基于工期和装配率的装配式建筑增量成本分析

杨子莹

华东交通大学土木建筑学院 江西 南昌 330000

采用现浇的方法进行建筑的施工，存在工期长、对环境保护不利、现场施工管理相对混乱等缺点，不符合我国可持续发展、节能环保的要求。装配式建筑具有施工工期短、现场施工工人少、管理方便等优点，因而在近年发展迅速且具有广阔的前景。但是装配式建筑构件生产成本高，这成为了装配式建筑向工业化发展的最大瓶颈。

1 我国装配式建筑的发展现状

装配式建筑既可降低资源消耗，又能保证产品的质量，既能实现许多不同风格，也会带来相应的工期效益，从而在控制总成本的前提下，实现绿色低碳的目标[1]。据不完全统计：截至2015年底，全国累计建设装配式建筑的面积约为8 000万 m2，占新建建筑面积的5%；截至2017年底，全国累计建设装配式建筑的面积约为15 000万 m2，占新建建筑面积的8.4%；预计2020年底，全国累计建设装配式建筑面积将达到约31 000万 m2，占新建建筑面积的15%。但是装配式建筑在快速发展的过程中也存在着几个问题。王爽等[2]通过对装配式建筑与传统现浇建筑进行造价对比之后得出装配式建筑普遍存在“快”而“不省”局面的结论。郑敏丽等[3]在我国混凝土结构装配式建筑发展存在的问题中指出，装配式建筑建造成本高影响其推广。郭星星[4]在指出装配式建筑生产成本高时，直接说明装配式建筑生产成本比现浇建筑生产成本高出300～500元/m2。

2 装配式建筑较现浇建筑所需要增加的成本

通过工程项目案例分析装配式建筑和现浇建筑的各项成本，经比较得出两者差异最大的是构件的成本[5]。沈阳市某公租房工程全部采用装配式建筑设计。本文以某一栋为例，对土建造价细部展开装配式建筑设计与现浇设计造价的对比[6]。在假设质量安全等要求和设计标准相同的前提下，装配式设计和现浇设计2种不同施工方法下施工图预算造价如表1所示。

表1 装配式设计与现浇设计造价对比

从表1可知，同一建筑中的装配式设计比现浇设计的单位造价高出783.94元/m2。其中的分项工程中：土建工程的装配式设计比现浇设计的单位造价高出811.71元/m2；电气工程的装配式设计比现浇设计的单位造价略高，主要表现在前者的工程管线及配电箱较后者多。显而易见，装配式设计单位造价与现浇设计单位造价的最大差异来自土建工程。表2对两者的土建工程进行了分项拆解。

表2 装配式设计与现浇设计土建工程造价对比

由表2可知，在装配式设计建造方式下，除预制混凝土（PC）构件制作及安装外，土建工程的各分项工程的单位造价均比现浇设计建造低。由此可见，PC构件制作及安装这一分项所增加的造价是装配式设计建造方式单位造价高于现浇设计建造方式的关键因素。上文已经指出装配式建筑与传统现浇建筑之间的差异主要是来自构件的成本差异，在此，根据实际工程案例得以证实。此外，装配式设计建造方式下的土建造价比现浇设计建造方式下的土建造价还多出其他环节的费用，比如PC构件的生产、运输和安装等。

3 建立模型并探究降低装配式建筑增量成本的方法

3.1 建立模型

为进一步探究降低装配式建筑增量成本的方法，以13组结构形式相同、施工时间和建筑高度相近的装配式设计建造方式的项目与传统现浇设计建造方式的项目作为研究样本。将这13组研究样本的增量成本、装配率以及工期效益结合起来建立数学模型，通过数学模型分析影响增量成本的各方面因素，进而更好地将装配式建筑推向工业化发展。其中选取的13组研究样本具有5个特点：一是从建筑用途上来看，涵盖住宅建筑和公用建筑；二是从技术上来看，涵盖当下主流的技术体系；三是从装配率来看，涵盖不同装配率水平的项目；四是从结构体系上来看，涵盖框架结构和剪力墙结构等；五是从抗震设防烈度要求来看，涉及不同抗震设防烈度的地区。因此，选取的13组研究样本在以上5个方面都具有代表性，其中在建造阶段得出的数据可真实地反映出装配式建筑的增量成本（表3）。

表3 部分项目建造部分增量成本

结合装配率与增量成本的对应关系，将其得出的13组数据在Excel中绘制成散点图，输出的图形如图1所示，并得出两者之间的关系式[7]。根据输出结果，当装配率为x%时，增量成本f(x)＝－0.008 6x3＋1.205 5x2－45.111x＋640.41（其中R2＝0.962 5）。

图1 装配率与增量成本函数关系

由图1可知，当装配率在20%～＜30%时，增量成本处于平稳的态势；当装配率在30%～＜60%时，增量成本处于增长的态势；随着装配率达到65%时，增量成本也达到最大值，当装配率超过65%后，增量成本随装配率增大而降低。

装配式建筑虽然有较高的增量成本，但其往往会为工程项目节省工期。下面我们继续沿用文中的13组研究数据，并以项目6为例，仅考虑节省的工期所带来的效益。项目6的建筑面积为24 962 m2，装配率为52.2%，总建造成本按1 200元/m2计算，建设期投资额为4 520万元，根据工程进度，合同条款显示分3次回款，其中第2次提前了2个月，第3次提前了1个月。通过调研可知，年利率约14%，节省利息如表4所示。提前回款节省贴现价值如表5所示。

节省利息和贴现总和作为装配式建造方式的工期效益，项目6工期效益为122.89万元，折算后为49.23元/m2。其他项目工期效益计算方法与项目6相同，13个项目工期益计算结果如表6所示。

结合装配率与工期效益之间的对应关系，将其得出的13组数据在Excel中绘制成散点图，输出的图形如图2所示，并得出两者之间的关系式。根据输出结果，当装配率为x%时，工期效益：f(x)＝－0.003 8x2＋1.326 6x－12.008（其中R2＝0.971）。

表4 利息节省计算

表5 贴现节省计算

表6 部分项目建造部分工期效益统计

图2 装配率与工期效益函数关系

3.2 降低装配式建筑增量成本的方法

3.2.1 提前预售时间

装配式建筑在各项指标都达标的情况下可以申请提前预售，而住房项目提前预售可大大加快回收资金的速度，从而缓解开发商在建设期的融资压力。通常大于等于7层的住房项目在预售时，需要完成其层数的67%及以上。目前许多城市纷纷提出激励政策，装配式项目只要完成大于1/3以上的楼层时即可预售。所以提前预售这一激励政策可以在很大程度上降低装配式建筑的增量成本，也使各大开发商在进行装配式建筑项目的过程中有了很大的信心。

3.2.2 选择合适的装配率

提高装配率能更好地发挥装配式建筑的优势，但是装配率越高，材料的成本也越高。所以，设计阶段应选取合理的装配率。根据本文装配率与增量成本-工期效益的数据关系（图3），当装配率为x%时，得出公式y＝－0.008 2x3＋1.141 6x2－43.296x＋609.87（其中R2＝0.947 4）。

图3 装配率与（增量成本-工期效益）函数关系

4 结语

装配式建筑的装配率在30%～65%之间时，结合工期效益和增量成本产生的差量成本随着装配率的升高而升高。当装配率超过65%时，差量成本呈下降状态。在政府支持等各项举措大力实施的情形下，装配式建筑的主要增量成本即装配式建筑的构件成本也将慢慢降低，装配式建筑的增量成本不再成为建设单位望而却步的主要因素，装配式建筑在未来占新建建筑的比例必将持续上升[8]。