基于案例的裝配式建筑全壽命期綜合效益評(píng)價(jià)

李曉璠，楊顏萌，楊勁松

(1.昆明冶金高等?？茖W(xué)校建筑工程學(xué)院，云南 昆明 650033;2.云南大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，云南 昆明 650091;3.云南中馳風(fēng)尚房地產(chǎn)有限公司，云南 昆明 650021)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城鎮(zhèn)化快速發(fā)展的同時(shí)，資源消耗增大、轉(zhuǎn)化效能低、碳排放量大、溫室效應(yīng)等環(huán)境問題也日漸凸顯。對(duì)建筑業(yè)來說，傳統(tǒng)現(xiàn)澆建造模式難以消除這些弊病，綠色環(huán)保的裝配式建造方式在節(jié)能減排方面逐步得到了社會(huì)的認(rèn)可。單一的經(jīng)濟(jì)效益研究已不能全面反映裝配式建筑在整個(gè)壽命期的綜合影響，從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)、項(xiàng)目管理等其他方面進(jìn)行綜合效益研究，對(duì)建筑業(yè)選擇建造方式規(guī)模、促進(jìn)管理增效有一定的理論意義。

1 以全壽命期為研究階段

本課題是對(duì)項(xiàng)目包括“建設(shè)期、運(yùn)營(yíng)期、回收期”全壽命期的研究，圍繞裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑費(fèi)用結(jié)構(gòu)分解和綜合效益評(píng)價(jià)展開。

2 綜合效益研究的內(nèi)涵和特點(diǎn)

綜合效益是指一個(gè)項(xiàng)目充分利用各方面資源，在持續(xù)不斷的發(fā)展過程中，整個(gè)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)和項(xiàng)目管理、技術(shù)等方面獲得的收益，其中可以量化的效益稱為有形效益，如經(jīng)濟(jì)效益；難以量化用數(shù)值表示的效益如環(huán)境效益、社會(huì)效益、項(xiàng)目管理、技術(shù)進(jìn)步等其他效益稱為無形效益。

3 基于案例的綜合效益評(píng)價(jià)

以昆明市五華區(qū)某辦公樓——地上4層裝配整體式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)建筑為例，建筑面積 15 681.12 m2，抗震等級(jí)8級(jí)，主體高度 24.30 m，非承重圍護(hù)墻、內(nèi)隔墻采用預(yù)制。樓板采用 60 mm+80 mm 疊合結(jié)構(gòu)，預(yù)制率25.80%，疊合板由桁架鋼筋混凝土預(yù)制底板及現(xiàn)澆鋼筋混凝土疊合層共同組成，每層疊合板面積 3 874.92 m2，共有324塊疊合板。

3.1 經(jīng)濟(jì)效益定量分析

3.1.1 建設(shè)階段經(jīng)濟(jì)效益定量分析

裝配式建設(shè)項(xiàng)目總投資和建筑安裝工程費(fèi)費(fèi)用構(gòu)成。

1)建設(shè)總投資。按照原國(guó)家計(jì)委審定(計(jì)辦投〔2002〕15號(hào))實(shí)施的《投資項(xiàng)目可行性研究指南》規(guī)定，我國(guó)現(xiàn)行工程造價(jià)的構(gòu)成主要內(nèi)容包括設(shè)備及工、器具購(gòu)置費(fèi)用；建筑安裝工程費(fèi)用；工程建設(shè)其他費(fèi)用；預(yù)備費(fèi)；建設(shè)期利息；固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅6項(xiàng)內(nèi)容[1]。

2)建筑安裝工程費(fèi)用。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、財(cái)政部發(fā)布的《關(guān)于印發(fā)〈建筑安裝工程費(fèi)用項(xiàng)目組成〉的通知》(建標(biāo)〔2013〕44號(hào))，我國(guó)現(xiàn)行建筑安裝工程費(fèi)用具體構(gòu)成如圖1所示。

圖1 裝配式建筑建安工程費(fèi)項(xiàng)目組成Fig.1 Project composition of construction and installation cost of prefabricated building

為保障數(shù)據(jù)的可比性，本研究將部分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為單位面積造價(jià)或消耗量。

① 分部分項(xiàng)費(fèi)用差異分析(表1)。由表1可見：裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑比現(xiàn)澆混凝土建筑分部工程費(fèi)高 3 578 431.58 元，單方造價(jià)高228.20元/m2；PC構(gòu)件費(fèi)占裝配式建筑建安工程費(fèi)33.11%，是增量的主要因素，減量部分分別為砌筑工程、已預(yù)制的鋼筋混凝土費(fèi)以及天棚工程中已在預(yù)制廠完成的裝修部分(如抹灰等)費(fèi)用。

人工費(fèi)因工廠化加工、現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械化裝配減少了現(xiàn)場(chǎng)用工量和勞動(dòng)力費(fèi)用，增加了現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械費(fèi)，裝配式結(jié)構(gòu)建筑因按規(guī)范要求增加了疊合結(jié)構(gòu)厚度(高度)、結(jié)合材料而增加了材料費(fèi)，裝配整體式建筑與現(xiàn)澆建筑人工、材料、機(jī)械費(fèi)用對(duì)比如表2所示。

②施工措施費(fèi)用差異分析。2種建造模式措施項(xiàng)目費(fèi)計(jì)算有差異，因?yàn)檠b配式建筑主要構(gòu)件是在工廠加工，所以要減去預(yù)制部分的砌筑工程、已預(yù)制的鋼筋混凝土費(fèi)的腳手架、模板費(fèi)和混凝土養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，所以采用裝配式建造現(xiàn)場(chǎng)措施費(fèi)減少，見表3、4。

裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑比現(xiàn)澆建筑單價(jià)措施項(xiàng)目造價(jià)減少 1 515 109.81 元。

表1 裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑與現(xiàn)澆建筑分部工程費(fèi)用對(duì)比Tab.1 Cost comparison of subproject between assembled integral structure and cast-in-place building

表2 裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑與現(xiàn)澆混凝土建筑人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi)對(duì)比Tab.2 Comparison of labor cost, material cost and machinery cost between assembly integral structure building and cast-in-place concrete building

表3 裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑與現(xiàn)澆建筑單價(jià)措施項(xiàng)目造價(jià)對(duì)比Tab.3 Project cost comparison of unit price measures for assembly and cast-in-place construction

表4 裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑與現(xiàn)澆建筑主要措施項(xiàng)目對(duì)比Tab.4 Comparison of main measures of assembly and cast-in-place building

目前，裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑總價(jià)措施費(fèi)還沒有適用的計(jì)價(jià)費(fèi)率，很難定量計(jì)算準(zhǔn)確的數(shù)值，但理論上費(fèi)用是降低了。

③間接費(fèi)差異分析。裝配式建筑管理費(fèi)、利潤(rùn)增量=[(2 477 303.34-3 369 715.88)+(1 828 104.97-1 062 729.32)×8%]×(33%+20%)=-440 526.90 元。

④規(guī)費(fèi)差異分析。裝配式建筑規(guī)費(fèi)增量=(2 477 303.34-3 369 715.88)×27%=-240 951.39 元。

⑤稅金差異性分析。裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑稅金計(jì)算較現(xiàn)澆建筑復(fù)雜，主要是由于稅金組成不同造成的：裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑預(yù)制環(huán)節(jié)按制造業(yè)計(jì)稅，現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)澆、安裝部分按建筑業(yè)計(jì)稅(等同現(xiàn)澆)，造成稅金增加有3個(gè)方面因素：制造業(yè)綜合稅率高、制造成本高(PC構(gòu)件價(jià)格高、一體化裝修成本增加)、攤銷高(如果要建預(yù)制廠，土地費(fèi)用高攤銷大，沒有進(jìn)項(xiàng)稅可以抵扣，還要繳納土地使用稅、房產(chǎn)稅)，綜合稅金成本增加5%～8%[2]。取平均值6.5%計(jì)算增量:

裝配式建筑稅金增量=(3 578 431.58-440 526.90-240 951.39-1 515 109.81)×6.5%=1 381 843.48×6.5%=89 819.83 元，稅金單方造價(jià)增量5.73元/m2。

現(xiàn)澆建筑建安造價(jià)為[21 917 658.24+4 771 451.19+(3 369 715.88+1 062 729.32×8%)×53%+3 369 715.88×27%]×1.065=31 342 888.08 元，單方造價(jià) 1 998.77 元/m2，裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑建安工程造價(jià)為 2 092.62 元/m2。

裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑較現(xiàn)澆建筑建安工程造價(jià)上升 1 471 663.31 元，單方造價(jià)上升93.85元/m2。

3.1.2 使用階段經(jīng)濟(jì)效益定量分析

使用階段經(jīng)濟(jì)效益主要是指裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑比現(xiàn)澆成本低帶來的經(jīng)濟(jì)效益增量。成本主要為3個(gè)方面：能耗成本、大修成本和日常維護(hù)成本。裝配建筑大部分部品部件在工廠制造，全裝修統(tǒng)一采購(gòu)材料和施工，性能保障度提高會(huì)減少大修次數(shù)和維護(hù)成本，見表5。

3.1.3 回收期經(jīng)濟(jì)效益定量分析

1)拆除費(fèi)用C4。鋼筋混凝土建筑物的拆除成本一般按照建設(shè)期成本的10%計(jì)算[4]。現(xiàn)澆建筑：1 998.77×10%=199.88元/m2；裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑：2 092.62×10%=209.26元/m2。

2)殘值回收C5。不同結(jié)構(gòu)殘值回收率不同，一般取5%，產(chǎn)業(yè)化住宅殘值計(jì)算在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家取10%[4]?，F(xiàn)澆式：1 998.77×5%=99.94元/m2；裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑：2 092.62×10%=209.26元/m2。

3.1.4 全壽命期經(jīng)濟(jì)效益定量分析

1)不考慮資金時(shí)間價(jià)值，裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑比現(xiàn)澆建筑經(jīng)濟(jì)效益下降：

(209.26-99.94)-93.85 -(-82.2)-(209.26-199.88)=109.32-93.85+82.20-9.38=88.29元/m2。

表5 裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑與傳統(tǒng)建筑使用成本對(duì)比Tab.5 Comparison of the use cost between assembled buildings and traditional buildings

2)考慮資金時(shí)間價(jià)值，基準(zhǔn)收益率按8%計(jì)算,使用費(fèi)用和回收期費(fèi)用為：

NPV=(C1+C3)×(P/A，8%，50)+C8×[(P/F,8%,8)+(P/F,8%,16)+(P/F,8%,32)+(P/F,8%,40)+(P/F,8%,48)]+C6× (P/F,8%,20)+C7×(P/F,8%,40)+(C4-C5)×(P/F,8%,50)

裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑使用費(fèi)用和回收期費(fèi)用：

(13.56+40)×12.233 5+3.8×(0.540 3+0.291 9+0.157 7+0.085 2+0.046 0+0.024 9)+15.4×0.214 5+30.8×0.046 0+(209.26-209.26)×0.021 3=664.30元/m2；

現(xiàn)澆式使用費(fèi)用和回收期費(fèi)用：

(22.56+65)×12.233 5+5.7×(0.540 3+0.291 9+0.157 7+0.085 2+0.046 0+0.024 9)+30.8×0.214 5+61.7×0.046 0+(199.88-99.94)×0.021 3=1 089.27 元/m2。

考慮資金時(shí)間價(jià)值，裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑比現(xiàn)澆建筑全壽命期經(jīng)濟(jì)效益下降：(1 089.27-664.3-93.85)=331.12元/m2

3)考慮資金時(shí)間價(jià)值的全壽命期成本、經(jīng)濟(jì)成本模型為：

LCC= LCC1+ LCC2+ LCC3+ LCC4

(1)

LCC為全壽命期成本現(xiàn)值：LCC1為生命期經(jīng)濟(jì)成本的折現(xiàn)值，LCC2為生命期環(huán)境成本的折現(xiàn)值，LCC3為生命期社會(huì)成本的折現(xiàn)值，LCC4為生命期管理成本的折現(xiàn)值。

(2)

LCC1為全壽命期經(jīng)濟(jì)成本的折現(xiàn)值：其中C建為建造成本折現(xiàn)值，A為年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用(使用成本)，PVSUM為年金現(xiàn)值系數(shù)，B為拆除成本，C為回收殘值,PVC為現(xiàn)值系數(shù)。LCC2、LCC3、LCC4見后面分析。

3.2 環(huán)境效益定量分析(LCC2)

3.2.1 資源節(jié)約效益定量分析

以上節(jié)案例中的第三層疊合板為例，疊合板由桁架鋼筋混凝土預(yù)制底板及現(xiàn)澆鋼筋混凝土疊合層共同組成，疊合板預(yù)制厚度60 mm+現(xiàn)澆厚度80 mm，辦公樓第三層疊合板面積 3 874.92 m2，共有324塊疊合板，板頂X方向φ8@160，Y方向?yàn)棣?@200貫通筋；混泥土C35，共有U10預(yù)埋件 1 295 個(gè)，預(yù)制部分φ6.5鋼筋 7.23 t,φ8鋼筋 12.87 t ，φ12鋼筋 6.32 t ；現(xiàn)澆部分使用HRB400φ8帶肋鋼筋 14.02 t，φ12鋼筋 0.03 t。如果按現(xiàn)澆方式建造，樓板厚度為 140 mm，商品混凝土C35，鋼筋工程量為φ20鋼筋 9.60 t，φ10鋼筋 28.65 t，φ12鋼筋 25.18 t；石灰砂漿抹灰天棚 9 mm 厚(2 mm 厚1∶2.5紙筋灰罩面，7 mm 1∶0.3∶3混合砂漿打底)。運(yùn)用《裝配式建筑工程消耗量定額》TY01-01(01)—2016和《房屋建筑與裝飾工程消耗量定額》TY01-31—2015, 進(jìn)行資源消耗分析見表6。

表6 單位面積疊合板與現(xiàn)澆板主要材料指標(biāo)對(duì)比Tab.6 Comparison of main material indexes between laminated plate and cast-in-place plate per unit area

疊合板施工分預(yù)制底板的安裝、后澆疊合層施工2個(gè)階段。施工流程為：在下層板面編號(hào)→復(fù)核標(biāo)高、彈線→安裝預(yù)制底板支架→起吊預(yù)制底板→就位、核對(duì)、調(diào)整方向→安放到位→解開吊鉤→實(shí)施下一片底板吊裝(直至全部安裝完成)→樓層梁鋼筋綁扎→管線連接、預(yù)埋→預(yù)制底板預(yù)留鋼筋連接、構(gòu)造鋼筋安裝→樓板上層鋼筋網(wǎng)片安裝→檢驗(yàn)批驗(yàn)收和樓板鋼筋隱蔽驗(yàn)收→墻、柱、梁、現(xiàn)澆疊合層混凝土澆筑→混凝土養(yǎng)護(hù)。

預(yù)制板可以做現(xiàn)澆板的底模，所以節(jié)省了底模板和預(yù)制板底面抹灰工程量和用水量。

3.2.2 能源節(jié)約效益定量分析

由表6對(duì)比得出，采用疊合樓板較現(xiàn)澆樓板增加C35混凝土用量 0.04 m3/m2，減少砂漿用量-0.051 m3/m2，減少鋼筋用量-5.95 kg/m2，由此進(jìn)行上節(jié)案例中的第三層疊合板能源節(jié)約效益分析，裝配整體式結(jié)構(gòu)建筑節(jié)電量為 3 717.37 kWh，見表7。

表7 能源節(jié)約效益分析Tab.7 Energy saving benefit analysis

3.2.3 碳排放效益定量分析

結(jié)合涉及2種建造方式的碳排放差異和清華大學(xué)高源雪[4]、東南大學(xué)崔鵬[5]研究的相關(guān)碳排放因子進(jìn)行整理得到碳排放因子清單，見表8。

表8 單位面積疊合板與現(xiàn)澆板碳排放量對(duì)比Tab.8 Carbon emission comparison of laminated slab and cast-in-situ slab perunit area

辦公樓第三層疊合板面積 3 874.92 m2,該建筑每平米減少碳排放量為：3 874.92×4×30.46÷15 681.12 m2=30.02 kg/m2。整棟建筑減少碳排放量 477.65 t。按照國(guó)際排放交易委員會(huì)(IETA)發(fā)布的最新年度調(diào)查顯示,2013—2020年間，碳排放交易的平均價(jià)格為10.79歐元/t，按照歐元對(duì)人民幣匯率7.65元，計(jì)算得出建設(shè)期可以節(jié)約 222 499.45 元，可見裝配式建筑環(huán)境效益十分顯著。張曉丹[4]研究也認(rèn)為建筑生產(chǎn)過程碳排放量占17.72%。

3.2.4 降噪降塵效益分析

王廣明等[7]選擇了若干現(xiàn)澆現(xiàn)場(chǎng)和裝配式現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)點(diǎn)對(duì)噪音進(jìn)行測(cè)量，得出裝配式建筑施工階段所有測(cè)點(diǎn)噪音值均小于標(biāo)準(zhǔn)值 70 Db;而現(xiàn)澆建筑19.45%的測(cè)點(diǎn)值大于標(biāo)準(zhǔn)值 70 Db。在噪音控制方面，裝配式優(yōu)于現(xiàn)澆方式。

3.3 社會(huì)效益定性分析(LCC3)

鄭亞迪[8]認(rèn)為裝配式建筑對(duì)社會(huì)效益的影響具體體現(xiàn)在對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活、國(guó)經(jīng)濟(jì)、相關(guān)利益群體影響幾個(gè)方面：對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活的影響體現(xiàn)在居民的收入分配效益；對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的影響體現(xiàn)在對(duì)GDP的貢獻(xiàn)率；對(duì)相關(guān)利益群體的影響主要體現(xiàn)在對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的推動(dòng)上。

裝配式建筑市場(chǎng)空間增長(zhǎng)率大，對(duì)行業(yè)和相關(guān)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的帶動(dòng)也強(qiáng)，社會(huì)效益好。

3.4 其他效益定性分析(LCC4)

裝配整體式建造方式與先進(jìn)的管理模式結(jié)合，有利于提高效率、信息化、產(chǎn)業(yè)化程度，使建筑也能像制造業(yè)一樣加工生產(chǎn)，改善產(chǎn)品性能和舒適度，促進(jìn)建筑業(yè)可持續(xù)化發(fā)展。

4 結(jié) 論

本文先采用對(duì)比分析、定量分析方法將我國(guó)目前采用最多的兩種建造方式現(xiàn)澆式和裝配式建筑進(jìn)行建造期、使用期、回收期經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算，得出裝配式建筑建造成本高于現(xiàn)澆建筑建造成本，主要增量因素為 PC 構(gòu)件費(fèi)用、現(xiàn)場(chǎng)安裝機(jī)械費(fèi)用、稅金，裝配整體式建筑使用成本低于現(xiàn)澆建筑建造成本，回收殘值高于現(xiàn)澆建筑建造成本，全壽命期成本低于現(xiàn)澆建筑，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于現(xiàn)澆建筑；裝配裝配式建筑環(huán)境效益顯著，采用裝配干法施工，減少了濕作業(yè)的工作量，節(jié)能減排，本文以建造期碳排放量減少定量計(jì)算了增量效益，提高明顯；裝配式建筑節(jié)約勞動(dòng)力成本也非常明顯，在本文分析的案例中，人工費(fèi)較現(xiàn)澆建筑節(jié)約26.48%，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠化制造的一體化特點(diǎn)使裝配式建筑在質(zhì)量、工期、管理等方面更有優(yōu)勢(shì)，更適宜與運(yùn)用信息化平臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)工業(yè)化和可持續(xù)發(fā)展，社會(huì)效益明顯。綜上所述，裝配式建筑全壽命的綜合效益優(yōu)于傳統(tǒng)的現(xiàn)澆建筑。