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装配整体式结构成本分析和降低造价的主要措施
  (2012-05-06 11:38:14)
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杂谈

装配整体式结构成本分析和降低造价的主要措施
【摘要】本文通过对装配整体式结构和现浇结构的造价构成进行对比，分析影响造价的主要因素，研究降低装配整体式结构成本的有效措施和办法，结合具体案例，从经济性角度探讨预制装配整体式结构建筑取代传统现浇结构的可能性。
随着住宅产业化的发展，近年来国内的建筑工业化开始逐渐复苏，许多企业开始研究建筑主体的工业化技术，做出了一些有益的尝试，万科集团在上海、北京、深圳、天津等多个城市进行了示范试点项目建设，并已运用于实际工程；长沙远大住工、黑龙江宇辉集团、中南建设集团、合肥西伟德、南京大地普瑞、中山快而居也相继投入装配整体式结构的研发，从市场反应来看，普遍存在装配整体式结构的建设成本高于传统现浇结构的情况，这对装配整体式结构的发展和应用造成了不利的影响，本文通过建筑造价构成的角度，对影响造价的主要因素进行剖析，研究降低装配整体式结构造价的技术措施和手段，从经济性角度指明装配整体式结构的技术发展方向，供国内同行参考。
一、 研究范围：
    在假定设计标准和质量要求相同的前提下，本文重点对比和研究建筑工程的土建主体建设方法和造价，不包含机电安装工程的造价差异，从建筑设计、构件生产、施工管理等方面，全面剖析目前装配整体式结构造价高于传统现浇结构的原因，并提出相应的解决办法。
二、 两种不同施工工法的特点以及造价构成：
1、 传统现浇结构施工方式建筑的造价构成
传统建设方法的土建造价构成主要由直接费（含材料费、人工费、机械费、措施费）、间接费（主要为管理费）、利润、规费、税金组成，其中的直接费为施工企业主要支出的费用，是构成造价的主要部分，也是预算取费的计算基础，直接费的变化对造价高低起主要作用，间接费和利润根据企业自身情况可弹性变化，规费和税金是非竞争性取费，费率标准不能自由浮动。
从以上情况可以看出，在建设标准一定的情况下，传统建筑施工方法的材料、人工、机械消耗量可挖潜力不大，要降低造价只有间接费和利润可以调整，由于成本、质量、工期三大因素相互制约，降低成本必将影响到质量和工期目标的实现。
2、 装配整体式结构施工方式的造价构成
装配整体式结构的土建造价构成主要由直接费（含预制构件生产费、运输费、安装费、措施费）、间接费、利润、规费、税金组成，与传统方式一样，间接费和利润由施工企业掌握，规费和税金是固定费率，构件费用、运输费、安装费的高低对工程造价起决定性作用。
其中构件生产费包含材料费、生产费（人工和水电消耗）、模具费、工厂摊销费、预制构件厂利润、税金组成，运输费主要是预制构件从工厂运输至工地的运费和施工场地内的二次搬运费，安装费主要是构件垂直运输费、安装人工费、专用工具摊销等费用（含部分现场现浇施工的材料、人工、机械费用），措施费主要是脚手架、模板费用，如果预制率很高，可以大量节省措施费。
从以上可以看出，由于生产方式不同，直接费的构成内容有很大的差异，两种方式的直接费高低直接决定了造价成本的高低，如果要使装配整体式结构的建设成本低于传统现浇结构，就必须降低预制构件的生产、运输和安装成本，使其低于传统现浇方式的直接费，这就必须研究装配整体式结构的结构形式、生产工艺、运输方式和安装方法，从优化工艺、集成技术、节材降耗、提高效率着手，综合降低装配整体式工法的建设成本。
三、 两种施工方式的差异性分析（见下表）
对比内容
传统现浇方式
装配整体式

造价差异和对策
设计技术和图纸内容对施工生产的指导情况
设计技术成熟、简单，图纸量少，各专业图纸分别表达本专业的设计内容，结构专业用平法表示结构特征信息，采用一般的设计院普遍掌握的绘图表现方法。
施工过程中按工种配备专业技术人员， 相互配合施工，容易出现“错漏碰缺”等情况。
设计费便宜（30～50元/平米）
设计技术尚不成熟，图纸量大，除了各专业图纸分别表达本专业的设计内容外，还需要设计出每个预制构件的拆解图，拆解图上要综合多个专业内容，例如在一个构件图上需要反映构件的模板、配筋以及埋件、门窗、保温构造、装饰面层、留洞、水电管线和元件、吊具等内容，包括每个构件的三视图和剖切图，必要时还要做出构件的三维立体图、整浇连接构造节点大样等图纸。
图纸内容完善、表达充分，构件生产不需要多专业配合，只要按图检点即可避免“错漏碰缺”的发生。
设计费较贵（50～500元/平米）
设计费的差异主要是构件拆解图工作量增加了设计成本，如果项目规模大，标准构件重复率高，模块种类就相对较少，设计费上升的比例就少，反之。项目规模越小、构件重复率越低，设计费上升的比例就越大。因此，应尽量优化设计，提高构件的重复率是控制设计费增加的有效手段。
生产情况
    现浇构件价格主要取决于原材料、周转材料和施工措施，楼面和剪力墙的措施费最高，工艺条件差影响质量经常造成返工，季节和天气变化造成施工效率下降也是成本上升的原因之一
    预制构件生产主要依赖机械和模具，占用时间过长推高成本，工人可以在一个工位同时完成多个专业和多个工序的施工，生产质量、进度、成本受季节和天气变化影响较小。
提高建筑的预制率可以发挥装配整体式的优势，预制率过低将导致两种工法并存，大量现浇不能节省人力，同时又增加了施工机具的投入成本，装配式施工只有提高生产和施工的效率才能降低成本
质量情况
质量难以控制，普遍存在大量的质量通病
质量易于控制，基本消除各种质量通病，复杂构件的生产难度、运输风险较大
合理拆解构件降低生产难度，减少返工浪费可节约成本
材料消耗和建筑自重
材料消耗和损耗较高，跑冒滴漏严重，构件表面抹灰往往高于设计标准，增加了建筑自重

由于构件尺寸精准，可取消抹灰层，节约材料，建筑自重减轻20～30%，可进一步优化主体和基础结构，节省造价；没有跑冒滴漏，降低了材料消耗和损耗
装配整体式应优化设计，提高构件精度，使安装简便，可减少装饰修补的费用，节约成本
施工速度
现浇施工主体结构可做到3～5天一层，各专业不能和主体同时交叉施工，实际工期为7天左右一层，各层构件从下往上顺序串联式施工，主体封顶完成总工作量的50%左右
构件提前发包，可做到各层的构件同时并联式生产，在同一构件生产过程可集成多专业的技术同时完成，现场装配式安装施工上可做到1天一层，实际3～4天一层，主体封顶即完成总工作量的80%
如果预制率过低，工期仍由现浇部分决定（例如内浇外预制体系），拉长工期会造成重型吊装设备闲置浪费而增加成本
施工措施
满堂模板、脚手架，外加到顶，不断重复搭拆
取消满堂模板和脚手架，外脚手架只需要两层
楼面、楼梯采用预制构件可节省内脚手和模板，外墙保温装饰在工厂一体完成，可节省外脚手架
管理费用
分包较多，工期长导致管理成本高
多个分部分项工程在工厂里集成生产，分包较少，管理成本低
能在厂里集成生产的尽量集成，减少分包可节约管理成本
材料采购和运输
原材料分散采购和运输，采购单价较高
原材料集中采购和运输有价格优势，但增加了二次运输
由于存在二次运输，应选择项目就近的预制厂生产
固定资产
现浇方式所需周转材料一般为租赁，基本不需要太大的投入
预制厂的场地厂房、设备、模具投资较大，模具价格高昂，一般预制厂按照产能需要先行投资500～1000元/m3，全部要摊销在预制构件价格之中
应优化工艺流程，采用流水线生产提高生产效率降低摊销，采用设备式模具，延长使用寿命
从以上情况可以看出，建筑原材料成本可节约的空间有限，装配整体式结构要想取得价格优势，必须把握好以下原则：
1、 规模出效益。大投入需要大产量才能降低投资分摊，同时降低设计费单价，使构件成本下降。
2、 优化设计提高预制率和相同构件的重复率。在两种工法并存的情况下，预制率越低、施工成本越高，因此必须提高预制率，发挥重型吊车的使用效率，尽量避免水平构件现浇，减少满堂模板和脚手架的使用，外墙保温装饰一体化可节约成本并减少外脚手架费用，提高构件重复率可以减少模具种类提高周转次数，降低成本。
3、 改进构件生产工艺，提高生产效率降低成本。目前建筑预制构件普遍采用香港模式的“工厂化”生产方法为主，存在模具笨重和组模、拆模速度慢、生产效率低的弊端，应革新模具构造并改进为流水线生产形式，使混凝土下料、振捣、养护在固定的位置，既提高生产效率也方便管理。同时采用磁性模板做边模，可延长模具平台的使用寿命5～10倍，大大降低模具成本。
4、 改变构件装运形式，提高运输效率。将构件装运方式改为平放或立放（带飘窗或空调板的构件只能立放或斜靠），可以大大提高构件的运输效率，节省运费。
5、 提高施工安装的速度，节省安装成本。构件的安装以重型吊车和人工费用为主，因此安装的速度决定了安装的成本，比如预制剪力墙构件安装时，套筒胶锚连接和螺箍小孔胶锚连接方式的单片墙体安装较慢，一般是预制双叠合墙、预制圆孔板剪力墙的3～5倍左右，因此安装费用也要高出好几倍。另外在装配施工时，可以通过分段流水的方法实现多工序同时工作，提高安装效率，节约安装成本。
6、 产业链不成熟以及社会化分工导致重复计取税金和利润，也是推高装配整体式结构造价上升的原因。这属于社会化管理的范畴，短期内还难以改变，不在本文的探讨范围，根据装配整体式结构的施工特点和本身的优势，重点研究技术和经济的关系。
四、 降低装配整体式结构工程造价的具体措施
1、 优化设计
    由于设计对最终的造价起决定作用，因此项目在策划和方案设计阶段时，就应系统考虑到建筑方案对深化设计、构件生产、运输、安装施工环节的影响，合理确定方案，特别是对需要预制的部分，应选择易生产、好安装的结构构造形式，不可人为地增大项目实施的难度，应该重点把握预制率和重复率，合理拆分构件模块，利用标准化的模块灵活组合来满足建筑要求，并合理设计预制构件与现浇连接之间的构造形式，降低生产、施工难度。
2、 优化工艺、简化工艺（模具技术、流水线、）
    从万科、宇辉的情况看，预制外墙都必须采用反打工艺，需要使用大量的密封胶条辅助材料，施工工序复杂，增加了成本，构件生产采用固定工位，如果对生产模具进行革新，使模具成为长期使用的通用设备，并改为流水线生产方式，可以大大提高生产效率，从而降低构件生产成本。
3、 合理选择技术路线和安装工法
不同的技术路线决定了不同的生产工艺和安装工法，产生不同的生产和施工效率，下表总结了装配整体式结构中，常见构件的生产安装工艺优劣势对比，可供方案设计人员参考。
构件名称
生产工艺特点
安装工法特点
优劣势
全预制剪力墙浆锚连接（北京万科、宇辉、南通总承包）
反打工艺生产

现场安装湿作业少，对孔困难，座浆质量难保证
可保温装饰一体化，节省现场模板、脚手架，生产施工效率低；生产成本高，适用于内外剪力墙
单面预制叠合式剪力墙（香港佛沙）
正打或反打工艺

安装速度快，现场需要支一面模板，先进行墙体叠合施工，后安装楼板，每层浇筑两次混凝土
可保温装饰一体化，节省部分现场模板、脚手架，生产安装效率高，湿作业多；生产成本高，适用于外剪力墙
双面预制叠合式剪力墙（西伟德自动化生产线、快而居半自动生产线）
机械化翻转生产，二次浇筑成型工艺

不需要支模板，纵向钢筋搭接方便，可直接上预制楼板，每层楼只浇筑一次混凝土
生产安装效率高，但必须采用大型自动化生产设备，若需要复合外保温将降低生产效率；设备摊销高，适合做内剪力墙
全预制圆孔板剪力墙（快而居）
正打或反打工艺

安装速度快，纵向钢筋搭接方便，可直接上预制楼板，每层只浇筑一次混凝土
可保温装饰一体化，只有少量的专用模具，生产安装效率高；生产成本低，适用于内外剪力墙和非承重隔墙，方便水电管线安装
预制预应力叠合楼板（世构）
先张法工艺，机械化批量生产

安装方便，可节省大量现场支模，50%湿作业
免模板技术，尚未解决双向板配筋问题，生产成本低，比现浇板有价格优势
预制桁架钢筋叠合楼板（西伟德、榆构万科、快而居、宇辉、南通总承包）
机械化批量生产

安装方便，可节省大量现场支模，50%湿作业
免模板技术，可解决双向板配筋问题，比现浇板有价格优势
全预制节点叠合楼板（快而居）
台车式模具流水线生产

安装方便，可节省大量现场支模，10%湿作业

免模板技术，可解决双向板配筋问题，比现浇板有价格优势
预制叠合梁（世构、榆构万科、快而居、宇辉、南通）
各厂家工艺有所不同，技术水平都很成熟

安装方便，可节省大量现场支模
免模板技术，可做预制主次梁，不能解决井字梁，比现浇梁有价格优势
预制双面叠合梁、U型叠合梁（快而居、西伟德）
两面翻转两次浇筑成型工艺（U型梁需增加一次翻转）

安装方便，可节省大量现场支模

生产效率低，价格高，西伟德设备生产效率更高，能解决井字梁
预制楼梯（各厂家）
平模或立模生产

安装方便，即安即用
生产成本低，比现浇楼梯有价格优势，立模生产可保证两面光滑 
预制阳台、空调板
根据设计定制模具生产

安装方便
重复率决定成本，量大比现浇便宜
预制柱（世构）
多层一体柱，通用模具生产

安装效率高
生产成本低，安装成本高
预制空心柱（快而居）
定制通用模具生产

安装效率高
生产安装成本低，纵向钢筋间接搭接，不推荐在多高层采用
预制空心叠合楼板

项目在设计阶段，可根据工程特点，从以上构件产品中选择合理的技术进行组合，既要考虑到构件生产、安装的成本，又要考虑到现场现浇的成本，综合确定技术方案。
五、 从个案分析装配整体式结构造价偏高的原因和解决办法
近来在国内采用装配整体式结构并且运用到实际住宅工程的案例不多，本文针对黑龙江宇辉和北京万科正在施工的项目，点评分析造价高于现浇的原因，提出解决办法。
案例一：黑龙江宇辉正在试点的廉租房项目
该项目采用全预制浆锚连接剪力墙（浆锚孔采用螺旋箍筋加强，螺纹抽孔技术）、预制楼梯、预制叠合梁、预制叠合楼板，260吨吊车安装，现场座浆安装，高压灌浆。

1、模具过于简陋，难以保证质量        2、螺旋孔抽孔扰动混凝土形成“隐伤”

       3、运输效率很低                   4、使用260吨.米的大塔吊

      5、构件跑模严重，影响安装质量和速度  6、一片墙需要 8个人施工25分钟
经济性点评：
1、 构件生产成本虽然很低，但是精度不高，难以保证构件质量，加大了后期安装成本。
2、 运输效率不高。如果可以采用平放运输方式，可以提高运输效率，节省运费。
3、 塔吊的台班费用很高，如果安装效率不高，会导致安装成本直线上升，如果采用合理的纵向钢筋间接搭接技术，平均一片墙板的安装时间可以控制在5分钟左右，安装费用可下降60～80%。目前在国内，只有西伟德的双面预制叠合剪力墙、快而居全预制圆孔板剪力墙具有这样的安装速度。
4、 此项目由于预制率很高，采用外墙和保温一体化预制的技术，与现浇相比综合具有一定的成本优势，总体的技术方案不错，但由于工艺落后，构件精度不高且安装工效下降，丧失了部分价格优势。
解决办法：
1、 改进模板，引进新的模具构造形式和预留预埋形式，并提高精度，使模具简单易用，方便拆装，通过技术进步来提高质量以及降低生产成本。
2、 变更浆锚孔的设计，将孔径加大，提高现场安装效率，节省安装费用。
案例二：北京万科中粮假日风景项目（榆构生产，北京建工安装）

        1、非通用定制模具                 2、模具构造复杂

      3、大量使用钢筋套筒               4、飘窗模具生产难度很大

       5、立体飘窗吊装                  6、180吨.米塔吊  

       7、保温断桥飘窗                  8、大量剪力墙现浇

       9、大量楼面现浇作业              10、预制楼梯成品
经济性点评：
1、 采用非工具式模具生产构件，模具成本在一个项目完全摊销，导致构件成本很高。
2、 模具构造复杂，装拆模效率太低，致使生产人工费上升。
3、 每个钢筋套筒的成本在15～20元，无形中增加了材料成本。
4、 断桥飘窗生产复杂实用价值不高，同时增加了成本。
5、 大量现浇剪力墙和现浇楼盖，仍采用传统工法。
6、 180吨塔吊的租赁费很高，由于大量现浇工法存在，只能做到5～7天一层，塔吊的效率很低，装配整体式工法的特长和优势没有发挥出来，增加了安装成本。
7、 预制楼梯质量很好，构造设计合理（还可继续改进）、安装方便，具备价格优势。
解决办法：
1、 改进模具构造形式，变为工具式（设备）模具平台，不同的项目只需要更换不同的边模，降低模具摊销成本。
2、 采用磁性模板和预埋件磁性固定装置，提高装拆模速度，减少人工用量，降低构件成本。
3、 采用大孔径钢筋间接搭接技术、节省浆锚套筒成本，提高安装速度、降低安装成本（西伟德、快而居形式）。
4、 北方地区尽量少做飘窗，或者尽量采用落地飘窗，减少节能成本投入、降低生产难度，节省造价。
5、 优化设计和施工方案，提高建筑的预制率和构件重复率，内剪力墙可采用预制双面叠合剪力墙或全预制圆孔板剪力墙，楼面采用叠合梁板，减少湿作业，可使每层的施工速度缩短到3天以内，充分发挥预制装配整体式的优势。
从两个项目的横向对比来看，在技术、质量、速度、构件成本、安装成本、总成本方面各有千秋，存在一定的差异，客观上黑龙江宇辉项目的预制率远高于万科中粮假日风景项目，虽然存在抗震设防烈度的差异较大，（但这只是设计的差异，通过剪力墙的数量多少和间距疏密来调节，与工法无关总体上宇辉项目的方案上领会了工法特点，充分发挥了装配整体式的优势，只是构件生产方面有待进一步提高，可进一步降低造价；万科项目的构件质量非常好，但是项目方案不能发挥装配整体式工法的特长和优势，在方案优化方面值得改进，有希望做到与传统现浇方式的总成本持平。
六、 装配整体式结构住宅的合理方案
目前国内住宅逐渐向多高层发展，结构形式多数以剪力墙为主，只要主要技术指标已经确定，项目的材料用量就已经基本确定，因此材料成本的可节省空间有限，怎样将原材料变成房屋产品，其实是整个生产建设活动的过程决定了建筑的成本，因此技术方案尤为重要，根据装配整体式结构和现浇式结构各自的技术特点，我们提出不可将两种技术盲目“杂交”，尤其是预制率较低时，应该首先考虑水平构件采用预制技术（预制叠合梁、板、楼梯、阳台），避免楼面施工时的满堂模板和脚手架搭设，可节省造价，其次应考虑外墙保温装饰一体的预制外墙（正、反打工艺的剪力墙），减少外脚手架使用，再次考虑承重和非承重内墙的预制（预制双叠合式剪力墙、全预制圆孔板承重或非承重墙），尽量取消飘窗台，通过对标准模块的灵活组合丰富建筑外立面效果。
如果装配整体式结构与现浇结构相比想要取得价格优势，建议按照下表选择技术组合方案：
结构形式
预制部分
现浇部分
方案特点
剪力墙结构
预制叠合梁板、全预制楼板、预制保温装饰一体外墙、预制内剪力墙（纵筋非直接搭接）预制非承重墙（整间板、条板、后砌轻质填充隔墙）、预制楼梯、预制阳台
墙体边缘构件、梁板节点部位、楼板上表面
取消满堂模板和脚手架，节省外脚手架，每层只浇筑一次混凝土，需要大吨位吊车
框架结构
预制叠合梁板、预制保温装饰外墙挂板、预制非承重墙（整间板、条板）、预制楼梯、预制阳台
现浇柱、梁板节点部位、楼板上表皮
取消满堂模板和脚手架，节省外脚手架，每层需要浇筑两次混凝土，普通吊车可满足需要
框架—剪力墙结构
预制叠合梁板、全预制楼板、预制保温装饰一体外墙、预制内剪力墙（纵筋非直接搭接）、预制非承重墙（整间板、条板）、预制楼梯、预制阳台
现浇柱、梁板节点部位、楼板上表皮
取消满堂模板和脚手架，节省外脚手，每层需要浇筑两次混凝土，需要大吨位吊车
墙承重结构（模仿砖混结构）
预制叠合楼板、预制空心楼板、预制保温装饰一体外墙、预制内剪力墙（纵筋非直接搭接）、预制非承重填充墙（空心条板、实心轻质条板、后砌轻质填充隔墙）
现浇柱、构造柱（相当于边缘构件）、梁板节点部位、楼板上表皮
与剪力墙的区别为含钢量低，适用于多层建筑、节省作业用具、普通吊车就可施工
针对每一个项目，到底选取哪些构件进行预制比较合理？对这个问题不好一概而论，应该结合项目管理人对装配整体式工法的理解，以及当地所具备的生产、安装条件来确定，既不能为了预制而预制，也不能有条件而不发挥预制的优势，应该综合各种因素来确定具体的方案，如果不能因地制宜地合理选择技术方案，在某些条件不成熟的情况下，盲目地追求预制，才是造成装配整体式结构成本上升的真正原因。