theoretical basis for the design of precast rate of the prefabricated concrete structure residential buildings in our country and is conducive to the further development of the prefabricated concrete structure building.

關(guān)鍵詞：裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅;預(yù)制率;價(jià)值工程;模糊層次綜合評(píng)價(jià)法;經(jīng)濟(jì)性

Key words： the prefabricated concrete structure residential building;precast rate;value engineering;the fuzzy hierarchical comprehensive evaluation method;economy

中圖分類號(hào)：TU-9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）14-0144-04

0? 引言

隨著近年來(lái)我國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展以及相關(guān)支持政策的出臺(tái)，裝配式建筑在我國(guó)廣泛投入使用[1]。然而，規(guī)范管理制度與精益技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的缺乏以及高昂建造成本的付出，使裝配式建筑的發(fā)展受到了很大的限制[2]。同時(shí)受傳統(tǒng)住宅觀的影響使得裝配式建筑的社會(huì)接受度較低，市場(chǎng)動(dòng)力不足，從而反向阻礙了裝配式建筑的普及[3]。因此，合理協(xié)調(diào)裝配式建筑的使用性能和造價(jià)成本以發(fā)揮其最優(yōu)價(jià)值，為裝配式建筑的深入發(fā)展提供理論支撐，是十分必要的[4]。

國(guó)內(nèi)學(xué)者通過(guò)比較現(xiàn)澆式和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的成本和經(jīng)濟(jì)效益對(duì)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的經(jīng)濟(jì)性做出了諸多研究。李永森、李素芳[5]運(yùn)用全生命周期理論，得出裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)成本顯著高于現(xiàn)澆式混凝土結(jié)構(gòu)住宅，但經(jīng)濟(jì)性卻稍遜一籌。王爽、王春艷[6]通過(guò)對(duì)二者分項(xiàng)工程中土建工程造價(jià)的構(gòu)成進(jìn)行比較分析，總結(jié)出直接工程費(fèi)是決定裝配式建筑造價(jià)的關(guān)鍵因素，必須通過(guò)削減預(yù)制構(gòu)件的生產(chǎn)成本、運(yùn)輸成本與安裝成本，方可有效降低裝配式建筑造價(jià)，使其建設(shè)成本接近于傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑，甚至更低。卓立安[7]通過(guò)對(duì)二者功能和造價(jià)成本進(jìn)行比較，利用價(jià)值工程原理分析得出，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑雖造價(jià)相對(duì)較高，但其綜合效益與現(xiàn)澆式幾乎持平。

目前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅相比于現(xiàn)澆式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的造價(jià)成本較高，主要有預(yù)制混凝土構(gòu)件的成本過(guò)高、裝配式建筑工程的規(guī)模過(guò)小以及預(yù)制混凝土構(gòu)件的廠商過(guò)少導(dǎo)致運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)這三個(gè)方面的原因[8]。考慮到我國(guó)建筑行業(yè)的現(xiàn)狀，徹底解決上述問(wèn)題仍需時(shí)間，因此有必要從裝配式建筑自身角度出發(fā)進(jìn)行分析。而預(yù)制率是影響裝配式建筑經(jīng)濟(jì)性的重要因素，故本文基于價(jià)值工程原理研究不同預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的經(jīng)濟(jì)性，確定出經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的預(yù)制率范圍，使裝配式建筑在當(dāng)前行業(yè)背景下發(fā)揮最優(yōu)的性價(jià)比，為研究裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的最優(yōu)價(jià)值提供理論依據(jù)。

1? 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能分析

本文在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的功能分析中，引用《裝配式建筑評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51129-2017）中規(guī)定的預(yù)制率定義[9]，并運(yùn)用模糊層次綜合評(píng)價(jià)法確定各預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的功能系數(shù)。結(jié)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，針對(duì)其所給出的20%-60%預(yù)制率范圍內(nèi)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅進(jìn)行研究分析。

1.1 功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

在工程項(xiàng)目建設(shè)及使用過(guò)程中，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅應(yīng)兼具民用住宅的固有功能和裝配式混凝土結(jié)構(gòu)建筑的特有功能。因此本研究將把裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)功能、施工功能和環(huán)境功能三個(gè)方面作為功能分析重點(diǎn)，并從以上三個(gè)方面建立功能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則層;進(jìn)一步分析歸納出影響準(zhǔn)則層的各個(gè)因素，建立功能評(píng)價(jià)指標(biāo)層;從而構(gòu)造出裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。

1.2 功能的模糊層次綜合評(píng)價(jià)

1.2.1 功能指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

1.2.1.1 功能指標(biāo)權(quán)重問(wèn)卷調(diào)查

采用常用的1-9級(jí)標(biāo)度法，邀請(qǐng)來(lái)自設(shè)計(jì)單位，施工企業(yè)和高等院校的47位權(quán)威專家進(jìn)行打分，并結(jié)合Delphi法，圍繞專家本身的學(xué)術(shù)造詣、對(duì)指標(biāo)進(jìn)行判斷的依據(jù)及對(duì)每個(gè)指標(biāo)的熟悉程度這三個(gè)角度綜合判斷專家權(quán)威程度并通過(guò)協(xié)調(diào)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)，問(wèn)卷回收率達(dá)到76.6%，將指標(biāo)體系中準(zhǔn)則層因素和指標(biāo)層因素的重要程度分別進(jìn)行兩兩比較，予以賦值。

1.2.1.2 單個(gè)專家的判斷矩陣計(jì)算

①判斷矩陣構(gòu)造。

1.2.1.3 群決策計(jì)算結(jié)果集結(jié)

對(duì)計(jì)算所得的每個(gè)專家的權(quán)重結(jié)果值進(jìn)行加權(quán)算術(shù)平均，最終得出裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅各項(xiàng)功能指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)如表1所示。

表1中描述了裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅各項(xiàng)功能指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。比較準(zhǔn)則層中的3個(gè)一級(jí)指標(biāo)可以看出，結(jié)構(gòu)功能的權(quán)重系數(shù)最大，接近0.5，施工功能權(quán)重系數(shù)略大于環(huán)境功能系數(shù);由準(zhǔn)則層下分的指標(biāo)層中的10個(gè)二級(jí)指標(biāo)可以看出，結(jié)構(gòu)安全性、施工工藝、結(jié)構(gòu)適用性、結(jié)構(gòu)耐久性的權(quán)重系數(shù)均超出平均權(quán)重系數(shù)，即1/10=0.1，是更能影響裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能的指標(biāo)。

1.2.2 功能得分計(jì)算

①功能指標(biāo)集構(gòu)建。

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能評(píng)價(jià)體系中的準(zhǔn)則層對(duì)應(yīng)的功能指標(biāo)集記為;指標(biāo)層對(duì)應(yīng)的功能指標(biāo)集記為A1={B1，B2，B3}，，A2={B4，B5}，A3={B6，B7，B8，B9，B10}。

②功能評(píng)判集構(gòu)建。

將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅等級(jí)按照7種不同程度的功能級(jí)別{極低，低，較低，一般，較高，高，極高}劃分為7個(gè)等級(jí)，即L={L1，L2，L3，L5，L6，L7}，分別賦值為{（5，15]，（15，25]，（25，35]，（35，45]，（45，55]，（55，65]，（65，75]}，計(jì)算時(shí)取區(qū)間中值。

③模糊關(guān)系矩陣構(gòu)建。

通過(guò)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能評(píng)價(jià)問(wèn)卷調(diào)查，共計(jì)權(quán)威專家回收問(wèn)卷總數(shù)為X，對(duì)指標(biāo)Aj評(píng)價(jià)為L(zhǎng)j的專家數(shù)為Y，則rij=Y/X。向一本高校、施工單位、設(shè)計(jì)單位及建設(shè)單位等從事裝配式建筑行業(yè)的75位業(yè)內(nèi)人士分發(fā)調(diào)查問(wèn)卷，收集有效問(wèn)卷份數(shù)為66份。對(duì)n個(gè)因素的m個(gè)評(píng)價(jià)都計(jì)算出關(guān)系模糊矩陣rij，則所有的rij就可以構(gòu)造出模糊矩陣R如下式所示：

④多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

采用多級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，在解決評(píng)價(jià)體系指標(biāo)較多、因素間關(guān)系復(fù)雜時(shí)具有顯著優(yōu)越性[10]。

第一步，將權(quán)重集Ai與模糊關(guān)系矩陣Ri進(jìn)行模糊合成，采用矩陣乘法計(jì)算得出第一級(jí)模糊綜合評(píng)判集Mi（i=1，2，3）。

Mi=Ai×Ri

第二步，將第一級(jí)模糊綜合評(píng)判集Mi所得的評(píng)判結(jié)果作為第二級(jí)的模糊關(guān)系矩陣R，再進(jìn)行第二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，得出第二級(jí)模糊綜合評(píng)判集M。

A=[M1，M2，M3]T

M=A×R

第三步，將功能評(píng)判集代入L，綜合得出20%、30%、40%、50%、60%預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的功能得分G。

G=M×LT

各預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的功能得分G計(jì)算結(jié)果如表2所示。

由表2可知，隨著預(yù)制率的升高，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能得分逐漸升高。預(yù)制率為20%、30%、40%的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的功能得分較為接近，均處于功能一般水平，預(yù)制率為50%與60%的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的功能得分極為接近，均處于功能較高水平。同時(shí)最低預(yù)制率與最高預(yù)制率下，功能得分值相差不足兩個(gè)功能等級(jí)，差距較小，且最高預(yù)制率下的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能得分僅達(dá)到較高水平。這是由于國(guó)內(nèi)應(yīng)用技術(shù)尚不成熟，市場(chǎng)和管理體系不夠完善，裝配式功能未到達(dá)高水準(zhǔn)所導(dǎo)致的。

1.3 功能系數(shù)計(jì)算

參照各預(yù)制率下的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能得分Gi（i=1，2，3，4），功能系數(shù)計(jì)算方法如下：

由此可得出各預(yù)制率下的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅功能系數(shù)如表3所示。

2? 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅成本分析

2.1 建設(shè)成本與預(yù)制率的關(guān)系

本文引用國(guó)家住建部頒布的《裝配式建筑工程消耗量定額》（建標(biāo)【2016】291號(hào)）中的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅投資估算參考指標(biāo)分項(xiàng)費(fèi)用[11]進(jìn)行不同預(yù)制率下的成本分析，該定額將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅分為小高層與高層兩種，因參考規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中未涉及預(yù)制率為30%的具體數(shù)據(jù)，本文通過(guò)線性插值和估算后推算出參考值，經(jīng)整理后如表4所示。

由表4可知，將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅分為小高層和高層兩類，其建設(shè)成本估算參考指標(biāo)包含建安費(fèi)用、工程建設(shè)其他費(fèi)用及預(yù)備費(fèi)三個(gè)方面，其中建安費(fèi)用占比高達(dá)85%，工程建設(shè)其他費(fèi)用占比10%，預(yù)備費(fèi)占比5%。建安費(fèi)用包含的分項(xiàng)費(fèi)用最為明確且受預(yù)制率影響最大，因此本文分析建安費(fèi)用與預(yù)制率的關(guān)系，用估算參考指標(biāo)進(jìn)行成本系數(shù)計(jì)算，如圖2所示（實(shí)線為高層，虛線為小高層）。

由圖2可知，無(wú)論是小高層還是高層住宅，其預(yù)制率與建安費(fèi)用均近似于正比例關(guān)系，且呈上升趨勢(shì)。

2.2 成本系數(shù)計(jì)算

令20%，30%，40%，50%，60%的預(yù)制率分別對(duì)應(yīng)的建設(shè)投資成本估算參考指標(biāo)為Hi（元），成本系數(shù)計(jì)算公式如下：

由此可得出各預(yù)制率的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅成本系數(shù)，如表5所示。

3? 裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅價(jià)值分析

基于上文得出的功能系數(shù)Fi和成本系數(shù)Ci，可由下式求出價(jià)值系數(shù)Vi。

由此得出不同預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的價(jià)值系數(shù)，如表6所示。

進(jìn)一步可得出價(jià)值系數(shù)與預(yù)制率的關(guān)系曲線，如圖3所示。

分析表6數(shù)據(jù)并結(jié)合圖3可以得到以下結(jié)論：

①20%-40%預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅價(jià)值系數(shù)小于1，功能現(xiàn)實(shí)成本高于功能評(píng)價(jià)值。

②50%-60%預(yù)制率下裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅價(jià)值系數(shù)大于1，功能評(píng)價(jià)值高于功能現(xiàn)實(shí)成本，可能不保證其功能需要。

③40%-50%預(yù)制率范圍內(nèi)存在裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅價(jià)值系數(shù)等于1，達(dá)到功能現(xiàn)實(shí)成本與功能評(píng)價(jià)值相匹配的最理想狀態(tài)。

④在給定5種預(yù)制率下的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅方案中，40%預(yù)制率下價(jià)值系數(shù)與1相差的絕對(duì)值為0.0061，50%預(yù)制率下與1相差的絕對(duì)值為0.0416，40%預(yù)制率下絕對(duì)值較小，故更傾向于選擇40%預(yù)制率下對(duì)應(yīng)的裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅。

⑤在50%-60%預(yù)制率的范圍內(nèi)，成本系數(shù)增量為0.0068，與40%-50%預(yù)制率下增量0.0044相差不大，但50%-60%預(yù)制率下建筑功能基本全面，可再增加的功能較少，功能系數(shù)增量?jī)H為0.0081，遠(yuǎn)小于40%-50%預(yù)制率下增量0.0166，功能系數(shù)增幅減小，價(jià)值系數(shù)變化呈緩慢趨勢(shì)。

4? 結(jié)語(yǔ)

本文基于價(jià)值工程原理，研究了在20%-60%預(yù)制率范圍下，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)研究得出，預(yù)制率在40%-50%范圍內(nèi)時(shí)，裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅價(jià)值系數(shù)趨近于1，因此，建議40%-50%可作為當(dāng)前我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的預(yù)制率設(shè)計(jì)參考范圍，在此范圍內(nèi)裝配式住宅的功能現(xiàn)實(shí)成本與功能評(píng)價(jià)值能夠達(dá)到最理想的匹配狀態(tài)。

發(fā)展我國(guó)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅，內(nèi)在技術(shù)尚須提升，造價(jià)成本居高不下，無(wú)論是在其功能還是成本上都有待改善。故在國(guó)家相關(guān)政策法規(guī)、行業(yè)體系及市場(chǎng)環(huán)境的不斷完善下，保證合理的預(yù)制率范圍，充分利用預(yù)制、裝配提供的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，必將裝配式混凝土結(jié)構(gòu)住宅的進(jìn)一步發(fā)展。

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