严寒地区推广住宅产业化全寿命周期优势分析

2018-05-23董仲英钟春玲

吉林建筑大学学报 2018年2期

董仲英钟春玲

(1:吉林建筑大学土木工程学院,长春 130118; 2:长春科技学院土木工程学院,长春 130600)

住宅产业化是指在房屋建造的过程中通过标准化设计、部件的工厂化生产、装配式的施工以及全过程的现代化和信息化管理，实现建筑工程的效率、效益和质量的全面提高；是以节约材料和能源使用、减少对周边环境污染的绿色发展方式为基本理念，初期以住宅作为主要推广对象，以形成完整的一体化产业链为最终目标，进而实现社会化生产[1].但随着建筑产业精度提高,环保和节约资源日益成为全球关注的热点，传统施工方式的不足愈加凸显.本文从全寿命周期对住宅产业化成本进行探讨.

1 严寒地区推广住宅产业化的主要优势分析

1.1 严寒地区气候特点及对建筑工程的影响

严寒地区最为明显的自然环境特征是冬季寒冷漫长，气温低下,日照时间短,受西北冷空气流的影响，并伴有降雪，夏季短暂而温暖,年气温差特别大,因蒸发微弱,相对湿度较高.这种极端性和特殊性气候,对施工过程造成了很大影响.采用何种对策减少气候对施工的影响具有现实意义，需结合气候条件推广使用新技术、新材料、新设备和新工艺,有效提高建筑综合性能,降低经济成本,提高环境效益.

1.2 严寒地区推广住宅产业化的主要优势

住宅产业化作为一种新型的建造方式,在提升住宅质量与品质的同时,以节能、环保和资源的有效利用为特色,有效地提高了严寒地区住宅的综合性能.

(1) 建筑全寿命周期的成本有效降低. 虽然采用产业化生产方式建筑的施工费用会有所增加，但同等装修程度下，产业化住宅的装修费用会降低.在建筑的使用过程中,能源消耗成本降低，产业化住宅在使用期末残值率可达30%左右[2].所以就整个寿命期而言,产业化住宅的成本有效降低.

(2) 缩短工期. 严寒地区受气温影响,每年11月到次年4月无法施工,而产业化住宅其预制构件可室内完成，受气候环境影响小，可根据施工进度提前预制所需构件，产业化生产方式最少可缩短工期1/3[3].

(3) 有效提高环境效益. 实施住宅产业化能有效达到节地、节材、节水、节能的目的,还能减少施工过程中的固体垃圾、废水和有害气体的排放,减少现场施工带来的噪声污染，对保护环境和生态效益十分有利.

(4) 有效提高建筑产品性能. 在工业建筑生产中，新技术、新材料、新设备和新工艺大量应用，使建筑保温、隔热、隔音、防水、抗震、耐火、抗渗等性能大大改善,有效提高了建筑的舒适性、健康性和安全性.

2 产业化住宅与传统现浇式住宅建设期成本费用比较分析

2.1 设计阶段

传统装配式结构设计是以现浇结构的设计方法为依据，设计时先按现浇结构分析,再拆分构件，由此产生了预制构件的单独设计费用，故整体设计费用会有所增加.随着BIM技术的广泛应用，产业化住宅从整体设计到预制构件拆分设计的思路将被改为以预制构件库为核心，实行由构件到结构整体的面向对象的设计过程.在进行装配式结构设计时，预制构件库中已有相应的预制构件可供选择，减少设计过程中的构件设计，节省了设计的人工成本和时间成本，且不用考虑每个构件的最优造价，从总体上达到降低造价的目的[4].

图1 不同装配率下建安费用(元/cm2)Fig.1 Construction and installation cost of different ratio of assembly

2.2 施工阶段

产业化住宅施工阶段成本的增加主要体现在预制构件成本费上.其中,模具摊销费和税金是造成预制构件成本提高的主要原因，降低这一部分费用的有效途径就是进行规模化生产,提高模具利用率,降低摊销费用；在机械使用费方面，产业化住宅的塔吊使用费比传统建筑高，但其混凝土现场浇筑量比传统施工方式小，且产业化住宅工期短，所以在混凝土浇筑和大型机械使用费方面较低，总体费用有所降低；在人工费与管理费用方面，由于产业化生产方式将部分现场湿作业转移到工厂进行，所以与传统建造方式相比人工费与管理费有很大减少.由于产业化住宅和传统住宅工期不同，付款和收款的节奏也不同.产业化施工可以提早销售资金的回笼,加快资金周转速度，提高企业的资金利润率，且由于产业化施工工期较短，所以支付资金的速度也比传统施工方法快，可减少预付资金的供应.

以混凝土高层住宅为例，现浇式的综合造价为1 500元/m2～1 800元/m2,图中取其中值1 650元/m2,根据不同装配率下建安费用[5]见图1.从图1中可以看出，产业化住宅的建安单价普遍高于传统现浇式住宅,并且随着装配率的不断提高,建安费用的综合单价逐渐增加.

以混凝土高层住宅为例,在传统现浇式住宅中,人工费约占总成本的20%～25%,材料费(包括模板费)占60%～70%,机械费占3%～5%.表1中均取其中值,给出了根据不同装配率下构成建设成本各主要费用在总成本中所占比重[5].

从表1数据看出,随着装配率的不断提高，人工费和机械费所占比重逐渐减小，而材料费所占比重不断提高.引起材料费用比重提高的主要原因是在构件生产过程中，由于用到模具和模台等导致固定成本增加，因此，降低产业化住宅施工成本的有效途径是进行规模化生产，提高模具、模台等的有效利用率.综上所述，不同装配率下产业化住宅的平均建安成本要比传统现浇式建筑高出20%，其最主要因素为产业化住宅预制构配件的生产、运输以及安装费用的增加.实现规模经济是降低成本增加效益的根本途径，也是住宅产业化的基本优势[6].

表1 构成建设成本的主要费用在不同装配率情况下所占总成本的比重Table 1 The proportion of major expenses to different ratio of assembly

3 全寿命周期视角下的优势分析

3.1 成本优势分析

建筑全寿命周期成本是指建筑物在其实体形成后以及将来使用运行过程中发生的成本总和.根据建筑物的阶段性，建筑物的全寿命周期成本可以划分为建造成本和使用、维修成本两部分.建造成本主要包括构成建筑实体的材料费、建筑施工的人工费和机械设备使用费、建筑施工的管理费、方便施工的相关措施费以及为完善建筑功能安装的配套设备及其安装费用；使用、维修成本主要包括能源的消耗费、建筑结构和实体维护更新费、设备维修费、大修费用等[7].

产业化住宅在全寿命周期内的成本是体现其经济效益是否具有可持续发展性的一个重要方面.根据万科产业化数据(见表2[7]),对传统住宅进行产业化假设,并对产业化住宅成本与传统住宅成本进行了对比.

表2 万科产业化成本增长率Table 2 The growth rate of cost of Vanke

案例：某住宅项目位于长春市农安县长农街以东，新阳街以西，兴政路以北,规划总建筑面积123 149.08m2，其住宅面积94 337.64m2，共15栋(6栋多层洋房，9栋小高层).现取小高层中某户型为例(见表3).

表3 某住宅案例Table 3 The case of housing

根据万科产业化数据，得到该案例的产业化住宅成本(见表4，表5).

考虑资金的时间价值,建筑的全寿命周期成本的数学模型可建立为:

式中，LCC为住宅的全生命周期成本；Cit为第t年的住宅建造成本；Cut为第t的住宅能耗成本；Crt为第t年的住宅运行管理成本；n为住宅生命周期；i为折现率.

表4 产业化住宅建造成本比较Table 4 The comparison of construction cost

表5 产业化住宅使用成本比较Table 5 The comparison of use cost

在同等装修程度下,产业化住宅的内装费用比传统住宅平均节约220元/m2[3].产业化住宅的残值率约为30%,现浇式住宅的残值率为0[2].经计算,得到产业化住宅与传统住宅各阶段成本比较(见表6).

表6 产业化住宅与传统住宅各阶段成本对比Table 6 The comparison of cost for two ways of construction

由案例分析得出,在假定社会折现率的情况下,在建造成本中,产业化住宅比传统住宅增加了16%；在使用、维修成本中,产业化住宅比传统住宅降低了28%；住宅大修费用产业化住宅比传统住宅降低了25%.对于住宅的全寿命周期,产业化住宅的全寿命周期成本比传统住宅的全寿命周期成本下降了近一个百分点.产业化在前期投入阶段要高于传统住宅，当进入使用阶段,产业化住宅在使用、维修成本中会低于传统住宅,随着时间的推移,产业化住宅与传统住宅的全寿命周期成本差距会逐渐缩小,最终产业化住宅的总成本将会低于传统住宅，并且随着装配式构件的工厂规模化生产,产业化住宅的成本优势将会越来越明显.

3.2 住宅产业化的环境效益分析

实施住宅产业化能有效达到节地、节材、节水、节能的目的,还能减少施工过程中的固体垃圾、废水和有害气体的排放，减少现场施工带来的噪声污染，有利于“四节一环保”目标的实现(见表7).

表7 严寒地区工业化住宅与传统住宅的可持续效果对比Table 7 The comparison of sustainable effect for two ways of construction in cold region

续表7

3.3 住宅产业化的社会效益分析

住宅产业化的发展会带来建筑业从业人员数量的变化.施工方式的改变，劳动生产率的提高，人工作业被机械化作业的取代，会导致从业人员数量降低，引起就业结构的变化.住宅产业化使建筑业劳动生产率提高，农民工工资水平提高，进而使农村居民的来源于建筑业的收入占总收入的比重提高.农民工工资水平的提高，改善其生存现状，在一定程度上缩小了城乡差距.

从表8[8]可以看出，与其它行业相比，建筑行业从业人员的学历水平还是偏低的，随着产业化生产方式的广泛应用，对从业人员的知识、技能、素质提出新的要求，建筑行业必然会加大对农民工的教育和培训，使本行业及相关行业人员学历水平和个人素质得到提升.产业化生产是对传统生产方式的变革，给建筑业现有的施工方式和技术带来一定的冲击，必将促使建筑业加大科研投入，建立适应产业化的生产方式.