裝配式混凝土建筑成本影響因素與控制研究

張文京

(北京城建五建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 100029)

1 裝配式混凝土建筑的施工流程及優(yōu)缺點(diǎn)

(1)預(yù)制柱的安置關(guān)于預(yù)制柱的安置，要點(diǎn)是將柱子與承臺及其相鄰柱的節(jié)點(diǎn)聯(lián)系，目前主要采用的方法為:使用在制造時(shí)預(yù)留伸出的鋼筋進(jìn)行銜接，然后再澆筑砼進(jìn)行覆蓋。這么做法既簡單，又能夠達(dá)到相對安全的連接強(qiáng)度和穩(wěn)定性。而預(yù)制梁架設(shè)過程中的具體施工要求，將在下文作詳盡闡述。

一是垂直調(diào)整用于完成連接預(yù)制柱與端部設(shè)置的型鋼連接件，從而完成梁與支座承臺、柱與其他柱的銜接。對于調(diào)節(jié)立柱的垂直程度，可利用預(yù)先準(zhǔn)備立柱和支承臺間的底部螺栓組件加以調(diào)節(jié)，增加施工的效果，提高建筑品質(zhì)。

二是在剪力強(qiáng)度鍵的設(shè)置以及預(yù)制梁的設(shè)計(jì)施工過程當(dāng)中，都必須重視它的抗剪特性，并成為一個(gè)很關(guān)鍵的設(shè)計(jì)內(nèi)容。要進(jìn)一步提高預(yù)制柱的抗剪特性，就必須采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)措施，在必要時(shí)添加剪力強(qiáng)化鍵以進(jìn)一步提高抗剪才能。剪力鍵通過相互嵌套的混凝土結(jié)構(gòu)形式傳輸剪力強(qiáng)度，擁有優(yōu)異幾何形狀的剪力強(qiáng)化鍵就擁有了優(yōu)異的抗剪特性。

三是縱筋的連接，根據(jù)所用的連接方法不同，一般分成兩大類:機(jī)械連接和焊接連接。對通過這種方式實(shí)現(xiàn)連接的縱筋，還必須保證在連接件和連接段之間的縱筋的清潔度，以提高連接性能。

四是后澆砼的澆筑，要點(diǎn)后澆砼連接時(shí)采用雙套筒灌漿連接方法。為了提高穩(wěn)定性，在進(jìn)行構(gòu)件的縱筋連接和必要的水泥澆注后，需要后澆注水泥，構(gòu)成整體。

(2)預(yù)制梁的安裝。為提高預(yù)制梁的承載力特性，可針對其體的受力狀況，在預(yù)制梁的二頭設(shè)置鋼筋、鋼板等，以提高鋼筋的受扭、受剪力，從而提高在施工與運(yùn)用過程中的機(jī)械性能。對部分跨度較大的橋梁，在條件許可時(shí)也可以采用外部預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。當(dāng)預(yù)制鋼筋就位后，根據(jù)設(shè)計(jì)條件，預(yù)留受力鋼筋，或在預(yù)留的后澆混凝土處澆注砼。

(3)預(yù)制板的安裝。一是標(biāo)識必須準(zhǔn)確在施工現(xiàn)場，因?yàn)槭褂貌煌δ艿哪景宓姆N類有許多，所以在施工前就應(yīng)該開展好針對何種類型木板的標(biāo)識與整理，以免因?yàn)榻M織錯(cuò)誤而導(dǎo)致工期拖延，或者產(chǎn)生隱患。在施工中，對所有必須完成吊裝工作的預(yù)制板按圖樣實(shí)行了編碼，并做好正確的現(xiàn)場布局，為以后的吊裝工作創(chuàng)造了條件。二是鋪設(shè)水泥漿層吊裝過程，除去了前面一章中所講的注意事項(xiàng)以外，由于地板自身在厚度上相對的比較單薄，在施工過程中如果遭遇很大的集中負(fù)荷會產(chǎn)生傷害或者損壞。所以，在具體的施工過程中，除根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所要求地在間距三百mm處緩慢下放以外，也必須充分考慮支柱和承重墻對板所形成的集中負(fù)荷對樓板結(jié)構(gòu)的影響。三是在接縫地處理好預(yù)制板安裝就位后，再按工程設(shè)計(jì)要求安裝附加鋼筋，并在把水、電等各類管道安裝完成后再澆筑砼。

(4)預(yù)制墻的安裝。在中國傳統(tǒng)的現(xiàn)澆砼結(jié)構(gòu)當(dāng)中，對預(yù)制墻體的安裝工作通常分為定位、捆綁鋼筋、支模、澆注砼、養(yǎng)護(hù)、拆除等過程，周期一般較長。而在PC結(jié)構(gòu)中，由于結(jié)構(gòu)材料在施工現(xiàn)場就已預(yù)制完畢，從而大大減少了施工環(huán)節(jié)，在一方面提升建筑速度的同時(shí)，又從另一方面提高了質(zhì)量。在中國現(xiàn)階段的工業(yè)化住宅建設(shè)進(jìn)程中，通常將保溫板材等材料直接在生產(chǎn)階段中就完成了裝配，從而形成整體結(jié)構(gòu)，在提高效率的同時(shí)，還能由有效的二者之間的黏結(jié)性。而對于一般的疊合板的裝配過程，通常分為:梯子筋調(diào)整、墻板吊掛就位、斜撐裝配、墻板精調(diào)等階段。

2 影響裝配式建筑成本的因素

2.1 設(shè)計(jì)階段影響因素

(1)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化程度比較低。當(dāng)前的裝配式建筑物的設(shè)計(jì)一般是將建筑物的單體設(shè)計(jì)好后，再進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)的分割與深化設(shè)計(jì)，而不同的建筑物往往分割出來的結(jié)構(gòu)也有所不同，而預(yù)制建筑構(gòu)件的種類的增加造成了模具的攤銷費(fèi)的提高；同時(shí)由于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范的不健全與不統(tǒng)一，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)復(fù)雜度的增加。

(2)設(shè)計(jì)的集成化程度比較低。另外，由于在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)拆分與深化設(shè)計(jì)問題上，把各個(gè)專業(yè)設(shè)計(jì)人員相互整合開來，提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難度，也造成了對產(chǎn)品設(shè)計(jì)的考慮不全面，從而造成了制造、物流，以及設(shè)備安裝階段生產(chǎn)成本的提高;但是，裝配式建筑的設(shè)計(jì)、制造、搬運(yùn)與裝配必須是統(tǒng)一的，必須加以全面地考察。

2.2 預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)階段影響因素

首先，因?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)范化程度較低，導(dǎo)致整個(gè)制造階段的模具攤銷成本居高不下，且項(xiàng)目之間模具的周轉(zhuǎn)率低。其次，對許多預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)廠而言，基本將其定位為生產(chǎn)公司，生產(chǎn)成本管理歸于財(cái)務(wù)部，在實(shí)踐中大多只進(jìn)行了核算，缺少了生產(chǎn)成本的計(jì)劃、分析與管理。

2.3 預(yù)制構(gòu)件運(yùn)輸階段影響因素

當(dāng)前預(yù)制構(gòu)件的物流利用率低下使得貨物的費(fèi)用的偏高;很多預(yù)制構(gòu)件的體積較大、外形不規(guī)則，不得已通過散件方法運(yùn)送，加之對運(yùn)送的途徑、交通條件、運(yùn)送車輛和搬運(yùn)方法等實(shí)際狀況考察得不周全，造成運(yùn)送的成本費(fèi)用偏高。

2.4 預(yù)制構(gòu)件安裝階段影響因素

(1)對建筑施工技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)的不足。首先，組裝式的建筑施工方法對員工的要求更高，把大量的砌筑墻體、用水泥砂漿抹灰的普通農(nóng)民工，替換為更熟悉專業(yè)技能和施工工序的產(chǎn)業(yè)工人，但在蓬勃發(fā)展的初期，這種更有知識的員工卻極度短缺;其次，建筑業(yè)的施工管理技術(shù)團(tuán)隊(duì)的流動性也相當(dāng)大，在培養(yǎng)新人使其更熟悉技術(shù)以后，常常因?yàn)楣こ添?xiàng)目的完成而離職。

(2)企業(yè)管理人才經(jīng)驗(yàn)少。當(dāng)前不少工程項(xiàng)目由于缺乏科學(xué)合理的工期組織設(shè)計(jì)，不能分段地流水施工，致使工程出現(xiàn)了工人窩工、機(jī)具閑置等現(xiàn)象，且不少項(xiàng)目技術(shù)人員由于自身缺乏這方面的工作經(jīng)驗(yàn)，大多只能現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，對裝配式建筑安裝的全過程也無法周詳考慮，甚至有些工程項(xiàng)目的管理人員也缺乏工作經(jīng)驗(yàn)，只能事先將管理人員帶到外省的工程項(xiàng)目中學(xué)習(xí)，或是直接由外省較有經(jīng)驗(yàn)的工程管理人員帶領(lǐng)，因此裝配式節(jié)點(diǎn)建筑人工費(fèi)的節(jié)省并未充分發(fā)揮出應(yīng)有的優(yōu)勢，相反還形成了大量增量的成本。

(3)施工安裝的效益并不高。首先，在生產(chǎn)過程中勞務(wù)技術(shù)的熟練影響施工的速度；其次，對于大型塔吊的選擇以及施工現(xiàn)場的水平面布置疏忽了考慮，導(dǎo)致起吊頻次和效率較低，更有甚者造成了勞務(wù)人員的降效，引發(fā)成本的增加。

2.5 外部環(huán)境因素

隨著中國經(jīng)濟(jì)體制改革的逐步落實(shí)，節(jié)能減排的大趨勢已勢在必行。北京住建委出臺《有關(guān)發(fā)展裝配型建筑設(shè)計(jì)的具體實(shí)施建議(征求意見稿)》，明確提出2022年裝配式建筑面積將占北京新增面積的比例，重要達(dá)百分之四十以上。伴隨著政府的支持，未來裝配式建設(shè)一定會成為主導(dǎo)發(fā)展方向，市場競爭必將更加激烈，并將涌現(xiàn)出一批優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的裝配式廠家。

3 基于施工過程的成本影響因素分析

3.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段

伴隨裝配式建筑的發(fā)展，裝配式建筑設(shè)計(jì)愈發(fā)成熟，相關(guān)規(guī)范愈發(fā)完善。設(shè)計(jì)單位在響應(yīng)業(yè)主需求的同時(shí)，也要兼顧構(gòu)件生產(chǎn)人員與現(xiàn)場勞務(wù)人員的可行性和便利性。例如，在保持模塊化設(shè)計(jì)的同時(shí)，盡量以線性構(gòu)件為主，減少轉(zhuǎn)角構(gòu)件的數(shù)量，用邊緣約束現(xiàn)澆構(gòu)件取而代之，在方便構(gòu)件加工生產(chǎn)的同時(shí)也方便了現(xiàn)場施工作業(yè)。

3.2 工廠生產(chǎn)階段

構(gòu)件生產(chǎn)廠家往往兼具二次深化設(shè)計(jì)的功能。二次深化設(shè)計(jì)的好壞將直接影響施工成本，小到構(gòu)件支撐預(yù)留孔的設(shè)置都會改變現(xiàn)場施工的難易程度從而影響整體施工進(jìn)度。構(gòu)件廠應(yīng)在項(xiàng)目實(shí)施過程中，應(yīng)發(fā)揮以往裝配式構(gòu)件生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢，提供合理化建議。

3.3 構(gòu)件運(yùn)輸階段

合理選擇運(yùn)輸次序。在實(shí)現(xiàn)單元模塊的物流運(yùn)輸功能時(shí)需要根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需求加以調(diào)整，實(shí)現(xiàn)隨發(fā)隨用，以減少需求的貨物不能按時(shí)發(fā)送，將不需求的貨物堆放在現(xiàn)場的情況出現(xiàn)，同時(shí)通過制定科學(xué)合理的物流次序降低了部件物流費(fèi)用和二次搬運(yùn)等成本費(fèi)用的產(chǎn)生，從而便于成本管理。

3.4 施工安裝階段

合理安排施工作業(yè)順序。根據(jù)施工總進(jìn)度計(jì)劃及裝配式施組(經(jīng)專家論證可行)統(tǒng)籌考慮，在保證工期與質(zhì)量的前提下，合理劃分施工流水段，減少不必要的支撐體系的配備。合理安排現(xiàn)場的勞務(wù)作業(yè)人數(shù)，有效防止了窩工現(xiàn)象的產(chǎn)生。

4 裝配式混凝土建筑成本控制的對策

4.1 加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈各主體合作

施工單位應(yīng)當(dāng)主動配合其他參與者，以充分發(fā)揮整體的最優(yōu)效應(yīng)，依靠一切合力完成工程質(zhì)量目標(biāo)。設(shè)計(jì)單位應(yīng)當(dāng)綜合考慮業(yè)主要求和裝配式施工標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范，并盡量地選擇標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，以便于加工、制造、運(yùn)輸;而裝配式施工構(gòu)件的供應(yīng)商則應(yīng)確保構(gòu)件的品質(zhì)、進(jìn)度及相關(guān)性能的優(yōu)化并通過過往工程積累的經(jīng)驗(yàn)提出合理化建議;監(jiān)理單位駐構(gòu)件廠監(jiān)理應(yīng)及時(shí)驗(yàn)收，及時(shí)反饋;現(xiàn)場作業(yè)單位通過預(yù)拼裝將構(gòu)件生產(chǎn)問題及時(shí)反饋到構(gòu)件廠及設(shè)計(jì)單位，及時(shí)調(diào)整，避免后期出現(xiàn)過多的現(xiàn)場作業(yè)造成費(fèi)用增加。

4.2 完善計(jì)價(jià)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

新建筑的工業(yè)化，也不是一夜之間的事情。它需要依靠相應(yīng)的環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)和物質(zhì)保障。在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，必須考慮到我們當(dāng)前的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)以及技術(shù)水平。目前的2017年，《〈北京市工程計(jì)算基礎(chǔ)—預(yù)算消耗量定額〉裝配式住宅建筑》已經(jīng)實(shí)施了四年，各清單項(xiàng)下的人才機(jī)單價(jià)已經(jīng)由施工單位的不斷摸索逐步完善，下一步施工單位的重點(diǎn)是結(jié)合各自的特點(diǎn)形成各自的裝配式企業(yè)定額，并通過對比學(xué)習(xí)等方式不斷提高施工水平進(jìn)而進(jìn)一步降低成本。

4.3 注重科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)

(1)裝配式建筑設(shè)計(jì)人員的培養(yǎng)。在知識訓(xùn)練上，可以圍繞預(yù)制建筑構(gòu)件專業(yè)中的幾個(gè)方面的專業(yè)知識內(nèi)容開展系列培訓(xùn)，并組織各專業(yè)技術(shù)人員共同參加在技術(shù)培訓(xùn)會和經(jīng)驗(yàn)共享會中，以提高工程設(shè)計(jì)技術(shù)人員的裝配式施工全過程管理的意識，并使之可以充分地考慮到后續(xù)制造、運(yùn)輸和施工等的各種因素，制訂具體的考評指標(biāo)并加以考核;可以培養(yǎng)設(shè)計(jì)人員使用BIM進(jìn)行建筑全壽命周期各專業(yè)的初期模擬，發(fā)現(xiàn)各專業(yè)交叉時(shí)易發(fā)生的問題(如管線碰撞、預(yù)留孔洞位置合理性等)，在設(shè)計(jì)之初就將問題消滅在萌芽階段，避免發(fā)生重復(fù)作業(yè)增加建安成本。

(2)預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)工人的培養(yǎng)。首先，企業(yè)必須對生產(chǎn)員工進(jìn)行預(yù)制的結(jié)構(gòu)生產(chǎn)技能、工藝等方面進(jìn)行訓(xùn)練，來提升員工的工作熟練度與生產(chǎn)效能;然后，設(shè)立了生產(chǎn)工人的實(shí)訓(xùn)基地，為生產(chǎn)工人的訓(xùn)練、在校學(xué)生的實(shí)習(xí)，創(chuàng)造了機(jī)會;最后，更加注重制造工人的來源，各大高等職業(yè)院校都提供了預(yù)先準(zhǔn)備裝配式構(gòu)件制造的有關(guān)專業(yè)知識和課程，讓學(xué)員培養(yǎng)了集成生產(chǎn)管理的意識，把產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、搬運(yùn)加工和裝配的基本邏輯統(tǒng)一了起來，為日后的各產(chǎn)業(yè)園企業(yè)提供了新鮮血液。

4.4 構(gòu)建了完善產(chǎn)業(yè)鏈體系的現(xiàn)代建材工業(yè)化運(yùn)營模式

在中國，由于建筑單位、PC構(gòu)件的制造單位和施工公司等各自擁有獨(dú)特的管理體系，因此即使是在大型建筑公司內(nèi)，也會受公司自身的生產(chǎn)成本費(fèi)用和內(nèi)部管理各種因素的直接影響，而使得公司不同板塊間的協(xié)調(diào)也受較大程度的負(fù)面影響。因?yàn)檫@個(gè)行業(yè)鏈的斷條和高度社會化的分工，導(dǎo)致了施工公司的稅收和利潤都被重復(fù)核算和征收，而這也是導(dǎo)致了裝嵌式工程在中國建筑施工造價(jià)很高的原因所在。

5 逐步實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化

在裝配式建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域，將建筑設(shè)計(jì)施工管理過程一體化有助于提高建筑整體效率，并提高了對生產(chǎn)成本的有效管控。在建筑設(shè)計(jì)施工技術(shù)的一體化流程當(dāng)中，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行各項(xiàng)關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)選擇工作時(shí)可以直接根據(jù)具體的建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)部分的主要技術(shù)參數(shù)資料完成整體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)確定工作以及整個(gè)建筑的方案設(shè)計(jì)，從而大大減少了后期的建筑技術(shù)沖突;同時(shí)在建筑設(shè)計(jì)施工流程當(dāng)中，相應(yīng)的建筑設(shè)計(jì)施工隊(duì)伍也可以直接根據(jù)整個(gè)總體設(shè)計(jì)方案執(zhí)行，從而大大減少了因?yàn)樯罨O(shè)計(jì)原因?qū)е碌慕ㄖ┕o效與重復(fù)性，也可以更合理地限制施工成本。