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双碳目标下不同装配率的装配式建筑成本分析
——以苏州市某住宅小区为例
摘要:近年来,随着国务院的大力强推,地方政府政策的相继出台,越来越多的建设单位、施工企业、设计院开始投身于装配式建筑的事业。本文着重分析了案例施工过程中各阶段影响因素,通过对“双碳目标下不同装配率的装配式建筑成本”的分析,概述了施工阶段各环节的影响因素,以及如何围绕不同装配率降低建筑成本进行方案的对比。最后指出了在双碳目标的驱动下装配式建筑模式的发展方向以及对未来进行了展望。
关键词:装配式建筑;不同装配率;管控成本
Abstract:In recent years, with the strong promotion of the State Council and the introduction of local government policies, more and more construction units, construction enterprises and design institutes have begun to devote themselves to the cause of Prefabricated building. This paper focuses on the analysis of the influencing factors in each stage of the case construction process. Through the analysis of "the cost of Prefabricated building with different assembly rates under the dual carbon target", it outlines the contribution of green degree and how to build a green indicator model around it. Finally, the impact of different assembly rates on costs and the benefits to society were pointed out.
Key words:Prefabricated building; Different assembly rates; Control costs
随着社会经济的发展,装配式建筑在建筑行业中逐渐崭露头角。同时,该模式也能够促进碳达峰和碳中和的实现,从而实现环境保护和可持续发展。但导致装配式建筑成本增加的因素也有很多。例如施工内容增加,前期增量成本较高;装配式标准化设计程度较低,施工方未能合理摊销成本;技术体系及相关产业链未形成规模经济。然而,目前装配式建筑的装配率普遍较低,这导致在现场仍需要大量进行现浇作业,从而限制了装配式建筑的优点。为了适应需求,进一步提高装配式建筑的装配率是至关重要的。通过提高装配率,可以减少现场的现浇作业,从而降低工程成本、缩短工期,并且提高施工质量和安全性。学者们对装配式项目的寿命周期的各个阶段进行了深入研究,并提出了相应的成本控制和管理方法。在国内,装配式建筑的成本相对较高,其中主要原因是预制构件的生产和装配成本较高。因此,对于降低装配式建筑的总成本来说,对这部分建设成本进行分析和控制是一条有效途径。
一、装配式建筑成本的影响因素分析
1.1项目概况与设计阶段
项目案例位于中国江苏省吴中度假区香山北路西侧,占地面积为49502.20㎡,总建筑面积为79203.52㎡。该项目采用了装配整体式剪力墙结构的住宅建筑形式。根据2021年6月苏州市住房城乡建设局发布的《2021年度苏州市建筑产业现代化工作要点》,要求居住建筑的预制装配率不低于50%,公共建筑的预制装配率不低于45%。同时,政府还提出了具体的支持政策,要求公共项目的投资应全面采用装配式建筑技术。
1.2 预制构件生产与运输阶段
预制构件的生产与运输阶段是指在工厂中生产预制构件,并将其运输到施工现场的过程。成本问题是一个重要得考虑因素。在生产阶段,成本主要涉及材料采购、模具制作、混凝土浇筑和其他加工工序等方面。材料的选择和采购价格会直接影响到生产成本的高低,同时模具制作的精度和质量也会对成本产生影响。包装的质量和耐久性会直接影响到运输过程中预制构件的完整性和安全性,而运输工具的选择和运输距离则会对运输成本产生影响。此外,还需要考虑运输过程中的人力和时间成本。因此,在预制构件的生产与运输阶段中,需要综合考虑各个环节的成本,并进行合理的控制和管理,以确保成本的控制和效益的最大化。
1.3 项目施工阶段
采用“预制+现浇”的建造模式在不同装配率的工程项目施工中,与传统的现浇模式相比,其施工流程具有独特的特点。虽然这种建造模式可以规避一些现浇模式施工时出现的质量缺陷,但也会带来一些特有的结构质量问题。在建筑吊装环节结束后,建筑出现质量问题的部位通常由预制构件转移到预制构件与现浇结构的连接处。高装配率的工程项目使用更多种类和数量的预制构件,这意味着现场连接节点数量的增加,预制与现浇的连接节点质量的降低,同时也会带来结构安全性能的减弱。通过现场调研,我们发现高装配率工程普遍易出现的质量缺陷。此外,在施工时的重型塔吊相较与现浇建筑轻型塔吊也有明显的费用增加问题。
二、基于不同装配率降低装配式建筑成本的措施
近期南京长江都市建筑研究设计院研究并提出了江苏省的预制率、装配率的计算方法:
结合以上公式,为满足该项目三种预制装配率(方案1:50.3%、方案2:50%、方案3:50%)的要求,进行详细装配方案成本比较。
方案一:外剪力墙、围护墙预制,水平构件预制,内隔墙采用轻质条板,创新项中,采用信息化管理设计阶段BIM技术,要求施工单位使用铝模板,装配率50.3%。
预制范围:水平构件预制范围估算为:3F~11F叠合板预制(卫生间、连廊、公区按照此顺序不预制),正负零~大屋面标高(标准段)楼梯梯段预制,满足水平构件应用比例67%即可;竖向构件预制范围估算:6F~11F,具体预制剪力墙墙身满足竖向承重构件应用比例36%即可,控制剪力墙墙身标准率;外围护墙预制范围估算为:6F~11F(PC外墙);内隔墙预制范围:1F~33F内隔墙预制50%即可(卫生间、厨房、分户墙按照此顺序不预制)。
方案二:外剪力墙、围护墙预制,内隔墙采用轻质条板,楼地面采用架空木地板做法,并在各专业系统图中注明管线与结构分离,采用信息化管理设计阶段BIM技术,要求施工单位使用铝模板,装配率50%。
预制范围:竖向构件预制范围估算:6F~11F,预制剪力墙墙身满足竖向构件应用比例53%即可,控制剪力墙墙身标准率;外围护墙预制范围估算为:6F~11F;内隔墙预制范围:1F~11F内隔墙预制50%即可(卫生间、厨房、分户墙按照此顺序不预制);管线分离:需结合精装末端点位,实现设备走架空地板或者吊顶,进行估算精装方案是否能满足管线分离得分要求。
方案三:竖向承重构件不预制,水平构件预制,内隔墙采用轻质条板,楼地面采用架空木地板做法,并在各专业系统图中注明管线与结构分离,采用信息化管理设计阶段BIM技术,要求施工单位使用铝模板,装配率50%。
预制范围:水平构件预制范围估算为:2F~大屋面叠合板预制(除卫生间外其余均预制),正负零~大屋面标高楼梯梯段预制,满足水平指标80%;外围护墙预制范围估算为:围护墙预制80%;内隔墙预制范围:1~11F内隔墙预制50%即可(卫生间、厨房、分户墙按照此顺序不预制);干式工法:建议应用架空地板,并且在装配率预评审阶段提交专家评审;管线分离:需结合精装末端点位,实现设备走架空地板或者吊顶,进行估算精装方案是否能满足管线分离得分要求。
下表是根据不同的评价项,给出的评价分值细则
① 装配率计算细则组成:主体结构+围护墙和内隔墙+装修和设备管线+创新项。② 装配率计算公式装配率应根据表中的分值按下式计算:
方案一预制结构构件较多,综合成本最高。但是拿分项最为扎实,遵循装配式建筑的推行方向,各项审查、认定装配式示范项目等最便于通过。方案二仅做竖向承重构件,水平构件不采用叠合板,结构自重减轻,综合成本相对低。通过增加装修和创新项得分来减少预制主体结构得分项,但成熟项目经验不足,有一定风险,且需要业主方尽早确定精装方案图等前置条件。 方案三仅做水平构件采用叠合板,不做竖向承重构件,构件通用性差,叠合板的种类较多,经济性需经预算比较。但干式工法楼面、地面,管线分离在专家评审及后期图审阶段可能不被认可得分,成熟项目经验不足,有一定风险,且需要业主方尽早确定精装方案图等前置条件。 综上,推荐采用方案一。方案二、三目前需要业主方尽早确定精装方案图,与户内楼地面建筑做法,优化飘窗做法。根据以往项目经验,若采取架空地板与空中吊顶做法,管线分离一般可以达到要求。若因各种因素目前不能确认上述前置条件,则采取方案一保证项目工期等要求。
综合以上讨论,我们绘制了如下表作比较:
以上是苏州市某住宅小区标准层装配方案为测算单元,以上成本对比显示,主体结构部分占比大,成本高,但考虑验收风险,得分最好控制,综合效率最高。结构部分成本增量占装配式建筑增量成本的50%,竖向构件每增加1%的预制率,增量总额占比增加1.47%,水平构件每减少1%的预制率,增量总额占比减少0.3%。
三、总结与展望
本论文研究了三种装配式建筑方案的成本效益,以上分析可知,增量成本中结构部分占比重,其中装配式建筑较传统建筑单价差异较大的主要集中在铝模、钢筋、抹灰。集中两点差异:1)总承包单位收入减少支出固定导致利润率降低,因劳务班组按固定计费模式,而装配结构实际含量低于传统含量;2)装配建筑存在施工降效率。但随着装配式建筑的应用推广,两种建筑体系的成本差距将缩减。本研究建议在装配式建筑的发展中,进一步提高预制构件的通用性和质量,降低成本,并关注验收风险控制和综合效率的提升。未来,随着装配式建筑技术的不断发展,预制构件的应用将更加广泛,为建筑行业带来更多的机遇和挑战。
参考文献
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【基金项目】 本文系江苏大学 2023年度大学生科研立项项目, 项目编号:J22AA0001。
作者简介:张蔚文(2001.10-),男,汉族,江苏扬州人,本科在读,研究方向:土木工程。
王俊杰(2001.9-),男,汉族,江苏泰州人,本科在读,研究方向:土木工程。
徐畅(2001.1-),男,汉族,江苏淮安人,本科在读,研究方向:车辆工程。