装配式建筑成本影响因素研究

2019-08-08武亚帅戴坚强

山西建筑 2019年15期

武亚帅常嘉戴坚强

(1.武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北武汉 430070；2.武汉地铁集团有限公司，湖北武汉 430070； 3.湖北路港工程咨询有限公司，湖北武汉 430070)

装配式建筑节约材料、降低能耗、缩短工期，有效改善施工环境和质量，但其市场占有率不高，阻碍其推广的直接原因是建造成本较高。

桑培东[1]通过构建SEM模型，认为成本体系对装配式建筑影响最为重要，也有研究表明预制构件生产成本对装配式建筑影响较大[2,3]，其中预制构件生产过程中材料费、前期固定成本[4]是装配式建筑成本增加的重要因素。还有学者认为预制构件运输成本占比大[5]，但对各阶段其他影响因素未能全面考虑。

上述研究未充分考虑各阶段之间的相互影响，鉴于此，本文以预制构件为研究对象，在考虑构件生产三个阶段以及构件信息技术运用相互影响的情况下，运用AHP层次分析法，最终从整个过程中找到影响装配式建筑建造成本的关键因素并提出对策。

1 范围界定及关键因素选取

1.1 研究范围界定

1)本文以预制构件为研究对象，以预制构件的整个施工过程来定义建造成本，包括预制构件的现场组装施工成本及预制构件的生产、运输阶段的成本。2)本文从装配式建筑总承包的视角出发，研究总承包所有装配式建筑项目的建造成本，而非单个装配式建筑的建造成本。

1.2 关键因素的选取

为了科学有效的评价装配式建筑建造成本的影响因素，本文大量研究了目前我国学者在装配式建筑建造成本影响方面的研究，按照预制构件生产成本、运输成本、组装成本以及预制构件应用信息技术四个方面，最终建立影响装配式建筑建造成本因素，如表1所示。

2 基于系统影响的AHP模型建立

2.1 系统影响分析

根据调研以及专业知识分析新兴的信息技术能够通过影响设计间接影响其他阶段，并且能够实现构件各个作业空间的合理调度。基于分析，建立预制构件生产过程系统影响图，具体见图1。

其中包含了两个系统：1)系统1：预制构件生产、运输、组装以及信息技术应用对装配式建造成本的影响。2)系统2：构件信息技术应用对构件生产、运输、组装的影响。

2.2 层次分析法

层次分析方法能够提供一致性检验，使专家思想逻辑保持一致，不会出现内部矛盾，其具体步骤如下所示：

1)构造判断矩阵，利用1～9比例标尺，相对重要性比例标度的含义如表2所示。

表1 影响装配式建筑施工成本因素

潜在因变量测量变量预制构件生产成本(A)预制构件标准化程度(A1)模具等固定成本(A2)预制构件定期检查(A3)仓储及维护(A4)预制构件运输(B)车辆调度(B1)运输车辆选择(B2)路线选择及优化(B3)装卸及预制构件保护设备(B4)预制构件现场组(C)预制构件连接(C1)垂直运输机械(C2)专业操作人员(C3)仓储保管(C4)预制构件应用信息技术(D)BIM技术运用(D1)云模型运用(D2)RFID技术运用(D3)

表2 指标权重比较基准

同一准则层内指标专家根据两两重要度，进行指标打分，最终整理得到因素权重的判断矩阵，如表3所示。

如果aij<1，表示Ai比Aj重要;

如果aij=1，表示Ai与Aj同样重要;

如果aij>1，表示Aj与Ai同样重要。

2)一致性检验。

a.计算一致性指标：

(1)

b.计算相对一致性指标：

CR=CI/RI

(2)

其中，RI为平均随机一致性指标，是足够多个根据随机发生的判断矩阵计算的一致性指标的平均值。1～10阶段的RI取值如表4所示。

表4 平均一致性指标

一般而言，CR越小表明判断矩阵一致性越好，通常认为CR≤0.1时，判断矩阵具有满意的一致性。

3)层次分析法指标权重的确定(本研究运用方根法)。

a.判断矩阵各行各元素的乘积：

(3)

b.指标权重的计算：

(4)

c.最大特征值：

(5)

4)计算组合权重。

得到一级指标权重后，下一步进行下一级指标权重的计算，如果一级指标层对目标层的相对权重为：

则二级指标层对一级指标层的相对权重为：

因此，方案层中的各方案对目标层的相对权重Wi为:

(6)

根据式(1)～式(6)再结合专家打分表计算出指标体系中的一级指标以及二级指标的权重和一致性检验指标，如表4所示，且各一致性检验指标均小于0.1，说明有较好的一致性。

2.3 数据来源

通过实地调研、访谈和文献阅读，在表1中选取装配式建筑成本影响因素分析的基础，进行基于系统影响的问卷调查。此次调查涵盖了不同企业、年龄段、性别的装配式建筑相关人员，本次共发放300份问卷有效回收85%，表明问卷的可靠性、适用性满足要求。

3 指标权重计算及数据分析

3.1 指标权重计算

根据层次分析法的分析步骤，结合问卷调查资料整理结果，首先对系统1进行分析，具体如表5所示。

为了保持决策者做成对比较的一致性，我们要对指标进行一致性检验，其计算步骤如下：

第一步，将成对比较矩阵中的每一列与该列所对应的系数相乘，然后再相加，得到一个向量“加权值”。

第二步，将第一步得到的加权值向量除以每个标准的优先级。

0.842/0.21=4.010；1.010/0.25=4.040；

0.674/0.17=3.965；1.516/0.38=3.990。

第三步，计算第二步得到的值的平均值，用AW表示。

AW=(4.010+4.040+3.965+3.990)/4=4.001 3。

第四步，计算一致性指标：

第五步，计算CR：

则一致性可以接受。

表5 系统1指标的比较结果

同理，系统二以及二级指标权重如表6，表7所示。

表7 系统二级指标权重表

3.2 结果分析

通过表1，表2以及表3的结果对整体进行分析如下：

系统1中预制构件信息技术运用及运输对装配式建筑建造成本影响较为显著，可适当增加信息技术成本投入以及对运输阶段进行优化；系统2中预制构件应用的信息技术对预制构件的运输和现场组装的影响较大，所以要加大对这两个方面的成本投入，同时通过信息化管理控制预制构件在各个作业空间的合理调度。

对各阶段结果进行分析如下：构件生产阶段，预制构件标准化程度、模具等固定成本对其影响较大，要加快预制构件标准制定，利用预制构件的规模效应来降低固定投入成本。构件运输阶段，车辆调度和路线的选择及优化对预制构件运输成本影响较大，因为运输预制构件体量较大、运距远、要求较高，所以充分考虑预制构件厂的位置选择。构件现场组装阶段吊装机械和专业操作人员对成本影响较大，因为吊装的预制构件多且难度大，同时对操作人员的技术要求较高，要加大投入成本控制这两个关键因素。