装配式建筑预制混凝土构件生产成本控制研究

彭瑞

【摘要】装配式建筑成本目前普遍高于现浇建筑成本，使得建筑施工企业不会主动选择装配式建筑，这是导致装配式建筑当前在国内发展缓慢的重要原因之一。降低装配式建筑的施工成本，创造出更大经济效益是当前装配式建筑行业的重中之重，所以有必要对装配式建筑的成本构成和影响装配式建筑成本变动的主要因素进行深入研究。本文从设计阶段及生产阶段探讨了装配式建筑预制混凝土（其他如钢结构等不在研究范围内）构件生产成本的控制方法，希望能够对控制装配式建筑预制混凝土构件生产成本提供一定参考。

【关键词】装配式建筑;预制混凝土构件;成本

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.027

1、引言

装配式建筑施工主要有节能、环保、工厂化集中生产、节约人工成本、缩短现场施工工期等优点，这是传统建筑施工类型所不具备的优势，因此未来装配式建筑在现代化建筑领域中将占据主导地位。装配式建筑之所以能够做到节能、环保、降低成本以及缩短工期，是因为它特殊的施工方式，装配式建筑在施工过程中只需将先前生产好的预制混凝土构件（以下简称PC构件）在施工现场进行拼装或再进行少部分浇筑即可完成整体工程，有效避免了传统建筑施工时的大部分负面问题，从而大幅提高了装配式建筑的施工便捷性。在建筑施工中应用装配式PC构件，能够有效保障工程质量，加快施工进度。除此之外，装配式建筑施工对周边环境影响较小，施工难度不大，因此，应进行大力推广和应用。但PC构件最为显著的问题就是构件生产成本控制问题，其直接影响到建筑企业和施工单位的经济效益，因此有必要针对装配式PC构件的生产成本进行探讨，并提出相应成本控制对策。

2、设计阶段的生产成本控制

2.1设计阶段内容

装配式建筑的设计图纸是制作、生产构件的依据，设计是否合理会对项目成本造成直接影响，因此设计阶段需要对所有构件及部品进行深化设计，通过在经济性上对部品、构件进行比选来提高设计的经济性，确保设计可控、完整。

与现浇建筑不同，装配式建筑的成本控制、工程质量控制主要集中在设计阶段，因此装配式建筑更强调设计阶段的质量控制。设计阶段除了要对施工图纸进行设计以外，还要根据施工图纸进行二次深化设计，对构件进行拆分，从而使设计方案既能满足工程设计规范要求，又能为生产混凝土构件方案优化提供保障，还要确保运输方便，因此设计图纸深化工作难度更高。

与现浇建筑设计不同，预制装配式建筑设计阶段需要充分考虑各部品布置以及构件的深化设计。设计时需要考虑构件的生产工艺、种类、制作成本、模具成本及设备情况等，对构件拆分方案进行比选。根据构件拆分图纸来进行PC构件的制作及生产，构件拆分不合理、不通用则造成构件制作时模具不合理、不通用，这会直接增加构件生产成本及现场拼装难度，因此拆分设计是否合理会对建筑成本带来直接影响。

装配式建筑设计包括建筑施工图设计及二次深化设计两个阶段，前者要求根据设计技术规范来进行设计，确保建筑功能及性能;后者则对PC构件进行拆分及专业集成，为构件的生产提供指导。构件的二次深化设计是否合理会直接影响到PC构件生产、运输及现场安装的造价，这就要求设计阶段需要在一体化同步设計理念指导下通过协助、配合来制定最优方案。例如一体化同步设计时，就加工图纸设计需要进行梁板、楼梯、墙柱、叠合板等预制混凝土构件的设计以及整体水平或竖向构件相关部品的制造;在施工图纸设计时需要充分考虑到设备专业、结构专业、建筑专业及节能专业等需求;内外装饰设计时需要充分考虑到与构件相连的预埋件、预留洞口、套筒以及其他装饰件等;除此以外还要充分考虑到施工组织设计时的构件进场、安装及现场浇筑等。

当前装配式混凝土结构的设计还处于起步阶段，图纸数量多，要在具体生产图纸指导下才能生产对应构件。其中涉及专业较多，需要在各专业设计完成汇总后才能开展构件的剖切图、三视图、三维立体图及现浇连接整体的构造节点大样图的设计，这就造成装配式混凝土结构每平米设计费用通常高于传统现浇式混凝土结构费用。

综上，装配式建筑的设计费用要高于现浇结构的设计费用，其原因在于设计深度更深、设计内容更多、设计繁琐程度更高。

2.2成本控制措施

PC构件越通用则其成本就越低，因此有必要开展PC构件的通用化设计。通过对设计图纸进行二次深化来充分利用同模数模具，尽可能减少模具种类，提高模具周转次数，从源头上控制成本。为了克服部件模具重量大、组合及拆除模具耗时久问题，需要对部件的模具结构工艺进行创新，转变为流水线生产方式，固定混凝土下料、振捣及养护位置，以提高生产及施工速度，为管理带来便利。边模可使用具有磁性的模板从而延长模具使用时间，有助于控制模具费用[1]。

充分考虑构件生产及安装问题，对构件拆解进行设计，尽可能减少构件种类及规格，从而减少多规格模具的投入。为了方便现场施工，有必要进行连接节点标准化设计。为减少后期现场施工成本，可充分发挥出预制件特性，在生产构件时就进行连接节点的预留从而降低造价（预埋件连接节点可分为焊接连接、预埋件螺栓连接、钢筋套筒灌浆连接三种连接方式）。

装配式混凝土构件内部的钢筋间距设计也是影响成本的一大因素，在施工图设计阶段已完成预制混凝土构件内部的钢筋间距设计仍有很大提升空间，在保障构件质量的前提下，对施工图纸进行二次深化，优化构件内部钢筋间距，减少钢筋消耗量，进一步控制混凝土构件成本。

设计阶段可采用建筑信息模型（BIM）技术来开展设计。应用BIM技术进行方案的细化及深化，通过碰撞检查、仿真模型施工来开展深化设计。以构件的拆分为例，构件拆分时需要遵循以下原则：①要满足规范要求，尽可能减少拆分的构件种类以便于节省模具，方便组合拼装;②要能为运输提供便利，构件尺寸大、运输距离长时难以保证构件性能;③拼装后的结构性能要能满足设计要求;④拆分时不能对工程结构、建筑设计美感造成破坏。拆分构件时可采用BIM技术来进行拆分。利用REVIT软件，在一些插件的辅助下可支持预制构件的拆分，拆分时选中拆分类型组如梁、楼板、墙柱、楼梯等，确定拆分范围，根据施工吊装器具功能限度及生产模具种类来对构件尺寸进行调整，给出限定条件即可进行拆分。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

3、生产制作时的生产成本控制

3.1现浇件与PC构件的生产比较

现浇结构构件的价格受原料、周转材料及施工措施影响较为严重。前二者的价格越高则构件价格越高。现浇结构施工时不能对产生的质量通病进行有效把控，将会造成材料及时间的浪费，生产成本随之增高。

PC构件统一在工厂生产，可在工厂以流水线或固定线的形式来交叉施工分部分项工程，季节、天气等外部因素不会对构件质量造成影响。PC构件生产时通过工厂质量管理可解决构件质量问题，产品质量有保障，也能减少材料的浪费从而降低成本[2]。

3.2预制构件生产费用分析

车间内PC构件的生产成本在每立方2500-3500元，其成本主要包括人工费、材料费、管线与预埋件设置费、水电费、模具费、构件堆放及管理费以及运输费用。

人工费方面，PC构件的生产为机械设备生产，能够减少对人工用量的需求，但设备操作等对于工人的能力提出较高要求，因此工人薪资较高，这就增加了人工费的支出。

材料费方面，PC构件与现浇件所使用的材料相同，但工厂生产能有效减少材料消耗，因此可减少材料费用。

管线与预埋件设置方面，生产PC构件的同时，还需要安装布置构件内管线，这一费用在PC构件的生产成本中占有一定比例。

水电费方面，PC构件为工厂集中生产，与传统人工生产相比能减少电量消耗。PC构件养护方式发生改变，可实现循环利用养护用水，减少水资源消耗。

模具费及模具摊销费方面，PC构件的生产需要严格遵循工艺生产，从最开始的安装台模、浇筑混凝土及养护、形成成品的生产全过程都需要使用模具。模具费是PC构件生产成本的大头，PC构件的形式越简单、种类越少则越能发挥出工厂大批量生产的优势，PC构件的成本也就越低;PC构件越复杂、种类越多，则需要专门设计模具，模具使用频率就会越低，这就明显增加了PC构件的生产成本。

PC构件的存放及管理方面，现浇构件完成养护后即形成工程实体，无需存放、管理构件。PC构件生产完毕后需要合理存放管理，因此有存放、管理构件的费用产生。

PC构件的运输方面，运输费用在PC构件的生产成本中也占有一定比例，PC构件的尺寸越小、结构越简单则对车辆运输要求越低，运输越容易，成本也会越低，否则会导致成本增加。

4、 PC构件生产成本的控制措施

4.1对过程控制进行优化

策划时期要全面、充分考虑项目各环节，深入地分析设计方案对项目施工造成的影响，对使用PC构件的部分要制定出合理的技术方案。结构设计时要尽可能选择容易制作及安装的构造形式，为施工过程中降低施工难度提供保障。

4.2对制作工序进行优化

预制外墙多采用反打工艺，生产前要使用胶条密封外墙，这就造成了工序的增加，从而增加生产成本。除此以外，生产时模具以一次性模板居多，要采用可重复利用的模具来代替一次性模具，以减少模具费用。

对构件的生产工艺进行优化，深入研究PC构件，不断提高构件性能。推进PC构件节能生产，采用温控养护的方法来减少能源消耗，提高模板周转率，缩短工期，进而发挥出降低生产成本的效果。实施标准化工厂生产从而节省工序、时间、原料及人力消耗。采用工厂化的方式来生产PC构件，不仅可以降低劳动强度，還能提高生产效率，提高产品质量。使用无损连接装置来进行模板生产，能够有效延长平台使用寿命，降低成本，减少摊铺，提高生产效率[3]。

4.3对技术路线进行优化

相同的构件可以有多个生产方法，生产方法不同，技术路线及安装工法也都会存在差异，这就要求生产PC构件时合理选择生产方法、技术路线及安装工法。对常见的PC构件生产安装探讨如下。

单面预制叠合式剪力墙采用反打或正打工艺进行制作，其安装特征在于安装时仅需要支一面模板，现场施工迅速，其特点在于施工效率高、造价高、能减少脚手架及模板的使用。双面预制叠合式剪力墙采用机械化翻转生产，二次浇筑成型工艺，其安装特点在于安装时无需模板，无需多次浇筑混凝土，其特点在于施工效率高，能减少脚手架及模板的使用，但需要大型机械设备的支持。全预制剪力墙浆锚连接采用反打工艺生产，其安装特点在于现场作业少，但是对孔有一定难度，这一技术的特点在于能减少脚手架及模板的使用，施工效率不高，造价较高。全预制圆孔板剪力墙采用反打或正打工艺，其安装特点在于可以直接安装预制楼板，施工速度快，每层无需多次浇筑混凝土，这一技术的特点在于造价低、效率高，可减少脚手架及模板的使用。预制预应力叠合楼板采用先张法制作，其安装特点在于施工简单，能够减少对于模板的使用，湿作业在50%，这一技术的特点在于造价低，价格低于现浇板价格。全预制节点叠合楼板采用台车式模具流水线生产，这一技术的安装特点在于方便施工，湿作业在10%。预制桁架钢筋叠合楼板采用机械化批量生产，其湿作业在50%。预制双面叠合梁、U型叠合梁采用两面翻转两次浇筑成型工艺，其特点在于方便施工，能够减少对于模板的使用，施工效率高，造价低。预制楼梯采用立模或平模生产，其特点在于施工方便，造价低于现浇楼梯。预制柱采用统一模具生产，其特点在于施工效率高、制作造价低，但施工造价高。预制空心柱采用统一模具生产，其特点在于施工效率高、成本低。预制阳台及空调板可结合设计要求进行制作，其特点在于施工方便，重复率越高则成本越低，价格要低于现浇板。

结语：

预制装配式建筑结构作为目前建筑工程中一种新型施工结构，与传统现浇结构相比，其优势明显，应用前景广阔。装配式建筑成本过高是制约其发展的主要原因之一，而预制混凝土构件的成本又是构成装配式建筑成本的主要组成部分。装配式建筑工程的施工建设在预制混凝土构件成本控制过程中，要实施合理的控制策略和方法，以提升构件生产效益。应采用一系列措施来降低预制混凝土构件生产成本，以解决装配式建筑成本过高问题，同时促进我国装配式建筑发展。

参考文献：

[1]孙磊，刘雅雅.装配式建筑预制混凝土构件生产成本控制的研究[J].北方建筑，2019，4（2）：79-81.

[2]袁成.小型混凝土预制构件优质高效生产工法[J].建材发展导向（上），2018，16（3）：178-179.

[3] 张德明.混凝土预制构件标准化率与装配式混凝土建筑成本的关联分析及控制措施[J].墙材革新与建筑节能，2018（10）：37-39.9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3