裝配式建筑成本影響因素及控制策略

褚玲妹，李 杰

（福建工程學院 , 福建 福州 350108）

引言

隨著我國人口老齡化的日益嚴重，裝配式建筑可提高勞動生產(chǎn)率，降低施工現(xiàn)場用工量。裝配式建筑作為建筑工業(yè)化重要形式，通過工業(yè)化來替代手工作業(yè)，通過工廠標準化建造，可大幅度機械化，同時降低用工成本和施工風險。

2016年國務院發(fā)布《發(fā)展裝配式建筑意見》，力爭10年時間使裝配式占新增比例達到30%，到2020年全國裝配式建筑占新建建筑比例達到15%，重點地區(qū)達到30%。根據(jù)住建部統(tǒng)計，2019年全國新開工裝配式建筑4.2億m2，占新建建筑面積的比例約為13.4%，目標有待進一步完成。目前從裝配式建筑實施的情況看，由于裝配式建筑發(fā)展歷程短，部分裝配式建筑構(gòu)造廠存在開工不足，出于對短期成本投入的考慮，多數(shù)開發(fā)商主動選擇裝配式建筑的積極性不高，推廣具有局限性，主要障礙是裝配式建筑與傳統(tǒng)生產(chǎn)方式相比在于成本高。

1 裝配式建筑成本管理的要點及影響因素

與傳統(tǒng)建筑相比，裝配式建筑成本包括裝配式建筑施工全過程，主要有建筑設(shè)計階段、構(gòu)配件生產(chǎn)階段、構(gòu)件運輸階段、構(gòu)件施工安裝階段。如圖1所示。

圖1 裝配式建筑成本涉及階段

在建筑設(shè)計階段，常春光[1]、趙維樹[3]、姚衛(wèi)濤等[6]分析設(shè)計階段成本高的原因有各專業(yè)協(xié)同配合交叉、設(shè)計人員深化設(shè)計能力差、構(gòu)件設(shè)計不合理、預制構(gòu)件生產(chǎn)工藝較為單一以及預制構(gòu)廠的規(guī)模以及裝配式建筑設(shè)計的裝配率和預制率、童斌[4]認為還有設(shè)計人員工時影響成本；在構(gòu)件生產(chǎn)階段，趙維樹[3]、鄭兵云[5]分析在生產(chǎn)階段影響裝配式建筑成本主要是預制率的控制、工人技術(shù)水平、預制構(gòu)件模具及標準化程度、生產(chǎn)線自動化程度；在構(gòu)件運輸階段，呂婉暉[2]、童斌[4]分析影響建筑成本因素主要是運輸存儲、裝配建設(shè)、安全檢測、運輸距離；在施工安裝階段，童斌[4]、鄭兵云[5]分析吊裝效率、預制構(gòu)件安裝施工技術(shù)水平、施工組織管理水平及不可抗力因素。通過對上述文獻進行分析，按裝配式建筑施工全過程進行分析整理如下：

(1) 設(shè)計階段

設(shè)計階段是裝配式建筑成本控制的關(guān)鍵階段，對最終造價具有決定作用。

1) 預制率、裝配率

我國規(guī)定裝配式建筑預制率不得低于20%，裝配率不得低于50%，不同預制率、裝配率條件下裝配式成本不同，過高或過低預制率、裝配率對裝配式建筑成本都有不利影響。

2) 集成化設(shè)計水平

現(xiàn)階段裝配式建筑設(shè)計與BIM技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的運用處在摸索、起步階段，需重新規(guī)劃設(shè)計。對傳統(tǒng)設(shè)計、裝配式深化設(shè)計進行整合，預制構(gòu)件的生產(chǎn)、運輸和施工，最大限度提高設(shè)計效率，降低成本風險。

3) 構(gòu)件設(shè)計的合理性

裝配式建筑設(shè)計時應遵循標準化、模塊化，合理設(shè)計預制構(gòu)件與現(xiàn)澆連接之間的構(gòu)造形式，以便于生產(chǎn)和降低施工難度。

4) 構(gòu)件重復率

構(gòu)件重復率越高，不僅可以提高對模具的的利用率和周轉(zhuǎn)次數(shù)，也可降低成本。

(2) 生產(chǎn)階段

1) 生產(chǎn)人員的技術(shù)水平

生產(chǎn)人員的專業(yè)水平與預制構(gòu)件的殘次品率有重大關(guān)系，此外，生產(chǎn)人員的技術(shù)熟練度對生產(chǎn)效率也起著至關(guān)重要的作用。

2) 預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝

現(xiàn)階段，預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝主要是臺座法、流水線法。流水線法相對于臺座法成本較高，以人工操作為主，但是產(chǎn)生殘次品也較多，造成成本增加。因此，改進生產(chǎn)工藝、提升自動化程度也是降低裝配式建筑成本的重要影響因素。

3) 構(gòu)件生產(chǎn)規(guī)模及預制場生產(chǎn)能力

裝配式建筑規(guī)模對設(shè)計成本具有一定影響，當裝配式建筑規(guī)模達到一定程度時，將會分攤預制構(gòu)件的設(shè)計成本和勞動成本，而隨著規(guī)模進一步擴大，設(shè)計成本仍繼續(xù)上升。

4) 預制構(gòu)件種類

預制構(gòu)件按部位可分為預制墻板、預制樓板、預制樓梯、預制陽臺、預制挑板等。在不同預制率條件、不同類別的預制構(gòu)件下價格差異較大，即使在相同的預制率條件下，種類不同，成本也不同。

(3) 運輸階段

1) 運輸距離

運輸距離的長短對運輸費用具有決定作用，不同運距條件下，裝配式建筑成本不同，合理運距條件下，可以減少運輸成本，進而減少裝配式建筑總成本。

2) 運輸方案

擬定運輸方案要系統(tǒng)考慮到運輸順序、預制構(gòu)件、運輸車輛、裝載工具、運輸路況等因素的影響。在事前對運行路線、車輛選型進行充分研究、在運輸過程中各單位密切配合，則會有效降低綜合造價。

3) 裝卸效率

裝卸的設(shè)備、勞動力的配備影響裝卸效率，裝卸效率高低直接影響后續(xù)工程進度進而影響成本。

(4) 施工安裝階段

1) 現(xiàn)場管理水平

現(xiàn)場施工管理水平，對預制構(gòu)件吊裝順序、裝卸順序都有極大影響，對現(xiàn)場人員、材料、設(shè)備的組織及合理調(diào)度，可以高效的提高施工效率，降低成本。

2) 現(xiàn)場的機械化水平

機械化水平是施工生產(chǎn)過程中使用現(xiàn)代化施工機械替代人工操作的相對規(guī)模。如在裝車和卸車的過程中，使用先進的裝卸工具，替代人工裝卸作業(yè)，將大大提高工程質(zhì)量和工作效率。

3) 施工安裝、吊裝水平

施工安裝、吊裝技術(shù)是預制構(gòu)件搭接完成的重要保障，避免因技術(shù)原因而造成的重復吊裝以及二次起吊造成的構(gòu)件受損。

4) 其他因素

由于工程施工經(jīng)常遇到訂立合同前具有不可預計的因素，如國家政策法規(guī)的變化、地震、臺風、山洪等工程中常見的情況，還有一些不可避免且不易克服的客觀事實。

2 裝配式建筑成本因素分析

2.1 建立層次分析法的影響因素模型

層次分析法是美國運籌學家T.L.Saaty提出，是一種定性與定量分析相結(jié)合的多目標決策分析方法。具體步驟如下：

(1) 建立問題的遞階層次結(jié)構(gòu)

將裝配式建筑成本影響因素分為目標層、準則層、指標層。

(2) 構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣

邀請20名裝配式建筑方面的專家對各指標進行兩兩對比，按照表1標度進行打分，綜合判斷得表2判斷矩陣。

表1 標度及描述

表2 判斷矩陣A

(3) 由判斷矩陣計算被比較元素相對權(quán)重

(4) 判斷各層比較矩陣的一致性檢驗

比較判斷矩陣的最大特征值、一致性指標CI,一致性指標率CR計算如式(1) 、(2) 、(3) ，一致性指標判斷如表3所示，CR＜1具有滿意一致性，若CR＞1,須對判斷矩陣進行修正。

表3 判斷矩陣一致性指標判斷表

滿足一致性檢驗，可得影響裝配式建筑成本的設(shè)計階段、生產(chǎn)階段、運輸階段、安裝階段4個階段的影響因素的權(quán)重分別為0.491，0.202,0.086,0.221。

(5) 確定指標層相對于準則層的權(quán)重

判斷矩陣

同準則層方法一致，指標層判斷矩陣如表4-表7。

表4 設(shè)計階段影響因素矩陣

表7 施工安裝階段影響因素矩陣

表5 生產(chǎn)階段影響因素矩陣

表6 運輸階段影響因素矩陣

(6) 計算各層次元素的組合權(quán)重。

影響裝配式建筑成本指標的綜合權(quán)重由式4計算，計算結(jié)果如下表8。

表8 各影響因素相對于裝配式建筑成本的綜合權(quán)重

2.2 裝配式建筑A項目成本影響關(guān)鍵因素分析

由表2-表8，可以發(fā)現(xiàn)影響建筑成本中15個因素中，預制率和裝配率、集成化水平、施工現(xiàn)場管理水平、預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝影響成本權(quán)重最大，分別為0.254，0.128，0.119，0.112，應重點分析并采取措施。

(1) 設(shè)計階段

由表8可知，預制率和裝配率、集成化水平影響權(quán)重最大為0.254和0.128，設(shè)計階段裝配式建筑首先要確定預制率和裝配率，該指標直接影響構(gòu)配件的拆分，對后續(xù)環(huán)節(jié)以及成本是關(guān)系最重要的一步，所以在確定預制率、裝配率時要綜合考慮項目特點，構(gòu)配件自身的種類、工藝等；此外，應將設(shè)計滲透到具體的部件，加強結(jié)構(gòu)、裝修、建筑等各個專業(yè)之間的契合度，加強協(xié)調(diào)施工方、設(shè)計方、生產(chǎn)制造方之間的聯(lián)系合作，故專業(yè)集成化水平就是在裝配式建造的整個過程中發(fā)揮統(tǒng)籌作用，在一定的范圍內(nèi)使用合理的裝配率和預制率，防止不必要的成本增加。

(2) 生產(chǎn)階段

由表8可得，預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝的影響權(quán)重為0.112，預制構(gòu)件廠生產(chǎn)工藝的專業(yè)化程度影響了預制構(gòu)配件的生產(chǎn)效率及成本，要使得預制構(gòu)配件的生產(chǎn)進一步系統(tǒng)化、正規(guī)化，保證生產(chǎn)預制構(gòu)配件的企業(yè)具有足夠的專業(yè)技術(shù)，否則生產(chǎn)的專業(yè)化程度不夠則會增加生產(chǎn)成本。

(3) 施工安裝階段

由表8可得，裝配式建筑現(xiàn)場的管理水平影響權(quán)重為0.119，管理水平的高低不僅影響項目的進度，對施工技術(shù)的專業(yè)性大小也會有一定程度的影響，若是管理的水平不高，則會導致裝配式建筑在施工過程中產(chǎn)生一定程度的滯后，從而導致工期延長。

3 裝配式建筑成本控制對策

(1) 仔細測算預制率

設(shè)計裝配式項目預制率和裝配率時,應在滿足規(guī)范要求的預制率的基礎(chǔ)上綜合考慮項目的需求設(shè)定最優(yōu)預制率，按該預制率標準來進行拆分。此外，各企業(yè)應加強預制構(gòu)件的研究，加強高預制率的預制構(gòu)件的研究，為推動裝配式建筑發(fā)展共同努力；標準化、規(guī)范化是提高裝備率和預制率的重要方式之一。

(2) 提高集成化水平

推動物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、BIM的交叉融合，提高集成化水平。如對各專業(yè)進行全面審核，綜合考慮各方面因素，協(xié)調(diào)和修改，避免在運輸、安裝階段不協(xié)調(diào)修改，才能真正減少事后修改，降低造價，推動新技術(shù)在設(shè)計階段的應用，加強跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的技術(shù)深度融合創(chuàng)新應用，完善圖紙，事前發(fā)現(xiàn)問題并解決，確保建筑圖和施工圖的統(tǒng)一與完善。

(3) 提高施工現(xiàn)場管理水平

在施工安裝階段現(xiàn)場管理水平起著至關(guān)重要的作用。預制構(gòu)件安裝效率是影響安裝費用的主要因素，因此，現(xiàn)場管理人員對安裝順序、現(xiàn)場調(diào)度資源配置的能力都是影響安裝費用的重要因素。同時安裝施工又是裝配式建筑有別于現(xiàn)澆建筑的核心技術(shù)。因此加快預制構(gòu)件安裝關(guān)鍵技術(shù)國產(chǎn)化、對關(guān)鍵技術(shù)進行優(yōu)化和改進、采用分段流水施工，實現(xiàn)不同工序在不影響工程質(zhì)量的前提下同時工作，從而起到在預制構(gòu)件安裝階段提高施工效率，降低安裝成本的目的。

(4) 提高預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝

在設(shè)計階段預制構(gòu)件生產(chǎn)工藝的革新和選擇是裝配式建筑成本控制的關(guān)鍵。優(yōu)先選擇更先進的預制構(gòu)件生產(chǎn)工藝是設(shè)計的第一要務。只有生產(chǎn)工藝的選擇倒逼技術(shù)的革新才能使裝配式建筑成本降低，同時也才能在同等建筑條件下是建設(shè)方轉(zhuǎn)變思維放棄現(xiàn)澆建筑而選擇裝配式建筑。

(5) 合理設(shè)計構(gòu)件

在項目方案設(shè)計階段要綜合考慮不同階段對工程造價的影響，確定合理構(gòu)件設(shè)計，使構(gòu)件標準化。合理的設(shè)計構(gòu)件使得構(gòu)件質(zhì)量更加穩(wěn)定，可以降低因質(zhì)量問題而導致的成本風險；同時設(shè)計構(gòu)件標準化可以提高勞動生產(chǎn)率，大大加快建設(shè)進度，從而降低因進度問題造成的成本風險；標準設(shè)計將大大節(jié)省建設(shè)材料，降低工程不確定成本，提高經(jīng)濟效益。因此標準化程度越高，成本風險越小，會有效降低綜合造價。

4 結(jié)論

根據(jù)生產(chǎn)邏輯將成本因素細分為15個因素，通過層次分析法確定出主要因素為預制率和裝配率＞集成化水平＞施工現(xiàn)場管理水平＞預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝，因此可以從降低裝配式建筑成本、預制率、提高集成化水平和施工現(xiàn)場管理水平、預制構(gòu)件的生產(chǎn)工藝重點入手。對推廣裝配式建筑提供理論上和實用上的意義及價值。