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装配式建筑成本影响因素及控制策略

发表时间:2021-09-25 10:02

装配式建筑成本影响因素及控制策略

摘 要:通过层次分析法将装配式建筑成本因素按生产逻辑分为设计阶段、生产阶段、运输阶段、施工安装阶段四个一级指标,阐述各个阶段对影响指标的具体分析,确定影响指标的综合权重,结果表明,预制率和装配率、集成化水平、施工现场管理水平、预制构件的生产工艺是影响装配式建筑成本的重要因素,并对装配式建筑成本控制提出设计合理预制率、提高集成化水平、提高施工现场管理水平、提高预制构件的生产工艺等建议。


引言


随着我国人口老龄化的日益严重,装配式建筑可提高劳动生产率,降低施工现场用工量。装配式建筑作为建筑工业化重要形式,通过工业化来替代手工作业,通过工厂标准化建造,可大幅度机械化,同时降低用工成本和施工风险。

2016 年国务院发布《发展装配式建筑意见》,力争10 年时间使装配式占新增比例达到 30%,到 2020年全国装配式建筑占新建建筑比例达到 15%,重点地区达到 30%。根据住建部统计,2019 年全国新开工装配式建筑 4.2 亿 m²,占新建建筑面积的比例约为13.4%,目标有待进一步完成。目前从装配式建筑实施的情况看,由于装配式建筑发展历程短,部分装配式建筑构造厂存在开工不足,出于对短期成本投入的考虑,多数开发商主动选择装配式建筑的积极性不高,推广具有局限性,主要障碍是装配式建筑与传统生产方式相比在于成本高。


1 装配式建筑成本管理的要点及影响因素


与传统建筑相比,装配式建筑成本包括装配式建筑施工全过程,主要有建筑设计阶段、构配件生产阶段、构件运输阶段、构件施工安装阶段。如图1 所示。


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在建筑设计阶段,常春光 、赵维树 、姚卫涛等分析设计阶段成本高的原因有各专业协同配合交叉、设计人员深化设计能力差、构件设计不合理、预制构件生产工艺较为单一以及预制构厂的规模以及装配式建筑设计的装配率和预制率、童斌 认为还有设计人员工时影响成本;在构件生产阶段,赵维树、郑兵云分析在生产阶段影响装配式建筑成本主要是预制率的控制、工人技术水平、预制构件模具及标准化程度、生产线自动化程度;在构件运输阶段,吕婉晖、童斌分析影响建筑成本因素主要是运输存储、装配建设、安全检测、运输距离;在施工安装阶段,童斌、郑兵云分析吊装效率、预制构件安装施工技术水平、施工组织管理水平及不可抗力因素。通过对上述文献进行分析,按装配式建筑施工全过程进行分析整理如下:

(1) 设计阶段

设计阶段是装配式建筑成本控制的关键阶段,对最终造价具有决定作用。

1) 预制率、装配率

我国规定装配式建筑预制率不得低于 20%,装配率不得低于 50%,不同预制率、装配率条件下装配式成本不同,过高或过低预制率、装配率对装配式建筑成本都有不利影响。

2) 集成化设计水平

现阶段装配式建筑设计与 BIM 技术、大数据、物联网的运用处在摸索、起步阶段,需重新规划设计。对传统设计、装配式深化设计进行整合,预制构件的生产、运输和施工,最大限度提高设计效率,降低成本风险。

3) 构件设计的合理性

装配式建筑设计时应遵循标准化、模块化,合理设计预制构件与现浇连接之间的构造形式,以便于生产和降低施工难度。
     4) 构件重复率

构件重复率越高,不仅可以提高对模具的的利用率和周转次数,也可降低成本。

(2) 生产阶段

1) 生产人员的技术水平

生产人员的专业水平与预制构件的残次品率有重大关系,此外,生产人员的技术熟练度对生产效率也起着至关重要的作用。

2) 预制构件的生产工艺

现阶段,预制构件的生产工艺主要是台座法、流水线法。流水线法相对于台座法成本较高,以人工操作为主,但是产生残次品也较多,造成成本增加。因此,改进生产工艺、提升自动化程度也是降低装配式建筑成本的重要影响因素。

3) 构件生产规模及预制场生产能力

装配式建筑规模对设计成本具有一定影响,当装配式建筑规模达到一定程度时,将会分摊预制构件的设计成本和劳动成本,而随着规模进一步扩大,设计成本仍继续上升。

4) 预制构件种类

预制构件按部位可分为预制墙板、预制楼板、预制楼梯、预制阳台、预制挑板等。在不同预制率条件、不同类别的预制构件下价格差异较大,即使在相同的预制率条件下,种类不同,成本也不同。

(3) 运输阶段

1) 运输距离

运输距离的长短对运输费用具有决定作用,不同运距条件下,装配式建筑成本不同,合理运距条件下,可以减少运输成本,进而减少装配式建筑总成本。

2) 运输方案

拟定运输方案要系统考虑到运输顺序、预制构件、运输车辆、装载工具、运输路况等因素的影响。在事前对运行路线、车辆选型进行充分研究、在运输过程中各单位密切配合,则会有效降低综合造价。

3) 装卸效率

装卸的设备、劳动力的配备影响装卸效率,装卸效率高低直接影响后续工程进度进而影响成本。

(4) 施工安装阶段

1) 现场管理水平

现场施工管理水平,对预制构件吊装顺序、装卸顺序都有极大影响,对现场人员、材料、设备的组织及合理调度,可以高效的提高施工效率,降低成本。

2) 现场的机械化水平机械化水平

是施工生产过程中使用现代化施工机械替代人工操作的相对规模。如在装车和卸车的过程中,使用先进的装卸工具,替代人工装卸作业,将大大提高工程质量和工作效率。

3) 施工安装、吊装水平

施工安装、吊装技术是预制构件搭接完成的重要保障,避免因技术原因而造成的重复吊装以及二次起吊造成的构件受损。

4) 其他因素

由于工程施工经常遇到订立合同前具有不可预计的因素,如国家政策法规的变化、地震、台风、山洪等工程中常见的情况,还有一些不可避免且不易克服的客观事实。


2 装配式建筑成本因素分析


2.1 建立层次分析法的影响因素模型


层次分析法是美国运筹学家 T.L.Saaty 提出,是一种定性与定量分析相结合的多目标决策分析方法。具体步骤如下:


(1) 建立问题的递阶层次结构


将装配式建筑成本影响因素分为目标层、准则层、指标层。

         (2) 构造两两比较判断矩阵


邀请 20 名装配式建筑方面的专家对各指标进行两两对比,按照表 1 标度进行打分,综合判断得表 2判断矩阵。




          (3) 由判断矩阵计算被比较元素相对权重


(4) 判断各层比较矩阵的一致性检验

比较判断矩阵的最大特征值、一致性指标 CI, 一致性指标率 CR 计算如(1)、(2) 、(3),一致性指标判断如表 3 所示,CR<1 具有满意一致性,若CR>1, 须对判断矩阵进行修正。


满足一致性检验,可得影响装配式建筑成本的设计阶段、生产阶段、运输阶段、安装阶段 4 个阶段的影响因素的权重分别为 0.4910.202,0.086,0.221

(5) 确定指标层相对于准则层的权重

判断矩阵

同准则层方法一致,指标层判断矩阵如表

同准则层计算方法一致,,满足一致性。


2.2 装配式建筑 A 项目成本影响关键因素分析

由表 2- 8,可以发现影响建筑成本中 15 个因素中,预制率和装配率、集成化水平、施工现场管理水平、预制构件的生产工艺影响成本权重最大,分别为 0.2540.1280.1190.112,应重点分析并采取措施。

(1) 设计阶段

由表 8 可知,预制率和装配率、集成化水平影响权重最大为 0.254 0.128,设计阶段装配式建筑首先要确定预制率和装配率,该指标直接影响构配件的拆分,对后续环节以及成本是关系最重要的一步,所以在确定预制率、装配率时要综合考虑项目特点,构配件自身的种类、工艺等;此外,应将设计渗透到具体的部件,加强结构、装修、建筑等各个专业之间的契合度,加强协调施工方、设计方、生产制造方之间的联系合作,故专业集成化水平就是在装配式建造的整个过程中发挥统筹作用,在一定的范围内使用合理的装配率和预制率,防止不必要的成本增加。

(2) 生产阶段

由表 8 可得,预制构件的生产工艺的影响权重为0.112,预制构件厂生产工艺的专业化程度影响了预制构配件的生产效率及成本,要使得预制构配件的生产进一步系统化、正规化,保证生产预制构配件的企业具有足够的专业技术,否则生产的专业化程度不够则会增加生产成本。

(3) 施工安装阶段

由表 8 可得,装配式建筑现场的管理水平影响权重为 0.119,管理水平的高低不仅影响项目的进度,对施工技术的专业性大小也会有一定程度的影响,若是管理的水平不高,则会导致装配式建筑在施工过程中产生一定程度的滞后,从而导致工期延长。


3 装配式建筑成本控制对策


(1) 仔细测算预制率

设计装配式项目预制率和装配率时, 应在满足规范要求的预制率的基础上综合考虑项目的需求设定最优预制率,按该预制率标准来进行拆分。此外,各企业应加强预制构件的研究,加强高预制率的预制构件的研究,为推动装配式建筑发展共同努力;标准化、规范化是提高装备率和预制率的重要方式之一。

(2) 提高集成化水平

推动物联网、大数据、BIM 的交叉融合,提高集成化水平。如对各专业进行全面审核,综合考虑各方面因素,协调和修改,避免在运输、安装阶段不协调修改,才能真正减少事后修改,降低造价,推动新技术在设计阶段的应用,加强跨行业、跨领域的技术深度融合创新应用,完善图纸,事前发现问题并解决,确保建筑图和施工图的统一与完善。

(3) 提高施工现场管理水平

在施工安装阶段现场管理水平起着至关重要的作用。预制构件安装效率是影响安装费用的主要因素,因此,现场管理人员对安装顺序、现场调度资源配置的能力都是影响安装费用的重要因素。同时安装施工又是装配式建筑有别于现浇建筑的核心技术。因此加快预制构件安装关键技术国产化、对关键技术进行优化和改进、采用分段流水施工,实现不同工序在不影响工程质量的前提下同时工作,从而起到在预制构件安装阶段提高施工效率,降低安装成本的目的。

(4)   提高预制构件的生产工艺

在设计阶段预制构件生产工艺的革新和选择是装配式建筑成本控制的关键。优先选择更先进的预制构件生产工艺是设计的第一要务。只有生产工艺的选择倒逼技术的革新才能使装配式建筑成本降低,同时也才能在同等建筑条件下是建设方转变思维放弃现浇建筑而选择装配式建筑。

(5) 合理设计构件

在项目方案设计阶段要综合考虑不同阶段对工程造价的影响,确定合理构件设计,使构件标准化。合理的设计构件使得构件质量更加稳定,可以降低因质量问题而导致的成本风险;同时设计构件标准化可以提高劳动生产率,大大加快建设进度,从而降低因进度问题造成的成本风险;标准设计将大大节省建设材料,降低工程不确定成本,提高经济效益。因此标准化程度越高,成本风险越小,会有效降低综合造价。


4 结论


根据生产逻辑将成本因素细分为 15 个因素,通过层次分析法确定出主要因素为预制率和装配率 > 集成化水平 >施工现场管理水平 >预制构件的生产工艺,因此可以从降低装配式建筑成本、预制率、提高集成化水平和施工现场管理水平、预制构件的生产工艺重点入手。对推广装配式建筑提供理论上和实用上的意义及价值。
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