刘亮俊 李朋飞 秦志浩

【摘要】近年来在装配式建筑政策持续推动、建筑技术持续升级的背景下，我国装配式建筑面积、行业规模迎来快速发展。当前国内关于装配式钢结构住宅的研究多集中于产品设计、技术研发等方面，关于该住宅体系成本效益方面的研究仍相对较少。本文对现浇钢筋混凝土住宅与装配式钢结构住宅成本效益进行对比分析，分析了装配式钢结构住宅成本过高的一系列原因，据此提出了成本优化建议，并且通过对万郡·大都城住宅小区的案例分析，证明了在建设过程中进行成本优化的可行性与必要性。对丰富发展新型工业化住宅类型以及相关企业的方案选择具有重要的意义。

【关键词】装配式建筑;钢结构住宅;成本分析;EPC

1、引言

相对于传统建造方式来说，装配式建筑具有节约劳动力、质量安全稳定、机械化程度高以及建造速度快等一系列优点，近年来随着我国大力推行装配式建筑政策、持续升级建筑技术，我国的装配式建筑行业也迎来了快速发展的机遇。

装配式钢结构从住宅产业化、环保、抗震防灾、加速房屋建造周期等因素考虑，具有广阔的市场和前景。

目前，在我国装配式钢结构住宅建筑发展过程中，遇到了一些阻碍因素，其中一个非常重要的因素就是装配式建筑的成本普遍偏高，但国内对此的研究还相对较少，多集中于产品设计、技术研发等方面。本文通过对装配式钢结构整个建造过程中的各阶段成本进行分析，并与现浇钢筋混凝土住宅的成本效益进行对比，提出了一系列影响装配式钢结构住宅成本效益的因素以及成本优化建议，对丰富发展新型工业化住宅类型以及为相关企业的方案选择具有重要的意义。

2、装配式钢结构成本分析

2.1成本构成

在日、美等发达国家，装配式建筑体系已经发展成熟，建造成本低于传统现浇式建筑，而我国行业规模增长缓慢，建设成本居高不下，国内外的差距说明随着我国装配式建筑产业化和规模化的形成，建设成本将逐步降低[1]。

装配式钢结构住宅建筑成本是指整个装配式建筑建造过程中发生的全部费用，具体可以分为四个阶段的费用：设计费用、生产费用、物流费用、装配费用。

2.2成本分析

2.2.1设计成本分析

装配式钢结构住宅在设计阶段就要充分考虑施工工艺的可行性，对设计精度、深度都要有更高的要求，因此相比传统现浇建筑多了两个环节：技术策划和构件加工设计。目前，装配式钢结构初步设计阶段与传统现浇设计方式普遍相同，然后在建筑总图基础上进行模块拆分设计，这种设计方式因工作量较大且各环节协同性差，所以效率很低。在构件深化设计阶段，每一个完整构件的拆分都要考虑后续生产和安装是否具有可行性、并且拆分构件都要有相对性的生产图纸，配筋、节点构造、埋件、留洞位置等设计内容都要在图纸中体现[2]。由于设计内容繁琐、设计深度提高，因此在设计费用上装配式钢结构住宅同传统方式相比要高出不少。

2.2.2生产成本分析

在装配式构件生产过程中，首先在构配件厂批量生产，养护完成后运至施工现场装配安装。目前因预制构件厂数量不多以及还没有实质性利好政策等原因，预制构件生产增量成本主要包括以下方面。

（1）人工费

据杨晓川等人研究，在西欧、北美和日本，装配式建筑的生产方式与传統生产方法相比，可节约人工费约25%～30%[3]。但因为我国各项技术还不成熟、社会资本的疑虑等方面的影响，导致目前该领域的人才培养机制并不完善，人才相对稀缺，构件工厂里有相关经验或技术的产业工人数量较少，员工在构件工厂入职前，往往还需要进行技术培训。同时，因建筑行业对工人约束性较小，很容易发生培训好的员工大量流失的现象。因此，在现阶段我国装配式建筑规模未完全发展起来的情况下预制构件生产的人工费实际支出要比传统方式偏高。

（2）材料费

材料费偏高是现阶段导致装配式钢结构住宅建筑成本普遍偏高的主要因素之一[4]。目前的设计思路是是通过在传统设计构件钢筋配置的基础上，增加构件连接节点的钢筋数量来完成装配式建筑结构设计，因此在钢材用量方面，装配式预制构件的用量明显增加。例如包头万郡大都城二期项目主体结构采用是钢框架矩形柱斜支撑体系，其含钢量是传统钢筋混凝土现浇体系的2.5倍，且综合单价是传统钢筋混凝土现浇体系的1.6～1.7倍，对成本有较大影响。

（3）设备折旧费

目前我国大多数企业并未主动采用装配式钢结构体系，装配式钢结构住宅的项目仍较少，大多集中于政府开发的保障性住房中[5]，所以整体市场对预制构件还没有多大的需求，构配件厂所能提供的产能相对过剩。再加上国内还没有形成预制构件的生产规模效应，构配件厂的时生产机械常常处于闲置状态，不能满负荷生产，同时考虑折旧费、运营费等额外费用，使得构件生产成本必然偏高。

2.2.3物流成本分析

在传统现浇建筑施工过程中，材料的物流费通常被归入到材料成本里，而在装配式钢结构住宅建造过程中，在预制工厂预制完成的预制构件需要运至装配现场，构件在从工厂到现场的过程中，长运距、大体积、易损伤以及一系列不确定因素都增加了其物流成本。其中，仓贮费和运输费是物流成本的主要因素。

2.2.4装配成本分析

（1）人工费

在装配式构件现场安装过程中，其各个构件间的节点连接是施工过程中的重点及难点，若在安装过程中出现问题，会在后期引发一系列的结构安全隐患。所以这些关键节点的施工需要经验丰富的工人、对工人的技术水平要求较高，间接增加了成本。

（2）机械使用费

以垂直运输机械费为例，在构件安装过程中，一方面因装配式建筑施工速度快工期缩短减少了机械租赁和使用费的支出，另一方面，因预制构件体积重量大且形状不规则，对大型机械的选择也有较高要求，增加了现场预制构件的吊装费用，增加了安装成本。

（3）措施费

措施费主要包括脚手架及模具等费用，在装配式钢结构住宅施工过程中，由于钢结构建筑主体施工时间较传统钢筋混凝土现浇体系减少一半，并不需要搭建满堂脚手架和外墙脚手架，因此施工措施费将减少70%左右。

3、成本优化建议

3.1 确定合理的预制率、装配率

提高预制率可以更加充分的发挥装配式建筑的优势，但预制率越高，在预制构件成本较高的情况下，会导致装配式建筑的成本随之提高。预制率过低，则不能充分发挥装配式建筑的优势，不仅因现浇工作加大了人工费的支出，还会因装配式施工机械的严格要求而增加成本，得不偿失，装配式施工只有通过形成规模化效应、提高生产和施工的效率才能有效降低成本。因此，在初步设计阶段就要充分考虑到后续各个环节的工作，根据现有条件确定合理的预制率和装配率，保证预制率的同时提高预制构件重复率，达到降低生产施工难度从而降低成本的目的[6]。不同的建筑类型，不同的区域以及当地装配式建筑的发展情况等因素都会影响最终的建筑成本，所以预制率和装配率的确定需要综合考虑各个因素。

3.2 推动EPC建设模式，加强产业链各主体合作

在我国传统现浇建筑建设的过程中，因其设计方法和施工技术方面已经成熟，因此现浇结构建筑的建设模式是设计和施工阶段相互独立，导致建筑行业各环节沟通联系不足。但装配式建筑发展时间较短、设计技术未成熟、规范和标准尚不完备，常常因设计原因导致后续生產和施工出现问题，因此目前装配式建筑的发展还需要各参与主体协同工作、形成综合考虑建设全过程的管理模式。所以要在装配式建筑行业推行EPC模式理念。EPC模式的优势在于能够重新整合配置现有资源，将设计单位、构件厂家及施工单位共同缔造成一条完整的产业链条，形成一体化高效集成管理模式。使EPC管理模式与装配式建筑技术相辅相成，打通上下游企业的各个环节，减少间接费用[7]。

3.3 完善技术标准体系

我国装配式建筑虽然已经有了一定的发展，但与西方一些发达国际相比，还没有在国家层面形成自己的结构标准体系，许多省份目前只是根据市场需求出台了一部分技术文件或规范标准，但缺乏一些前瞻性和先进性，并且一些具体的技术要求例如统一的建筑设计模数和通用的住宅产业化标准图集都还未涉及。后续的发展过程应从我国实际国情出发，技术标准也要考虑各省市的实际发展状况，装配式建筑部件技术要求应满足标准化、系列化、配套化等要求，与产业化建筑结构相统一，让装配式建筑从设计到验收的全生产周期里都有法可依，为我国装配式建筑的发展提供制度保障 [1]。

3.4 注重科技创新和人才培养

目前我国的装配式钢结构住宅的建设过程中依然存在很多技术性的关键问题仍待研究，如强构件连接节点受力性能，预制构件的生产精度，构件在现场的堆放养护，新工艺新材料的研究，构件各类性能的研究如保温、防火及防锈蚀等。针对技术性问题，政府一方面要重视装配式钢结构住宅的理论研究，鼓励高校、研究院和企业共同研究解决一些技术难点和发展困难，同时着重研究各项配套新技术。另一方面，要重视装配式钢结构住宅的推广宣传工作，通过制定一系列优惠政策，消除社会资本的疑虑，鼓励房地产企业优先选择装配式建筑结构体系。最后要加大对相关人才的培养力度，我国装配式建筑发展缓慢，一个重要的因素就是还没有形成一条完整的人才培养产业链，因此，在政府的大力推广下，优先建立完善的技术人员以及管理人员培养机制，提高从业人员的整体素质，才能保证我国装配式的快速发展。

3.5 加强质量监督，重视现场管理

建筑工程施工现场一向注重安全问题和质量问题，相对于传统方式，预制构件提前在工厂批量化加工完成，不会因施工现场的不确定因素而受到影响，构件质量有更高的保障，所以可以减少施工事故的发生，但要求现场施工人员有专业的技术手段，依照技术流程进行安装工作。由于目前还没有形成完善的行业监管机制，构件质量检测验收等环节还需要监管部门加强质量监督。此外，施工企业要重视现场管理，构件从工厂运输至现场后，应按照事先定好的吊装顺序放置，既可以避免产生二次搬运费，还会因效率提高、工期缩短而节省机械费。这些措施都可以加快建造速度，从而节约成本。

4、案例分析

万郡房地产有限公司在包头开发建设的“万郡·大都城住宅小区”是全国钢结构住宅产业化示范小区，该小区总占地面积约28万平方米，总建筑面积约100万平方米，绿化率达35%，2014年被住建部批准为“省地节能环保型住宅、国家康居示范工程”[8]。作为内蒙古首个高层钢结构住宅的万郡·大都城住宅小区项目，对钢结构装配式住宅结构体系的结构特征和楼板及外墙体系进行分析，研究分析了楼承板铺设方案对建筑结构受力性能和成本的影响，最终采用了钢筋桁架楼承板的楼板体系。这种体系可减少现场钢筋绑扎工作量60%-70%，减少常规浇灌砼的支模和支撑，模板工程和钢筋绑扎工程得到了简化，可进一步缩短工期;降低施工现场劳动力的消耗，降低施工机械租赁费及施工管理成本，加快了资金周转速度，从而降低了成本。

通过对万郡·大都城住宅小区二期13# 楼1轴—29轴标准层为例对楼承板含钢量进行优化，2根下弦钢筋由Φ10（三级钢）优化为Φ8（三级钢）后，楼承板每平米钢筋含钢量由11.96kg/m2降低至9.6kg/m2，每平米节省2.36Kg。按万郡大都城二期合同价格计算，楼承板每平米可节省费用12.51元。二期二标共 4 栋楼，地上楼承板的总工程量为128579m2，仅楼承板这一项，将节约成本约为160万元。

结语：

装配式建筑的发展为传统建筑行业带来了巨大的改变和发展机遇。装配式钢结构住宅体系作为一种全新的住宅体系，其成本控制是研究和实践的重要方面，有助于评估该住宅体系的整体情况、是符合目前行业发展方向的。本文通过对现浇钢筋混凝土住宅与装配式钢结构住宅成本效益进行对比分析，从实际工程成本要素角度分析了影响装配式钢结构住宅建筑成本的主要因素，并相应提出了一系列成本优化建议，以期为装配式建筑相关研究和实践提供借鉴和参考，推进行业发展。

参考文献：

[1]毛宁宁，蔡彬清.装配式混凝土建筑成本控制分析[J].福建工程学院学报，2017（4）：399-403.

[2]申金山，华元璞，袁鸣.装配式建筑精益成本管理研究[J].建筑经济，2019（3）：45-49.

[3]杨晓川，钱乔峰，汤朝晖.国内建筑工业化背景下预制装配式建筑特点及适应性[J].价值工程，2015，34（27）：78-82.

[4]李丽红，耿博慧，齐宝库，等.装配式建筑工程与现浇建筑工程成本对比与实证研究[J].建筑经济，2020，41（11）：57-62.

[5]赵艳丽，张春生，刘一帆.装配式建筑成本链构成及优化方向研究——基于房地产企业视角[J].建筑经济，2019（3）：45-49.

[6]张程程，刘春梅，赵永生.工业化建筑建造成本影响因素探析[J].聊城大学学报（自然科学版），2015（4）：64-68.

[7]邹迎辉.EPC模式下装配式建筑成本控制研究[J].建筑经济，2020，41（11）：47-51.

[8]方霞，刘亮俊. 高层钢结构住宅钢筋桁架楼承板含钢量优化分析[J].建筑工程技术与设计，2016（5）：1817.