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预制装配式对施工成本影响的具体分析

发布于:2022-12-13 11:02:13 来自:装配式建筑/项目案例 [复制转发]

施工成本是承包商选择建造项目时考虑的主要因素。以某住宅项目为例,按照施工成本的构成要素,详细计算预制装配式与传统现浇式的施工成本差异,发现预制构件及其安装费是装配式施工成本偏高的主导因素。本文以施工成本作为衡量标准,根据具体案例详细分析施工阶段各成本要素对施工成本的影响,找出主要影响因素并量化其影响力,以期为承包商选择合适的建造方案提供参考。


建设项目施工成本的构成


建设项目施工成本是指建设项目在施工过程中,发生全部生产费用的总和,是承包商进行施工项目管理的重要对象,由直接成本(包含人工费、材料费、施工机械使用费、施工措施费)和间接成本(主要为管理费)组成。其中,直接成本是构成施工成本的主体部分,直接成本对施工成本起着决定性作用。


预制装配式住宅的建造流程与传统住宅存在很大的差异,对承包商而言,主要体现在主体结构部分和装饰装修部分的直接成本构成上。因此,本文重点对比分析两种建造模式下与装配式施工相关且存在差异之处,即主体结构的人工费、材料费、施工机械使用费、施工措施费,以及装饰装修的人工费、材料费,同时考虑预制构件生产、运输、安装对施工成本的特殊影响。两种建造模式下,楼地面、门窗安装、防水、屋面瓦铺设、公共部位装饰装修等分部分项工程的施工成本几乎无差,故以下差异项对比中未考虑此部分内容,根据项目资料,无差异项可按402元/㎡分别计入各自施工成本。


传统现浇式与预制装配式施工成本对比


案例工程概况


武汉市某新建小区响应湖北省人民政府办公厅鄂政办发〔2013〕59号文精神——“推进建筑工业化、住宅产业化”,采用建筑工业化标准体系,实施装配整体式施工。小区2#楼为装配整体式剪力墙结构体系住宅楼,地上34层,地下1层,1至5层为现浇混凝土施工,6至34层采用装配整体式建造,建筑面积15016.24m2,装配率高达到95%。


按照施工成本的构成,整理并核算2#楼实际装配式施工成本数据,根据图纸并参考企业历史成本数据,对其现浇设计下的施工成本进行计算,对比差异项并分析原因。为保证对比有效性,取2#楼6至34层作为计算依据,建筑面积按13127㎡计。


两种施工方式成本对比


1.人工费


两种施工方式在人工费上的差异项对比如表1所示。



2.材料费


2#楼预制装配式施工中所用材料主要是预制构件,包括带装饰面及保温层的预制混凝土外墙板、带水电预埋设施的叠合板、楼梯、带有装饰面及保温层的阳台、内墙结构部件(具有承重功能带功能管线及门窗)等。两种施工方式在材料费上的差异项对比如表2所示。



3.施工机械使用费


两种施工方式在机械使用费上的差异项对比如表3所示。



4.施工措施费


2#楼装配式施工以铝模板取代木模板,以外防护架取代脚手架。项目共制作两层外防护架,随墙体吊装并交替安拆,节约材料资源和费用的同时也减少了建筑垃圾的产生。两种模式在措施费上的差异项对比如表4所示。



5.施工间接费


两种施工方式在施工间接费上主要表现为项目部管理费,数据对比如表5所示。



施工成本差异及原因分析


按照施工成本的构成,对2#楼项目在两种建造模式下存在差异的各项指标依次计算,汇总如表6所示。表6数据表明,2#楼项目装配式施工成本为1204.43+402=1606.43元/㎡,相比传统现浇式施工成本873.22+402=1275.22元/㎡,每平米高出331.21元,其中主体部分材料费增幅显著。



预制装配式施工成本节约项分析


1.人工费


装配式施工节约主体部分人工费8.15%,节约装饰部分人工费88.37%,原因如下:


a.装配式施工将现场大量湿作业由机械化装配替代,施工机械台班的消耗量增加,从而减少相应劳务人员的用量,同时改善工人工作环境、提高效率;


b.预制构配件在工厂内模数化、集约式生产制作,尺寸更标准、表面更平整,吊装就位后墙面基本不需要抹灰,大幅减少了内、外墙粉刷的工程量,装饰部分人工费节约显著。


2.装饰部分材料费


装配式施工节约装饰部分材料费78.01%,原因如下:


a.预制构件以成品状态运至施工现场,大量减少了砌体砌筑、内外墙粉刷等工程量,可节约大量装饰材料,与传统施工方法相比排污量也明显减少;


b.2#楼项目装配式施工采用“三明治外墙”技术,预制外墙构件中已包含保温材料费用,故现场施工过程不再考虑外墙保温工程。


3.施工措施费


装配式施工节约措施费54.59%,原因如下:


a.装配式施工所用周转材回收率高,大幅降低摊销成本。传统现浇施工中的钢管、扣件基本采取租赁包干模式,施工完毕后无任何周转材残值;装配式施工虽然在周转材采购时需投入费用,但施工完毕后周转材能回收到后续工地继续使用,故按采购量的80%考虑周转材残值。


此外,传统现浇施工完毕后木模板基本无残值,木方按70%残值计入成本[185×1750×(1-70%)=97125元]。而2#楼项目装配式施工选用铝模板替代木模板。铝模板作为新一代建筑模板,具有拆装灵活、刚度高、使用寿命长、浇筑面平整光洁、施工对机械依赖程度低等优势,节约大量木材,更符合装配式建筑绿色环保的宗旨。据统计,整体式铝合金模板最多可重复使用300次,残值铝材+钢材=400元/㎡[铝模板费用=363×(1080-400)=246840元],使用次数越多,造价越低,在超高层建筑施工中优势显著。


b.装配式施工以机械大幅代替人工作业,减少现场施工人员数量,从而减少临建费;


c.预制构件在工厂进行蒸汽养护,构件吊装替代大量现场湿作业,从而减少现场用水;


d.预制构件的采用减少了混凝土泵送机械台班,同时工业化建造方式缩短工期,使得用电量较传统施工大幅减少。


4.施工间接费


由于工期缩短,装配式施工可节约管理人员费用。


预制装配式施工成本增加项分析


1.预制构件费(占主体部分材料费的89.97%)的增加使得装配式施工材料费远高于现浇方式材料费。根据上游预制构件厂的数据资料,预制构件材料费中除了钢筋、混凝土等原材料费以及工人工资,还增加了工厂厂房、设备摊销费,模板,构件运输,一次性摊销材料、燃料动力及财务费用,土地费用,专利费用、税金等费用,合计760元/㎡,加之现阶段住宅产业化未形成规模效应,因此构件成本居高不下。


2#楼项目所采用的预制构件材料费合计9848557/13127=750.25元/㎡,吊装费1365208/1312=104元/㎡,仅预制构件及安装费用合计达750.25+104=854.25元/㎡,已接近现浇式施工成本。因此,预制构件及安装费用较高(尤其是预制构件材料费),是装配式施工成本偏高的主导原因。


2.装配式施工机械使用费较传统现浇方式机械费增加52.36%,差异主要体现在塔吊部分。为满足预制构件的吊装,2#楼项目装配式施工选用1台TC7035B-16塔吊,大于传统建筑所选用的TC5610塔吊;虽然工期缩短,塔吊台班有所节约,但由于其租金及进出场费都高于传统模式的机械设备,故总机械费偏高。


装配率对施工成本增幅的分析


经上述计算及分析,得出预制构件及安装费是装配式施工成本增加的主导因素。为量化预制构件的应用对施工成本的影响,本文以装配率作为变量,探讨不同装配率情况下施工成本增幅的变化,建立二者之间的函数关系,以利于承包商根据项目装配率估算施工成本增幅,进而依据以往施工经验选择施工成本可接受增幅范围内的装配式方案。


为保证项目间的可比性,所选数据均来自国内一些大型建筑施工企业所完工的装配式剪力墙结构体系住宅项目(表7)。剪力墙结构体系大量运用于高层房屋中,既承担水平构件传来的竖向荷载,又承担风力或地震传来的水平震动,是抗震性能最好的结构形式之一,也是现阶段我国装配式项目最常采用的建筑结构体系。



经对上述项目数据进行整合,根据散点图分布,发现施工成本增幅与装配率间存在某种关系,因此利用Origin软件进行分析,希望找出一个回归公式来叙述不同装配率下施工成本的变动情况。输出结果如图1所示。



根据Origin拟合结果,装配式剪力墙结构体系住宅项目施工成本增幅(y)与装配率(x)之间的关系可表示为:y=-50.812x4+80.954x3-43.507x2+9.7245x-0.457。图1表明,装配率在10%~20%区间,曲线呈上升趋势且斜率较大,即施工成本随装配率的提升有较大幅度的增加;装配率在20%~40%区间,曲线几乎水平,即施工成本增幅稳定,保持在35%左右;装配率在40%~65%区间,曲线再次呈现上升趋势,并在装配率达65%的情况下达到施工成本增幅为64.6%的峰值,斜率较大但小于装配率在10%~20%区间内的斜率值;当装配率超过65%后,曲线呈下降趋势,即施工成本增幅随装配率的提升而减缓。承包商可以根据曲线走势并利用回归公式,简单地根据预制构件的应用规模即装配率,估算可能带来的施工成本增幅,为选择合适的产业化住宅项目提供依据。


此外,根据散点图可看出,不同项目在同一装配率下对应的成本增幅存在差异。例如,万科龙华保障房项目与上海建工康桥6号地块4#住宅楼项目的装配率均为15%,施工成本增幅却相差19%。不同项目所采用的施工技术存在差异,以往研究表明,实现施工现场塔吊更高效的利用,可起到节约施工成本的效果。通过资料对比,万科龙华保障房项目装配式进度5天一层,较传统建设方式进度提高近50%,现场采用12栋塔楼周边式布局,塔吊工作半径满足两栋安装一台的需求,塔吊利用率达3万平米/台;上海建工康桥6号地块4#住宅楼项目较传统建设方式的进度加快30%左右,现场安装5台QTZ63塔吊、1台QT80EA塔吊,以及1台配合装配式结构起吊拼装的F023B塔吊。因此,在相同装配率下,由于机械设备更高效的利用而加项目进度,将会对施工成本产生一定的影响。


结语


预制装配式建筑作为促进我国住宅与房地产业可持续发展的重要途径,节能、低碳、环保,社会效益显著,但高成本阻碍其在我国的推广应用。本文通过实证分析得出结论:预制构件材料及安装费是装配式建筑施工成本居高不下的主导因素。通过汇总整理国内一些已完工装配式剪力墙结构体系住宅的数据,利用Origin软件确定装配率(x)与成本增幅(y)之间存在的函数关系,为承包商在选择装配式项目时提供参考。


以往研究发现,如果将采用预制技术使得施工时间的缩短纳入成本计算,项目整体造价与传统建筑相比可降低10%。因此,进一步优化项目管理、改进施工技术、实现机械设备更高效地利用等措施,均可通过加快施工速度实现施工成本更大幅度的节约,具体效益的量化有待进一步研究。


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