装配式建筑成本影响因素及控制措施

余祥文

(中南建筑设计院股份有限公司，武汉 430071)

装配式建筑具有抗震性能好、节能环保、节省工期等特点，能有效地解决传统建筑模式生产效率低、能源消耗大等问题[1]。近年来，国家正大力鼓励装配式建筑的发展，但由于我国装配式建筑的成本高于传统现浇式建筑，致使其市场占有率不高。因此，论文以装配式建筑成本为研究对象，分析其影响因素和控制措施，对降低装配式建筑成本、促进装配式建筑推广具有重要意义。

随着装配式建筑的快速发展，装配式建筑成本的研究也越来越多，从现有的研究成果来看，大部分研究都采用不同的方法识别出装配式建筑成本的相关因素，但从全过程角度进行分析的研究少之又少。鉴于此，论文从装配式建筑全过程的成本构成角度出发，从设计、生产、运输、安装阶段中选取13个成本影响因素，以已建的装配式建筑项目为案例，采用层次分析法对各影响因素权重大小进行排序，从权重结果分析对装配式建筑成本影响最大的因素，并提出相应的控制措施。

在CNKI(中国知网)数据库中，以“装配式建筑成本”为关键词，筛选近10年的相关论文中的装配式建筑成本影响因素，结合我国装配式建筑的建设特点和实施现状，从设计、生产、运输、安装四个阶段对装配式成本影响因素进行分析。

1.1 设计阶段

装配式建筑的设计阶段成本是指为了对构件做出科学合理的设计而花费的费用，便于构件的生产、运输和安装[2]。在设计阶段，装配式建筑的主要任务是将前期的目标利用图纸的形式展现出来，为后续施工提供详细具体的依据。为达到装配式建筑成本最优、资源节约等效果，在设计阶段中，对成本的影响主要体现在以下因素中：

1)装配率：装配率主要指建筑室外地坪以上的主体结构、维护墙和内隔墙、装修和设备管线等采用预制部品部件的综合比例。在适当范围内，装配率越高，建筑成本越高，但合理的装配率能在一定程度上减少成本，达到降低成本的目的。

2)构件标准化程度：在装配式建筑设计过程中，构件标准化程度越高，则所需设计的构件种类越少。对构件模具和生产设备的需求量降低，提高已有构件及模具的利用率，可加快劳动生产率与施工进度，减少设计成本和后期不确定成本，提高项目的综合效益。

3)设计拆分率：由于装配式建筑的设计标准和规范尚不够完善，在深化设计时，需根据构件的受力情况、施工特点等要求将构件设计拆分为不同的单元。合理的拆分设计将降低后续生产、运输和安装难度，提高项目的施工效率与经济效益。

4)集成化设计水平：集成化设计是指在对装配式建筑设计时，利用先进的信息化技术，如BIM技术、云计算等，连接设计过程中相对独立的过程及信息，将设计阶段与后续过程交叉进行，提高设计效率，节约设计成本。

1.2 生产阶段

装配式建筑的生产成本主要是指装配式建筑在生产阶段的构件生产加工所耗费的费用总和。预制构件厂根据设计要求的相关尺寸规模和规范标准，经过专业模具和设备进行生产，预制构件的成品价格将直接影响工程项目成本。在生产过程中，对成本的影响主要体现在以下因素中：

1)生产规模：项目的生产规模对生产成本具有较大影响，当项目规模较小，对构件的需求量较小，构件生产的单价和成本较高，生产企业缺乏投入自动化生产设备的动力。当项目达到一定的生产规模时，可大幅提高构件生产效率，增加项目整体的生产效益。

2)生产工艺选择：预制构件常用的生产工艺有平台法、线台座法和机组流水线法等。在生产过程中，根据构件的不同特点选择先进且成熟的生产工艺，可加快生产进度，节约生产成本。

3)模具周转率：预制构件厂依据构件设计图定制模具，构件的模具化可以提高装配式建筑在生产施工过程中构件的通用性，增加模具周转次数，可降低摊销成本，提高施工效率，保证工程质量。

1.3 运输阶段

装配式建筑的运输成本主要是指将施工阶段的构件从加工生产的预制厂运送到施工安装现场所需要耗费的费用总和[3]。我国装配式建筑的构件尺寸规格种类多，较多采用散装运输，运载工具以重型半挂式牵引车为主[4]。在运输过程中，对成本的影响主要体现在以下因素中：

1)运输距离：运输距离的长短对运输成本具有较大的影响，一般而言，运输距离在50～100 km可半天往返，100～300 km可当天往返，300～500 km则需一天半实现往返。合适的运输距离可保证预制构件的高效运输，避免运输造成的构件损坏和过高的运输费用。

2)装载方案：在运输过程中，科学合理地规划构件摆放方式与装运形式，能大幅节省运输空间，提高车辆荷载率，减少运输次数，降低运输成本。

3)运输环境：从预制构件厂到现场的运输环境影响构件的运输损耗和二次搬运，路况环境较差、构件固定措施不到位等问题易造成构件在运输过程中因受力不均导致一定程度的损耗。同时，环境欠佳影响运输车辆不易直接到达目的地，从而产生二次搬运等额外成本。

1.4 安装阶段

装配式建筑的安装成本主要是指将预制完成的构件按照一定的标准和技术规范安装成型所需要花费的费用。在对预制构件进行现场拼装时，不仅关乎建筑质量，而且对建筑成本有直接影响[5]。在安装过程中，对成本的影响主要体现在以下因素中：

1)吊装率：构件运输至施工现场后，要进行现场吊装工作。吊装施工需精确设置各连接点、连接预埋件等工序，根据构件的规格尺寸确定吊装用具和吊装方式，形成高效率、低成本的吊装方案。

2)工人技术水平：由于预制构件的种类多，不同构件的安装工艺存在差异，工人对构件安装的熟练程度影响建筑的质量和使用功能。因此，对安装工人的技术水平有较高的要求，避免重新拆卸和返工现象发生后产生不必要的间接成本。

3)构件损坏率：在安装过程中，由于构件自身重力太大或工人安装过程中操作不当等因素造成的构件损坏情况，需对构件进行维修或更换致使成本增加。

研究选取位于武汉经济开发区沌口片区某还建工程，总用地面积18.21万m2，总建筑面积78.97万m2。包含17栋高层住宅和配套设施，装配率达55%。该项目以预制构件为载体，将预制构件生产与现场使用充分结合应用。

综合对装配式建筑成本影响因素的分析，从设计、生产、运输、安装成本维度建立了4个一级指标、13个二级指标的装配式建筑成本影响因素指标体系，采用层次分析法(AHP)计算各指标权重。层次分析法是运用专家打分，比较具有隶属关系的指标间的相对重要性并构造判断矩阵，通过判断矩阵的特征值和特征向量结果推导出各指标的权重[6]，根据权重结果比较各指标因素的影响作用大小，适用于装配式建筑成本影响因素的重要性分析。该方法在本研究中运用过程如下：

1)邀请12位从事该装配式建筑项目工作和研究的专家学者，使用1～9标度法对各个指标之间的相对重要性打分。

2)通过指标两两对比的相对重要性结果，形成评价指标的判断矩阵，运用MATLAB软件计算得到各指标权重结果wi。

3)为了保证结果的科学性，分别计算矩阵的最大特征值λmax、一致性指标CI、一致性比率CR，当CR<0.1时，则指标通过一致性检验，否则重新计算。具体公式如下

式中，n为判断矩阵的行数；
A为判断矩阵；
W为判断矩阵的特征向量；
RI为平均随机一致性指标值。

4)将通过一致性检验的判断矩阵集结，构成群判断矩阵。对群判断矩阵计算后，得到装配式建筑成本各影响因素指标权重，如表1所示。

表1 装配式建筑成本影响因素指标权重结果

以上权重得分结果反映了该装配式建筑项目的成本影响因素指标的重要性程度，从结果可知，一级指标权重结果由高到低分别为设计成本、生产成本、运输成本、安装成本；
二级指标权重结果由高到低分别为装配率、生产规模、构件标准化程度、模具周转率、设计拆分率、生产工艺选择、运输距离、构件损坏率、集成化设计水平、装载方案、吊装率、工人技术水平、运输环境。

结合装配式建筑成本影响因素的分析和在装配式建筑项目案例中各影响因素指标权重结果，对装配式建筑成本的控制提出以下几点措施与建议：

1)设计阶段:设计阶段是装配式建筑成本控制的关键阶段。装配率作为设计阶段的重要影响指标之一，也是政府推行装配式建筑的主要依据指标，是装配式建筑结构设计的第一步。在当今大力发展装配式建筑的环境下，不同项目应综合考虑其自身特点，制定合理装配方案，设计合理的装配率，杜绝盲目追求过高的装配率导致成本的增加。同时，制定合理拆分构件模块，确定统一的构件尺寸与重量，使构件单元化程度更高，实现构件的标准化设计与构件科学合理化拆分，减少设计周期与设计成本。最后，加大对信息技术的应用，精准设计并校验构件连接构造点和空间位置，达到降低设计成本的目的。

2)生产阶段:政府应健全并完善相关政策落地实施细则，提高建筑企业的参与意愿，扩大装配式建筑的市场需求，促使装配式建筑的生产达到一定的规模，形成规模经济效益。尽管生产规模对成本影响较大，但对单个项目而言，其生产规模是固定的，在此前提下，应优化构件的规格尺寸，统一将构件设计和零件生产序列化，实现模具标准化生产和重复利用，提高模具周转率，降低模具生产费用，使各项资源得到充分利用，大幅降低摊销成本。在生产过程中，不断改进构件的生产工艺，采用新技术、新工艺，形成系统高效的生产链条，提高装配式建筑生产过程的智能化、机械化水平。

3)运输阶段:预制构件合理的装载、运输和存储是保证构件运输安装一体化的前提。装配式构件应择优选择适宜运距的预制构件厂，合理规划运输路线，提前了解沿途限高、限行规定，做好路况条件和实际路线勘查，尽量将运输距离控制在较为经济的往返时间内。此外，由于预制构件种类繁多且体积均较大，应根据构件的形状、体积、数量、装卸车荷载和运输路况，合理安排运输车辆、装卸方式，根据安装先后顺序对装载的构件进行科学编码，确定合理的摆放位置，减少构件的二次运输，降低运输过程中的损耗，实现运输成本最优化。

4)安装阶段:预制构件的吊装过程中，应大力改善吊装技术，利用信息化技术对吊装过程进行模拟演示，制定最优的吊装方案，降低安装难度，严控安装过程。在上岗前，应对项目管理人员、安装作业人员进行岗前培训；
上岗期间，定期对工人进行专项考核，提高其技术水平；
安装前，严格进行装配式建筑安装技术交底，确定安装工序，督促工人规范施工，提高工人劳动效率。同时，加强构件的保护措施，减少构件破损，严格控制构件的损坏率，在避免工期延误的同时控制成本的大幅增加。

随着建筑工业化发展，我国正在大力推广装配式建筑，但其发展制约于成本过高等问题。该研究从设计、生产、运输、安装成本维度建立了4个一级指标、13个二级指标的装配式建筑成本影响因素指标体系，以已建的装配式建筑项目作为实际案例，选用层次分析法对各影响因素权重大小进行排序，计算得到设计成本、生产成本是对装配式建筑成本影响较大的因素，其次是运输成本和安装成本。最后，基于影响因素分析和权重结果，对装配式建筑成本的控制提出对策与建议。