基于價(jià)值工程的裝配式建筑與現(xiàn)澆建筑比較分析

中國五冶集團(tuán)有限公司 上海 201900

裝配式建筑是將各類通用預(yù)制構(gòu)件（PC）經(jīng)專有連接技術(shù)提升為工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場機(jī)械化裝配為主的專用建筑技術(shù)體系。與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，裝配式建筑建造速度快；因所有構(gòu)件均為工廠制作，精度和質(zhì)量好；能最大限度地滿足“四節(jié)一環(huán)?！钡木G色建筑設(shè)計(jì)和施工要求。過去我國在工業(yè)建筑中應(yīng)用較多，近年來開始在民用建筑特別是住宅建筑中推廣采用；隨著我國城市化進(jìn)程的加快，特別是在政府的大力支持推廣下，裝配式建筑也迎來了新的發(fā)展契機(jī)。住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《2011～2015年建筑業(yè)、勘察設(shè)計(jì)咨詢業(yè)技術(shù)發(fā)展綱要》中提出“推進(jìn)結(jié)構(gòu)預(yù)制裝配化、建筑配件整體安裝化，減少現(xiàn)場濕作業(yè)，逐步提高住宅產(chǎn)業(yè)化、建筑工業(yè)化比重”的總體規(guī)劃；同時(shí)，上海市城鄉(xiāng)建設(shè)和管理委員會(huì)《上海市綠色建筑發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2014～2016）》及《關(guān)于推進(jìn)本市裝配式建筑發(fā)展的實(shí)施意見》（滬建管聯(lián)〔2014〕901號(hào)）也明確提出了“裝配式建筑的建筑面積占比，2015年不少于50%；2016年起外環(huán)線以內(nèi)新建民用建筑應(yīng)全部采用裝配式建筑、外環(huán)線以外超過50%；2017年起外環(huán)線以外在50%基礎(chǔ)上逐年增加”等具體實(shí)施目標(biāo)和一系列具體鼓勵(lì)措施[1,2]。

本文結(jié)合上海某住宅小區(qū)單位工程6#樓PC預(yù)制外墻板實(shí)例，引入價(jià)值工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方法，對(duì)比現(xiàn)澆建筑分析裝配式建筑的技術(shù)優(yōu)勢和成本水平，比較研究二者工程效益的差異，從預(yù)制裝配率的角度提出優(yōu)化改進(jìn)的措施。

1 工程概述

1.1 施工項(xiàng)目背景

本工程為上海某住宅小區(qū)6#樓，為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，共計(jì)28層，建筑面積為13 440 m2，其中標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積為840 m2。工程項(xiàng)目部分采用裝配式建筑方式施工，為內(nèi)澆外掛體系，除了外墻采用PC預(yù)制墻板外，其他部分均同傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑施工方式。PC外墻構(gòu)件由上海某預(yù)制構(gòu)件廠提供，該構(gòu)件廠距離本項(xiàng)目大約80 km。

PC外墻板包含PC構(gòu)件（含夾心保溫板）制作、場外運(yùn)輸及場內(nèi)二次倒運(yùn)、倉儲(chǔ)及現(xiàn)場安裝等工作內(nèi)容，相對(duì)應(yīng)假設(shè)的現(xiàn)澆外墻包含鋼筋混凝土模板、抹灰、墻體保溫等分項(xiàng)工程。根據(jù)以上分解內(nèi)容，完成組價(jià)、進(jìn)行成本分析。

1.2 數(shù)據(jù)分析及一般假設(shè)

假設(shè)6#樓采用裝配式方式建造，為內(nèi)澆外掛體系，除了外墻采用PC墻板外，其他部分與普通現(xiàn)澆住宅完全一樣。裝配式住宅的裝飾裝修成本和安裝成本與普通現(xiàn)澆住宅完全相同，因此，我們只需要將兩者的土建成本進(jìn)行比較即可。

假定在完成相同工程質(zhì)量的前提下，以工程項(xiàng)目施工進(jìn)度為分析研究對(duì)象，引入價(jià)值工程的方法分析比較裝配式設(shè)計(jì)下PC外墻板與傳統(tǒng)現(xiàn)澆設(shè)計(jì)下外墻的施工效用和成本差異。

本文依據(jù)該住宅小區(qū)圖紙和投標(biāo)文件等資料，對(duì)該項(xiàng)目裝配式設(shè)計(jì)的建筑成本進(jìn)行了大量的數(shù)據(jù)整理和核算，并對(duì)照?qǐng)D紙對(duì)其6#樓現(xiàn)澆設(shè)計(jì)下的成本進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)而分別計(jì)算各自的成本系數(shù)。

2 PC外墻板實(shí)例分析

價(jià)值工程（Value Engineering）是以最低的總費(fèi)用，可靠地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或作業(yè)的必要功能，著重于功能分析的有組織的活動(dòng)[3]。價(jià)值工程主要思想是通過對(duì)選定研究對(duì)象的功能及費(fèi)用分析，提高對(duì)象的價(jià)值。這里的價(jià)值指的是反映獲得效用與費(fèi)用支出之間的比例，用數(shù)學(xué)比例式表達(dá)這三者的關(guān)系是：價(jià)值（Value）=功能（Function）/成本（Cost），簡寫為V=F/C。

為簡化計(jì)算，本文擬采用04評(píng)分法對(duì)研究對(duì)象的功能進(jìn)行評(píng)分，采用價(jià)值系數(shù)判別法進(jìn)行價(jià)值工程的分析。價(jià)值系數(shù)接近于1或者等于1，說明研究對(duì)象的功能重要性或者效用水平與所花費(fèi)成本的比重相適應(yīng)，分析對(duì)象不是改進(jìn)的對(duì)象；反之，價(jià)值系數(shù)偏離1很多，說明功能效用和成本費(fèi)用不相匹配，存在很大的改進(jìn)空間。

1）確定評(píng)價(jià)對(duì)象的功能系數(shù)：由工程項(xiàng)目經(jīng)理部的項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目副經(jīng)理、工長、材料員、施工員等6名管理人員按04評(píng)分法，分別對(duì)施工進(jìn)度的功能（F1、F2）實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)分，匯總計(jì)算，確定功能指數(shù)。計(jì)算結(jié)果如表1所示。

2）確定評(píng)價(jià)對(duì)象的成本指數(shù)：為了簡化計(jì)算過程，便于分析比較，我們將各功能對(duì)應(yīng)的綜合單價(jià)（元/m3）作為各評(píng)價(jià)對(duì)象的實(shí)際成本。各評(píng)價(jià)對(duì)象的成本及成本指數(shù)如表2所示。

3）確定價(jià)值指數(shù)：價(jià)值指數(shù)=功能指數(shù)/成本指數(shù)，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表1 功能指數(shù)計(jì)算表

表2 成本指數(shù)計(jì)算表

表3 價(jià)值指數(shù)計(jì)算表

從上表中可以看出：裝配式PC外墻板在功能指數(shù)和成本指數(shù)的表現(xiàn)方面均顯著大于現(xiàn)澆式外墻結(jié)構(gòu)，而價(jià)值指數(shù)的表現(xiàn)則完全相反，V1小于1.00，V2則大于1.00。說明相比傳統(tǒng)現(xiàn)澆式設(shè)計(jì)，盡管裝配式設(shè)計(jì)PC外墻板在施工進(jìn)度方面取得了顯著的效果，同時(shí)也付出了較高的成本代價(jià)，致使施工項(xiàng)目總的價(jià)值效用偏低。顯然，這種情況下裝配式施工工藝獲得的功能效用當(dāng)前還無法匹配由此產(chǎn)生的施工成本，鑒于該項(xiàng)功能的持續(xù)提升已經(jīng)十分有限，因此，我們把裝配式設(shè)計(jì)下施工項(xiàng)目的成本優(yōu)化控制、綜合價(jià)值水平，作為價(jià)值工程的改進(jìn)目標(biāo)。

3 PC外墻板方案優(yōu)化改進(jìn)

3.1 施工工期的對(duì)比分析

在采用相同勞動(dòng)力資源配置的前提下，通過分析上海某住宅標(biāo)準(zhǔn)層各施工工序間的邏輯關(guān)系和組織關(guān)系，分別編制了現(xiàn)澆設(shè)計(jì)和裝配式設(shè)計(jì)2種模式下的施工進(jìn)度計(jì)劃表，分別如表4、表5所示。

表4 施工進(jìn)度計(jì)劃表（現(xiàn)澆設(shè)計(jì)）

表5 施工進(jìn)度計(jì)劃表（裝配式設(shè)計(jì)）

從上表中可以看出：裝配式住宅建筑土建施工工期每層比傳統(tǒng)現(xiàn)澆住宅節(jié)約1 d，整個(gè)建筑的土建施工工期節(jié)省28 d，說明了裝配式建筑具有施工工期短的特點(diǎn)。

進(jìn)一步分析本工程，外墻全部采用裝配式PC外墻板，外墻面裝飾裝修分項(xiàng)工程基本隨主體同步完成，排除成品保護(hù)，同樣節(jié)省了一部分裝飾施工工期。

3.2 施工成本的分析

建筑安裝工程成本包括構(gòu)成建筑實(shí)體的材料費(fèi)、人工費(fèi)、機(jī)械設(shè)備費(fèi)、管理費(fèi)、措施費(fèi)以及完善建筑功能的設(shè)備安裝費(fèi)用。建筑安裝工程費(fèi)用的構(gòu)成如圖1所示。

通過上述分析，裝配式住宅建筑在土建和裝飾施工工期方面均有節(jié)省，根據(jù)項(xiàng)目管理理論可知，施工進(jìn)度和成本費(fèi)用之間存在一般的負(fù)相關(guān)制約關(guān)系，也即是施工進(jìn)度在降低成本方面的“溢出效應(yīng)”。從工程造價(jià)的組成來看，工期的縮短，一方面降低了企業(yè)管理費(fèi)，另一方面也節(jié)約了塔吊、施工升降機(jī)及混凝土泵送等機(jī)械費(fèi)和鋼管外腳手架的租賃費(fèi)。

圖1 建筑安裝工程費(fèi)用構(gòu)成示意

如果把這部分額外“溢出”的費(fèi)用綜合折算扣減，再考慮到利用規(guī)模經(jīng)濟(jì)降低成本的優(yōu)勢，以裝配式建筑PC構(gòu)件的裝配率為變量，研究改進(jìn)分析對(duì)象的價(jià)值效用是十分可行的。

3.3 基于預(yù)制裝配率的價(jià)值優(yōu)化改進(jìn)

裝配率是指建筑單體范圍內(nèi)，預(yù)制構(gòu)件混凝土方量占所使用的所有混凝土方量的比率。裝配率指標(biāo)反映建筑的工業(yè)化程度，裝配率越高，工業(yè)化程度越高，裝配式建筑的成本越低。

假設(shè)2種設(shè)計(jì)模式下的價(jià)值效用水平相等，即V1=V2，F(xiàn)1/C1=F2/C2，則有：

通過調(diào)查及查閱文獻(xiàn)資料，了解到在一定范圍內(nèi)裝配式建筑的成本隨PC構(gòu)件的裝配率（假設(shè)為P）的提高而降低，大致呈現(xiàn)線性的負(fù)相關(guān)關(guān)系；假設(shè)這種線性關(guān)系的系數(shù)為ρ，經(jīng)過分析和參考相關(guān)研究成果[4]，線性比例ρ基本位于區(qū)間[0.3～0.6]中，綜合考慮本工程實(shí)例各方面因素，這里設(shè)定ρ=0.48。因此，修正后的PC預(yù)制外墻板的成本系數(shù)C`1=（1-ρP）C1，代入上述公式（1）中，即F1/F2=（1-ρP）C1/C2，則有：

將上文具體參數(shù)代入公式（2），求得P=54%，即在裝配率P≥54%的條件下，裝配式建筑的價(jià)值效用要高于傳統(tǒng)現(xiàn)澆式建筑，施工項(xiàng)目的綜合效益優(yōu)勢才能逐漸凸顯。

4 結(jié)語

當(dāng)前，無論從技術(shù)更新、經(jīng)濟(jì)效益，還是節(jié)能減排、環(huán)境效益來看，我國大力推廣裝配式建筑模式，推進(jìn)建筑工業(yè)化發(fā)展都是十分必要的，各級(jí)地方政府也相繼出臺(tái)了一系列文件，采取了很多具體措施來支持這一產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

例如上海市就出臺(tái)了包括規(guī)劃獎(jiǎng)勵(lì)、資金補(bǔ)貼及墻材專項(xiàng)基金減免等各種形式的鼓勵(lì)政策，其中資金補(bǔ)貼政策明確提出了“給予建筑節(jié)能專項(xiàng)扶持資金補(bǔ)貼，對(duì)符合要求的裝配式住宅項(xiàng)目，預(yù)制裝配率達(dá)15%及以上，每平方米補(bǔ)貼60元，預(yù)制裝配率達(dá)25%及以上，每平方米補(bǔ)貼100元”的與裝配率直接掛鉤的資金補(bǔ)貼措施。同時(shí)，必須看到的是，政府僅僅靠單純的直接政策補(bǔ)貼是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，唯有制定更為完善的相關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)注整個(gè)房地產(chǎn)業(yè)上下游各相關(guān)方的不同利益訴求，培育構(gòu)造全產(chǎn)業(yè)鏈的建筑工業(yè)化經(jīng)營模式，最終發(fā)展孕育出足以產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的產(chǎn)業(yè)格局，裝配式建筑產(chǎn)業(yè)才能大有作為。

但不能否認(rèn)的是，我國裝配式建筑行業(yè)目前仍處于摸索發(fā)展階段，受技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、規(guī)模等方面因素的限制，裝配率較為低下（PC率僅為15%～20%）。目前裝配式建筑普遍存在“快”而“不省”的局面，經(jīng)過案例實(shí)踐，僅建筑安裝工程費(fèi)用，增量就高達(dá)20%～50%[5]。

裝配式建筑目前在西歐、北美、日本的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛，且裝配率高，達(dá)到50%～75%，其成本也得到有效控制。從上述發(fā)達(dá)國家住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)程和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效果來看，裝配式建筑住宅成本控制將成為住宅產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。

本文通過對(duì)比裝配式建筑與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的施工效果和成本差異，并引入價(jià)值工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法；對(duì)比研究了裝配式建筑的價(jià)值效用水平，創(chuàng)造較高的功能效用的同時(shí)也帶來了較高的成本費(fèi)用，總體價(jià)值水平偏低；最后定量分析并提出了影響價(jià)值效用水平的預(yù)制裝配率的閾值概念，滿足這一裝配率的裝配式建筑無疑更具有比較優(yōu)勢。因而，彌補(bǔ)預(yù)制裝配率的“短板”對(duì)于裝配式建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義[6-9]。