制约赤峰市混凝土装配式建筑发展的因素研究

徐超

摘 要：本文研究分析制约赤峰市混凝土材料装配式建筑发展的因素，从工艺成本、物流成本、装配式施工技术疑难问题、技术人员培养、机械化成本、预制构件办厂成本等六个方面进行总结及调研分析，建立传统混凝土现场浇筑施工方式的建筑模型和混凝土装配式结构的建筑模型进行成本造价的对比分析，从而得到科学结论，为赤峰市建筑行业发展以及百姓住房等民生问题贡献力量。

关键词：混凝土结构;装配式建筑施工;物流成本;机械化成本;预制构件

中图分类号：TU755  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2021）02-0037-04

1 引言

装配式建筑是指把传统建造方式中的大量现场作业工作转移到工厂进行，在工厂加工制作好建筑用构件和配件（如楼板、墙板、楼梯、阳台等），运输到建筑施工现场，通过可靠的连接方式在现场装配安装而成的建筑（如图1、图2）。装配式建筑最早产生于十七世纪，国外先应用装配式建筑，我国相对较晚，2012年我国装配式建筑面积仅0.14亿平方米，2018年我国装配式建筑面积达到2.9亿平方米，可见装配式建筑在我国未来的发展空间较大。在北方地区，由于冬季寒冷，传统的施工方式会进入冬歇期，但是装配式建筑会避免此类问题，装配式建筑不仅能够缩短工期，节省人工，还减少了建筑垃圾，达到绿色环保，符合国家建筑行业可持续发展的战略布局[1]。

装配式虽然有很多优势，但我国装配式建筑起步较晚，对比发达国家，技术较为落后，所以装配式建筑成本过高，在全国一、二线城市，装配式建筑在国家的支持下已经初具规模。赤峰市建筑施工模式多以现场浇筑混凝土形式而非装配式施工模式，出现较少的装配式建筑仅限于钢材料所组成的钢结构，装配式建筑形式有限。

本文内容围绕着工艺成本、物流成本、混凝土结构装配式施工技术疑难问题、技术人员培养、机械化成本以及混凝土预制构件办厂成本等6个方面进行研究，分析制约混凝土装配式建筑的因素。

2 制约混凝土装配式建筑因素分析：

2.1 工艺及施工成本

本文对装配式施工模式和传统现浇施工模式的工艺及施工成本分析是通过对赤峰周边两种施工模式的工地调研走访分析和建立模型对比分析组成。

2.1.1 经走访调研发现，与传统的现浇施工作业相比较，装配式建筑成本偏高的原因是PC构件即装配式建筑结构构件生产成本偏高，这是由于我国装配式建筑仍然处于发展阶段，保证PC构件在荷载作用时安全、适用、耐久的前提下，生产技术比西方装配式建筑成熟的国家相对落后，因而成本偏高，其次赤峰周边装配式建筑发展规模小，造成构件价格偏高，另外PC构件作为商品，需要征收17%的增值税，这就不利于装配式建筑在赤峰地区的大力推广。

工艺成本在传统现浇与装配式施工中主体上部结构的成本差异是关键性因素，两种建筑模式的基础，即下部结构都是采用现场制造，工艺成本相差别并不是很大[2]。上部结构，两种施工模式差别大，因为装配式建筑的构件是通过现场拼接形成的结构整体，分单元的拼接技术需要特殊处理才能保证其结构整体稳定和均匀受力，而传统现浇模式施工的整体性良好并不需要这一过程，例如，上部结构的楼板工程，预制装配式建筑主要采用叠合式楼板，为保证楼板构件的整体性，在此基础上现浇一层钢筋混凝土板层，此种工艺手法被称为现浇整体式，此种方法虽一定程度上解决了装配式整体性能偏弱的劣势，但造成了更大的经济造价，同时接缝处多用黏胶粘连，遇到冻胀、腐蚀等情况下后续的维护费用增加。两种施工手法的上部结构在砖砌体工程中成本差别也较大，预制率较高的装配式建筑，砖砌筑费用成本在每平米5元以下，但是传统的现浇施工手法砖砌筑费用成本在25元每平方米上下波动，所以上部结构的轻质隔墙采用传统模式的施工方法比装配式施工手法造价高。两种施工模式场地准备的差异也是非常大的，因此从场地准备的角度来讲成本相差较大，传统的施工技术手段现场的施工场布技术成熟，费用低廉，但装配式除了应具备大型的塔吊设备场地外，还应具备PC构件放置的场地，以及吊装设备场地，费用增加。从装饰装修以及房屋设备上来讲，两种施工方案产生的费用亦有不同，装配式造价要高于传统现浇施工模式，现场走线，装修抹灰等施工手段，现浇施工要明显比装配式施工模式方便，从而造价更为低廉。此外预制构件的装配、预制构件的生产以及运输等方面都是传统现浇施工模式不予考虑的问题。屋面建造及防水方面，两种施工手法也是有差别的，因此也会产生费用的不同，屋面的楼盖采用装配式构件，通常做法是在PC板上浇筑一层2cm厚的混凝土板层，用以提高其整体性，而传统施工方法则无须加厚，造价更为低廉。在防水方面，室内通常采用PC构件加节点浇筑，预制外墙板的接缝防水施工难度大，采用密闭优质的高造价材料，从而费用更高。

预制构件生产费用主要包括材料费、人工费、机械费以及工厂、土地、管理成本和模具设计成本。经赤峰周边地区工地调研、走访并通过模型对比分析发现，在人工费上，混凝土、钢筋等其節约比例约为16%及8%。装配式建筑预制件的生产需要特殊材料，还需要一系列的专业化设备，因此，传统方法中使用的混凝土现浇方式比预制构件成本要低。

此外，装配式建筑与现浇建筑相比较脚手架、模板支撑、现场工人费用大量减少，减少趋势随着装配式装配率的增加而增大。因此在这些方面预制装配式施工模式比现浇施工模式造价大幅度降低。

调研分析装配式建筑项目与传统现场浇筑施工项目费用项比较如表一所示。

2.1.2 模型对比分析：本文选取赤峰市某教学楼工程项目为例，利用BIM建筑信息软件模拟建立装配式结构模型及传统施工手艺的结构模型，模型建立需满足安全、适用、耐久的要求，并考虑建筑成本。运用BIM Revit建模软件、GTJ造价软件对两种结构模型进行造价预算，最终进行对比。建筑模型如图一、图二所示。

赤峰市某教学楼模型介绍：本模型仿照工程实体建立，总建筑面积为15360平方米，其中地上建筑面积为12800平方米，地下室建筑面积为2560平方米，南北宽度88米，东西长度60米，建筑总高度16.6米，二类建筑，抗震设防烈度为7度，建筑抗震设防类别为丙类，该模型为框架结构，采用独立基础。后期用造价软件GTJ分析装配式与传统现浇施工模式的预算。两种施工模式在赤峰市项目费用详解如表二所示.GTJ软件清单规则采用房屋建筑与装饰工程计量规范规则（2013-北京）（R1.0.24.0）定额规则采用北京市房屋建筑与装饰工程预算定额计算规则（2012）（R1.0.24.0），清单库采用工程量清单项目计量规范（2013-北京），定额库采用北京市建设工程预算定额（2012）。

通过软件分析，采用装配式施工对上部结构预算为21196800元，采用现浇式建筑上部结构预算为14376960元，因为两种施工形式下部结构费用基本相同，所以整个模型从两种不同的施工模式进行预算分析，显然传统的现浇式建筑更为节省。

2.2 物流成本分析

装配式建筑预制构件工厂到施工现场的距离决定着运输费用和建筑工期的控制，赤峰市周边近距离的混凝土构件预制厂家正在筹划建设中并没有实现零的突破，如果需在赤峰市内及周边地区进行装配式建筑施工，就必须从外地购买及运送装配式构件，距离赤峰最近的混凝土预制构件厂在北京、沈阳，距离都比较远。那么就必须衡量物流的费用。通过走访、调研分析得出，只有从工厂到施工地点距离在100公里左右，物流成本才相对合适。此外从整条产业链接来看，装配式建筑从规划、设计、生产、运输到施工，每一个环节的衔接不够流畅也会影响建筑进度，增加了建筑成本，这也是制约赤峰市混凝土材料装配式建筑发展的一个必要因素。

2.3 装配式施工技术疑难问题

由于传统的施工方式耗费大量的技术工种，需要大量的工人，工人的工资低导致施工现场的人员平均年龄为48岁，偏于老龄化，为了解决这个问题，装配式技术近几年才成为建筑行业的热门，相对于预制装配式施工发达的国家，我们国家的装配式施工技术正在发展阶段，相应的就会出现很多问题急需解决，例如，装配式施工对于构件的安装、支撑、现场搬运储存以及与现代化信息技术的结合都是此种施工模式的难点，并且装配式建筑结构的稳定性、抗震能力方面，节点强度及连接构造等均需要进一步的深入研究，确保结构的安全可靠。经过不断努力，国内在装配式施工建筑的科研有了很大的发展，例如膜壳剪力墙技术[3]，在现浇式建筑施工中，经过分析发现，各个工种，混凝土工种效率最高，创造的价值远比其他工种要多，在此背景下，由上海天华设计院与同济大学合作，研究创作出我国独有的装配式膜壳剪力墙前沿技术（如图三所示），此种技术处在研究阶段，运用并不是非常广泛。

此外，在施工过程中，梁柱节点的精确对接也是施工的一大难题，如图四、五所示，需要与现代化的信息软件相结合，这需要大量的工程实践、丰富的工程经验以及高素质技术人才。在节点受力方面，国内装配式建筑构件安装均采用节点处拼接，但是节点受力复杂，复杂的受力下影响构件整体性，国内科研考虑是否可以将连接面设置在弯矩为零的反弯点处，目前此做法的面临的难题是如果将拼接点设置在反弯点处那么拼接由平面变成空间，难度加大，而且构件生产出来，放置困难[4]。虽然可以保证节点的整体性但是随之产生的难题仍需充分的科研作保障。

当然还有很多施工技术上的难题需要解决，以上种种施工难点以及新技术的研发并为推广均成为限制装配式建筑发展的因素，亟待解决。

2.4 技术人员培养

混凝土装配式施工对工人的技术要求严格，并且国内装配式施工经验不是非常丰富，从而导致了缺乏相关技术人员，装配式施工技术人员的培养需要从高校入手，通过对沈阳建筑大学、内蒙古工业大学、内蒙古农业大学以及赤峰学院等赤峰周边具有土木工程专业的高校走访、调研发现，关于装配式施工技术的本科教学仅仅体现在土木工程施工技术的某一个章节，并未作为重点进行专门的培养，同时，赤峰市关于建筑行业的社会培训机构也没有关于装配式施工技术方面的培训，由于国内混凝土装配式建筑仅在一线城市较为常见但对比传统的混凝土现浇施工建筑仍然是九牛一毛，非常的少，那么没有学业经历的施工工人得不到混凝土装配式施工培训与锻炼。综上所述，从技术人员数量的角度上，赤峰地区缺少经验丰富的混凝土装配式施工的技术人员及工作的工人，从而，在此方面制约着赤峰市混凝土装配式建筑的发展。

2.5 机械化成本

装配式建筑的预制构件体积和重量非常大，单靠人力及传统施工设备无法实现正常的安装，所以需要增加大型吊机等设备，此种设备在赤峰市并没有相关的厂家及租赁公司，如果仅满足某一工程项目去购置相应设备花销巨大，这也成为制约赤峰市混凝土装配式建筑的发展又一关键因素。

2.6 混凝土預制构件办厂成本

上文提到赤峰市及周边地区除少数钢结构构件预制厂家并没有混凝土预制构件的生产厂家，因为混凝土装配式建筑并没有形成相应的产业链，办厂成本高，生产构件的工艺复杂，办厂生产构件并不具备共通性，而是因建筑不同生产的构件相应也不一样，例如每个结构都有自身独特的结构性质，构件布局，管线布置，这就要求构件预制厂家具有相当高的技术水平、生产能力，最关键因素还是赤峰地区很少有混凝土装配式建筑的施工，办厂的盈利效益低，所以从混凝土预制构件办厂这方面也成为了限制赤峰市混凝土装配式建筑发展的因素。

3 结论

混凝土建筑常见的结构形式有框架结构、剪力墙结构以及框架剪力墙结构，传统的现浇式混凝土施工技术在常见的混凝土建筑结构形式上已经非常成熟，从调研和模型对比发现，正处于发展中的混凝土装配式建筑技术造价高，如果没有政府的宏观调控和大力扶持，赤峰市难以开展混凝土装配式建筑施工，虽然装配式技术是以后建筑行业的大势所趋，但从盈利的角度，开发商也不会倾向此种新型施工技术。因为我国混凝土装配式技术正处于发展阶段，一些前沿的装配式专利发明以及先进施工技术科学研究并未广泛地运用到建筑行业内，技术人才的培养相对滞后，此外，混凝土装配式施工模式所需要的机械化设备在赤峰市并不常见，混凝土预制构件厂在赤峰市并没有实现零的突破，远距离运送预制构件产生更大的成本，这些都是制约混凝土装配式在赤峰市发展的关键因素。

——————————

参考文献：

〔1〕唐玉娇.我国装配式建筑发展及前景分析[J].湖北师范大学学报，2020，33（01）：10-15.

〔2〕苟寒梅.毛超.董茜月.预制装配式与现浇式建筑施工成本对比研究[J].建筑经济，2018，57（03）：20-23.

〔3〕李齐.孔祥海.高层剪力墙结构设计的问题与处理[J].工程技术，2015，42（06）：110-113.

〔4〕朱敏敏.王建淑.曹志毅.童晓刚.基于BIM技术装配式混凝土结构节点模型探析[J].江西建材，2020，57（09）：70-76.