裝配式建筑預制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)成本控制研究

彭瑞

【摘要】裝配式建筑成本目前普遍高于現(xiàn)澆建筑成本，使得建筑施工企業(yè)不會主動選擇裝配式建筑，這是導致裝配式建筑當前在國內(nèi)發(fā)展緩慢的重要原因之一。降低裝配式建筑的施工成本，創(chuàng)造出更大經(jīng)濟效益是當前裝配式建筑行業(yè)的重中之重，所以有必要對裝配式建筑的成本構(gòu)成和影響裝配式建筑成本變動的主要因素進行深入研究。本文從設計階段及生產(chǎn)階段探討了裝配式建筑預制混凝土（其他如鋼結(jié)構(gòu)等不在研究范圍內(nèi)）構(gòu)件生產(chǎn)成本的控制方法，希望能夠?qū)刂蒲b配式建筑預制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)成本提供一定參考。

【關鍵詞】裝配式建筑;預制混凝土構(gòu)件;成本

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.027

1、引言

裝配式建筑施工主要有節(jié)能、環(huán)保、工廠化集中生產(chǎn)、節(jié)約人工成本、縮短現(xiàn)場施工工期等優(yōu)點，這是傳統(tǒng)建筑施工類型所不具備的優(yōu)勢，因此未來裝配式建筑在現(xiàn)代化建筑領域中將占據(jù)主導地位。裝配式建筑之所以能夠做到節(jié)能、環(huán)保、降低成本以及縮短工期，是因為它特殊的施工方式，裝配式建筑在施工過程中只需將先前生產(chǎn)好的預制混凝土構(gòu)件（以下簡稱PC構(gòu)件）在施工現(xiàn)場進行拼裝或再進行少部分澆筑即可完成整體工程，有效避免了傳統(tǒng)建筑施工時的大部分負面問題，從而大幅提高了裝配式建筑的施工便捷性。在建筑施工中應用裝配式PC構(gòu)件，能夠有效保障工程質(zhì)量，加快施工進度。除此之外，裝配式建筑施工對周邊環(huán)境影響較小，施工難度不大，因此，應進行大力推廣和應用。但PC構(gòu)件最為顯著的問題就是構(gòu)件生產(chǎn)成本控制問題，其直接影響到建筑企業(yè)和施工單位的經(jīng)濟效益，因此有必要針對裝配式PC構(gòu)件的生產(chǎn)成本進行探討，并提出相應成本控制對策。

2、設計階段的生產(chǎn)成本控制

2.1設計階段內(nèi)容

裝配式建筑的設計圖紙是制作、生產(chǎn)構(gòu)件的依據(jù)，設計是否合理會對項目成本造成直接影響，因此設計階段需要對所有構(gòu)件及部品進行深化設計，通過在經(jīng)濟性上對部品、構(gòu)件進行比選來提高設計的經(jīng)濟性，確保設計可控、完整。

與現(xiàn)澆建筑不同，裝配式建筑的成本控制、工程質(zhì)量控制主要集中在設計階段，因此裝配式建筑更強調(diào)設計階段的質(zhì)量控制。設計階段除了要對施工圖紙進行設計以外，還要根據(jù)施工圖紙進行二次深化設計，對構(gòu)件進行拆分，從而使設計方案既能滿足工程設計規(guī)范要求，又能為生產(chǎn)混凝土構(gòu)件方案優(yōu)化提供保障，還要確保運輸方便，因此設計圖紙深化工作難度更高。

與現(xiàn)澆建筑設計不同，預制裝配式建筑設計階段需要充分考慮各部品布置以及構(gòu)件的深化設計。設計時需要考慮構(gòu)件的生產(chǎn)工藝、種類、制作成本、模具成本及設備情況等，對構(gòu)件拆分方案進行比選。根據(jù)構(gòu)件拆分圖紙來進行PC構(gòu)件的制作及生產(chǎn)，構(gòu)件拆分不合理、不通用則造成構(gòu)件制作時模具不合理、不通用，這會直接增加構(gòu)件生產(chǎn)成本及現(xiàn)場拼裝難度，因此拆分設計是否合理會對建筑成本帶來直接影響。

裝配式建筑設計包括建筑施工圖設計及二次深化設計兩個階段，前者要求根據(jù)設計技術規(guī)范來進行設計，確保建筑功能及性能;后者則對PC構(gòu)件進行拆分及專業(yè)集成，為構(gòu)件的生產(chǎn)提供指導。構(gòu)件的二次深化設計是否合理會直接影響到PC構(gòu)件生產(chǎn)、運輸及現(xiàn)場安裝的造價，這就要求設計階段需要在一體化同步設計理念指導下通過協(xié)助、配合來制定最優(yōu)方案。例如一體化同步設計時，就加工圖紙設計需要進行梁板、樓梯、墻柱、疊合板等預制混凝土構(gòu)件的設計以及整體水平或豎向構(gòu)件相關部品的制造;在施工圖紙設計時需要充分考慮到設備專業(yè)、結(jié)構(gòu)專業(yè)、建筑專業(yè)及節(jié)能專業(yè)等需求;內(nèi)外裝飾設計時需要充分考慮到與構(gòu)件相連的預埋件、預留洞口、套筒以及其他裝飾件等;除此以外還要充分考慮到施工組織設計時的構(gòu)件進場、安裝及現(xiàn)場澆筑等。

當前裝配式混凝土結(jié)構(gòu)的設計還處于起步階段，圖紙數(shù)量多，要在具體生產(chǎn)圖紙指導下才能生產(chǎn)對應構(gòu)件。其中涉及專業(yè)較多，需要在各專業(yè)設計完成匯總后才能開展構(gòu)件的剖切圖、三視圖、三維立體圖及現(xiàn)澆連接整體的構(gòu)造節(jié)點大樣圖的設計，這就造成裝配式混凝土結(jié)構(gòu)每平米設計費用通常高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆式混凝土結(jié)構(gòu)費用。

綜上，裝配式建筑的設計費用要高于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)的設計費用，其原因在于設計深度更深、設計內(nèi)容更多、設計繁瑣程度更高。

2.2成本控制措施

PC構(gòu)件越通用則其成本就越低，因此有必要開展PC構(gòu)件的通用化設計。通過對設計圖紙進行二次深化來充分利用同模數(shù)模具，盡可能減少模具種類，提高模具周轉(zhuǎn)次數(shù)，從源頭上控制成本。為了克服部件模具重量大、組合及拆除模具耗時久問題，需要對部件的模具結(jié)構(gòu)工藝進行創(chuàng)新，轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉€生產(chǎn)方式，固定混凝土下料、振搗及養(yǎng)護位置，以提高生產(chǎn)及施工速度，為管理帶來便利。邊?？墒褂镁哂写判缘哪０鍙亩娱L模具使用時間，有助于控制模具費用[1]。

充分考慮構(gòu)件生產(chǎn)及安裝問題，對構(gòu)件拆解進行設計，盡可能減少構(gòu)件種類及規(guī)格，從而減少多規(guī)格模具的投入。為了方便現(xiàn)場施工，有必要進行連接節(jié)點標準化設計。為減少后期現(xiàn)場施工成本，可充分發(fā)揮出預制件特性，在生產(chǎn)構(gòu)件時就進行連接節(jié)點的預留從而降低造價（預埋件連接節(jié)點可分為焊接連接、預埋件螺栓連接、鋼筋套筒灌漿連接三種連接方式）。

裝配式混凝土構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋間距設計也是影響成本的一大因素，在施工圖設計階段已完成預制混凝土構(gòu)件內(nèi)部的鋼筋間距設計仍有很大提升空間，在保障構(gòu)件質(zhì)量的前提下，對施工圖紙進行二次深化，優(yōu)化構(gòu)件內(nèi)部鋼筋間距，減少鋼筋消耗量，進一步控制混凝土構(gòu)件成本。

設計階段可采用建筑信息模型（BIM）技術來開展設計。應用BIM技術進行方案的細化及深化，通過碰撞檢查、仿真模型施工來開展深化設計。以構(gòu)件的拆分為例，構(gòu)件拆分時需要遵循以下原則：①要滿足規(guī)范要求，盡可能減少拆分的構(gòu)件種類以便于節(jié)省模具，方便組合拼裝;②要能為運輸提供便利，構(gòu)件尺寸大、運輸距離長時難以保證構(gòu)件性能;③拼裝后的結(jié)構(gòu)性能要能滿足設計要求;④拆分時不能對工程結(jié)構(gòu)、建筑設計美感造成破壞。拆分構(gòu)件時可采用BIM技術來進行拆分。利用REVIT軟件，在一些插件的輔助下可支持預制構(gòu)件的拆分，拆分時選中拆分類型組如梁、樓板、墻柱、樓梯等，確定拆分范圍，根據(jù)施工吊裝器具功能限度及生產(chǎn)模具種類來對構(gòu)件尺寸進行調(diào)整，給出限定條件即可進行拆分。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

3、生產(chǎn)制作時的生產(chǎn)成本控制

3.1現(xiàn)澆件與PC構(gòu)件的生產(chǎn)比較

現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)構(gòu)件的價格受原料、周轉(zhuǎn)材料及施工措施影響較為嚴重。前二者的價格越高則構(gòu)件價格越高。現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)施工時不能對產(chǎn)生的質(zhì)量通病進行有效把控，將會造成材料及時間的浪費，生產(chǎn)成本隨之增高。

PC構(gòu)件統(tǒng)一在工廠生產(chǎn)，可在工廠以流水線或固定線的形式來交叉施工分部分項工程，季節(jié)、天氣等外部因素不會對構(gòu)件質(zhì)量造成影響。PC構(gòu)件生產(chǎn)時通過工廠質(zhì)量管理可解決構(gòu)件質(zhì)量問題，產(chǎn)品質(zhì)量有保障，也能減少材料的浪費從而降低成本[2]。

3.2預制構(gòu)件生產(chǎn)費用分析

車間內(nèi)PC構(gòu)件的生產(chǎn)成本在每立方2500-3500元，其成本主要包括人工費、材料費、管線與預埋件設置費、水電費、模具費、構(gòu)件堆放及管理費以及運輸費用。

人工費方面，PC構(gòu)件的生產(chǎn)為機械設備生產(chǎn)，能夠減少對人工用量的需求，但設備操作等對于工人的能力提出較高要求，因此工人薪資較高，這就增加了人工費的支出。

材料費方面，PC構(gòu)件與現(xiàn)澆件所使用的材料相同，但工廠生產(chǎn)能有效減少材料消耗，因此可減少材料費用。

管線與預埋件設置方面，生產(chǎn)PC構(gòu)件的同時，還需要安裝布置構(gòu)件內(nèi)管線，這一費用在PC構(gòu)件的生產(chǎn)成本中占有一定比例。

水電費方面，PC構(gòu)件為工廠集中生產(chǎn)，與傳統(tǒng)人工生產(chǎn)相比能減少電量消耗。PC構(gòu)件養(yǎng)護方式發(fā)生改變，可實現(xiàn)循環(huán)利用養(yǎng)護用水，減少水資源消耗。

模具費及模具攤銷費方面，PC構(gòu)件的生產(chǎn)需要嚴格遵循工藝生產(chǎn)，從最開始的安裝臺模、澆筑混凝土及養(yǎng)護、形成成品的生產(chǎn)全過程都需要使用模具。模具費是PC構(gòu)件生產(chǎn)成本的大頭，PC構(gòu)件的形式越簡單、種類越少則越能發(fā)揮出工廠大批量生產(chǎn)的優(yōu)勢，PC構(gòu)件的成本也就越低;PC構(gòu)件越復雜、種類越多，則需要專門設計模具，模具使用頻率就會越低，這就明顯增加了PC構(gòu)件的生產(chǎn)成本。

PC構(gòu)件的存放及管理方面，現(xiàn)澆構(gòu)件完成養(yǎng)護后即形成工程實體，無需存放、管理構(gòu)件。PC構(gòu)件生產(chǎn)完畢后需要合理存放管理，因此有存放、管理構(gòu)件的費用產(chǎn)生。

PC構(gòu)件的運輸方面，運輸費用在PC構(gòu)件的生產(chǎn)成本中也占有一定比例，PC構(gòu)件的尺寸越小、結(jié)構(gòu)越簡單則對車輛運輸要求越低，運輸越容易，成本也會越低，否則會導致成本增加。

4、 PC構(gòu)件生產(chǎn)成本的控制措施

4.1對過程控制進行優(yōu)化

策劃時期要全面、充分考慮項目各環(huán)節(jié)，深入地分析設計方案對項目施工造成的影響，對使用PC構(gòu)件的部分要制定出合理的技術方案。結(jié)構(gòu)設計時要盡可能選擇容易制作及安裝的構(gòu)造形式，為施工過程中降低施工難度提供保障。

4.2對制作工序進行優(yōu)化

預制外墻多采用反打工藝，生產(chǎn)前要使用膠條密封外墻，這就造成了工序的增加，從而增加生產(chǎn)成本。除此以外，生產(chǎn)時模具以一次性模板居多，要采用可重復利用的模具來代替一次性模具，以減少模具費用。

對構(gòu)件的生產(chǎn)工藝進行優(yōu)化，深入研究PC構(gòu)件，不斷提高構(gòu)件性能。推進PC構(gòu)件節(jié)能生產(chǎn)，采用溫控養(yǎng)護的方法來減少能源消耗，提高模板周轉(zhuǎn)率，縮短工期，進而發(fā)揮出降低生產(chǎn)成本的效果。實施標準化工廠生產(chǎn)從而節(jié)省工序、時間、原料及人力消耗。采用工廠化的方式來生產(chǎn)PC構(gòu)件，不僅可以降低勞動強度，還能提高生產(chǎn)效率，提高產(chǎn)品質(zhì)量。使用無損連接裝置來進行模板生產(chǎn)，能夠有效延長平臺使用壽命，降低成本，減少攤鋪，提高生產(chǎn)效率[3]。

4.3對技術路線進行優(yōu)化

相同的構(gòu)件可以有多個生產(chǎn)方法，生產(chǎn)方法不同，技術路線及安裝工法也都會存在差異，這就要求生產(chǎn)PC構(gòu)件時合理選擇生產(chǎn)方法、技術路線及安裝工法。對常見的PC構(gòu)件生產(chǎn)安裝探討如下。

單面預制疊合式剪力墻采用反打或正打工藝進行制作，其安裝特征在于安裝時僅需要支一面模板，現(xiàn)場施工迅速，其特點在于施工效率高、造價高、能減少腳手架及模板的使用。雙面預制疊合式剪力墻采用機械化翻轉(zhuǎn)生產(chǎn)，二次澆筑成型工藝，其安裝特點在于安裝時無需模板，無需多次澆筑混凝土，其特點在于施工效率高，能減少腳手架及模板的使用，但需要大型機械設備的支持。全預制剪力墻漿錨連接采用反打工藝生產(chǎn)，其安裝特點在于現(xiàn)場作業(yè)少，但是對孔有一定難度，這一技術的特點在于能減少腳手架及模板的使用，施工效率不高，造價較高。全預制圓孔板剪力墻采用反打或正打工藝，其安裝特點在于可以直接安裝預制樓板，施工速度快，每層無需多次澆筑混凝土，這一技術的特點在于造價低、效率高，可減少腳手架及模板的使用。預制預應力疊合樓板采用先張法制作，其安裝特點在于施工簡單，能夠減少對于模板的使用，濕作業(yè)在50%，這一技術的特點在于造價低，價格低于現(xiàn)澆板價格。全預制節(jié)點疊合樓板采用臺車式模具流水線生產(chǎn)，這一技術的安裝特點在于方便施工，濕作業(yè)在10%。預制桁架鋼筋疊合樓板采用機械化批量生產(chǎn)，其濕作業(yè)在50%。預制雙面疊合梁、U型疊合梁采用兩面翻轉(zhuǎn)兩次澆筑成型工藝，其特點在于方便施工，能夠減少對于模板的使用，施工效率高，造價低。預制樓梯采用立?；蚱侥Ｉa(chǎn)，其特點在于施工方便，造價低于現(xiàn)澆樓梯。預制柱采用統(tǒng)一模具生產(chǎn)，其特點在于施工效率高、制作造價低，但施工造價高。預制空心柱采用統(tǒng)一模具生產(chǎn)，其特點在于施工效率高、成本低。預制陽臺及空調(diào)板可結(jié)合設計要求進行制作，其特點在于施工方便，重復率越高則成本越低，價格要低于現(xiàn)澆板。

結(jié)語：

預制裝配式建筑結(jié)構(gòu)作為目前建筑工程中一種新型施工結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)相比，其優(yōu)勢明顯，應用前景廣闊。裝配式建筑成本過高是制約其發(fā)展的主要原因之一，而預制混凝土構(gòu)件的成本又是構(gòu)成裝配式建筑成本的主要組成部分。裝配式建筑工程的施工建設在預制混凝土構(gòu)件成本控制過程中，要實施合理的控制策略和方法，以提升構(gòu)件生產(chǎn)效益。應采用一系列措施來降低預制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)成本，以解決裝配式建筑成本過高問題，同時促進我國裝配式建筑發(fā)展。

參考文獻：

[1]孫磊，劉雅雅.裝配式建筑預制混凝土構(gòu)件生產(chǎn)成本控制的研究[J].北方建筑，2019，4（2）：79-81.

[2]袁成.小型混凝土預制構(gòu)件優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)工法[J].建材發(fā)展導向（上），2018，16（3）：178-179.

[3] 張德明.混凝土預制構(gòu)件標準化率與裝配式混凝土建筑成本的關聯(lián)分析及控制措施[J].墻材革新與建筑節(jié)能，2018（10）：37-39.9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3