关于房建工程外架支撑系统使用类型的效益分析

张苑洋

（中交第三航务工程局有限公司，上海 201315）

0 引言

外架支撑系统起到承受和传递荷载、保证施工安全和稳定性的作用。不同类型的外架支撑系统，具有不同的结构特点和使用优势。外架支撑系统的选择并非一成不变，而是需要根据工程规模、结构形式、施工环境等因素进行综合考虑。因此，近年来，众多学者针对房建工程外架支撑系统的使用类型进行研究，并已经取得了一定研究成果。如于送洋等[1]提出设计了一种新型通用支撑系统，并将其应用于装配式楼板施工中，以优化施工效果，降低施工成本。再如贺康等[2]选取盘扣式支模架与悬挑防护一体式支撑体系作为房建工程外架支撑系统，并对其施工效果进行验证。宫文超等[3]对南京市不动产档案馆项目基坑支护结构的深入分析，在12m 深基坑中同时对比装配式H 型钢支撑及混凝土支撑两种支护形式的施工工艺、所耗工期及产生效益。不同的外架支撑系统在经济效益、安全性能、施工效率等方面也存在差异，通过深入比较外架支撑系统的效益，能够实现房建工程经济效益的最大化。然而，房建工程的施工不仅需要稳定、安全等性能，还需要具有一定的经济效益。因此，本文研究了关于房建工程外架支撑系统使用类型的效益分析这一课题。

1 工程概况

案例一：A 大厦，共36 层，地下室2 层，裙楼4 层，塔楼5 ～31 层，屋顶机房32 ～34 层，总建筑面积约为33 000m2。A 大厦的外架支撑系统从第五层开始，使用整体电动升降爬架。爬架由外脚手架、承力桁架、承力拉杆、连接螺栓组成。爬架采用电动葫芦作为升降设备，间距4 000 ～7 000mm，满足房建工程需求。

案例二：B 商业楼，共10 层，地下3 层，地上7 层，单体建筑面积约为1.2×105m2。B 商业楼的地上面积约为7.07×104m2，幕墙面积约为3.3×104m2，最大建筑标高约为47m，属于高层建筑形式。使用工字钢悬挑外用脚手架，安装幕墙面板。并使用钢桁梁遮阳板向外悬挑脚手架，放置吊篮。悬挑长度在4 ～7m 之间，并结合钢结构龙骨搭设的临时平台，工程承担吊篮荷载与外架荷载。

案例三：C 住宅楼，共47 层，地下2 层，地上45 层。房建工程总占地面积约为2.3×104m2，最大建筑高度约为180m，属于超高层建筑。C 住宅楼的标准层层高约为3.3m，另设有避难层3.9m，确保工程安全。该工程使用了爬升式脚手架，并对其进行了针对性的防护措施，确保支撑系统的安全使用。

案例四：D 塔楼，高度约142m，包含11 栋超高层塔楼与1 栋幼儿园组成。D 塔楼属于保障性住房项目，共50 层，总建筑面积约为4.80×105m2。在D 塔楼的4 ～49 层使用钢平台模板支撑系统，并采用一次性支模法，将转换层的支撑体系从地下室底板一直支撑到转换层楼板，确保房建工程的支撑效果。

2 效益分析过程

在进行效益分析之前，对整体电动升降爬架、悬挑脚手架、爬升式脚手架、钢平台模板的关键参数进行分析[4-5]。整体电动升降爬架的施工机具如下表1 所示。

表1 整体电动升降爬架的施工机具与材料表

如表1 所示，整体爬升脚手架的高度为4 个标准层层高，从主体施工到裙楼顶施工的位置安装脚手架。按照基础架、承力托、架子、电动葫芦、斜撑与连接撑的顺序安装，确保房建工程的安全施工[6]。该脚手架在使用的过程中，包含购置费用、安装与拆卸费用、维护与保养费用、电力消耗费用、人员操作费用、安全管理费用、维护与修理费用、保险费用、管理与协调费用、培训与指导费用等方面[7]。案例二的工程现场较为复杂，选择工字钢悬挑外用脚手架安装幕墙面板，向外悬挑2.1 ～4.0m，满足施工需求。在脚手架使用的过程中，包含租赁与购置费用、特殊作业人员培训费用、玻璃幕墙安装费用、材料搬运费用、日常管理费用等。案例三使用的爬升式脚手架工艺参数如下表2 所示。

表2 爬升式脚手架主要工艺参数表

如表2 所示，爬升式脚手架需要针对性的防护措施，具有高强度、绝燃、耐冲击、耐用等特点，适用于超高层房建工程的外墙施工防护[8]。在脚手架使用的过程中，除了包含购置、安装与拆卸、维护与保养的费用之外，还包括升降操作费用、警示设施费用、团队管理费用。钢平台模板的主要工艺参数如下表3 所示。

表3 钢平台模版的主要工艺参数表

如表3 所示，在钢平台模板使用的过程中，除了上述常规的购买、安装、管理等费用之外，还包括意外损失与损坏费用、保险费用等。最终的效益根据房建工程规模、工期、地区差异、钢平台模板的类型与质量等有关，效益分析过程相对较为复杂[9]。根据房建工程效益的实际构成与特点进行分析，调整工程经济计算期。在考虑经济指标的影响程度和计算角度的基础上，将经济效益显著的措施确定为经济计算期，以提高效益分析的有效性。将房建工程外架支撑系统使用过程中的各项投入、产出的经济指标，折算总值与年值。房建工程外架支撑系统折算总值表示为：

式（1）中，K0为房建工程外架支撑系统折算总值；K′t为基准点之前第Ti年的外架支撑系统总投资额；Kj为基准点之后第Tj-1年的外架支撑系统总投资额；r为贴现率；m、n为基准点之前、之后的外架支撑系统投资年数。外架支撑系统投资折算总值如下图1 所示。

图1 外架支撑系统投资折算总值计算示意图

式（2）中，C0为外架支撑系统运行费的折算总值；C′t为基准点之前第Ti-1年的外架支撑系统的年运行费；Cj为基准点之后第Tj年的外架支撑系统的年运行费。将图1 中的替换成C3′、C2′、C1′、C1、C2、C3、Cj、Cn，带到图1 中，得到外架支撑系统运行费用折算总值。外架支撑系统经济效益的折算总值表示为：

式（3）中，B0为外架支撑系统经济效益的折算总值；B′t为基准点之前第Ti-1年的外架支撑系统的经济效益额；Bj为基准点之后第Tj年的外架支撑系统的经济效益额。外架支撑系统投资、运行费、经济效益的折算年值，根据折算总值与换算系数来计算，公式如下：

式（4）中，a为换算系统；N为经济计算期。由此得出外架支撑系统使用的净效益，公式如下：

式（5）中，P为外架支撑系统使用的净效益。在房建工程施工的过程中，不考虑资金的时间价值，仅考虑净效益、年均净效益、效益费用比时，称为静态分析。静态分析计算简单，无法深入分析经济效益，影响效益分析效果。考虑资金的时间因素时，资金的运动规律存在变化，效益分析结果更加符合实际环境。式（5）中的P属于动态分析的范畴，折算到基准年的总效益与总费用，能够确保外架支撑系统的效益分析准确性。年均净现值为P与N的比值；经济效益费用比为B0与K0+P0的比值。当P=0 时，外架支撑系统的使用，可以获得经济报酬，先取一个r，得到K0、C0、B0，使P为一个尽可能小的正数。再取一个r′，使P为一个尽可能大的负数，带到式（3）中，计算外架支撑系统的经济效益，满足效益分析的准确性需求。

3 分析结果

在上述试验条件下，将案例一、案例二、案例三、案例四使用的不同类型外架支撑系统进行效益分析。并将初始投资成本、维护成本、使用寿命、总成本、施工速度、施工周期、劳动力等指标，作为经济效益分析指标，生成外架支撑系统经济效益表格，如表4 所示。

表4 经济效益表

如表4 所示，初始投资成本表示：外架支撑系统的购买与安装成本。维护成本表示：支撑系统每年维护费用。使用寿命表示：外架支撑系统的预期使用年限。总成本表示：初始投资成本与使用期间内的维护成本之和。施工速度表示：每天能够完成的施工的楼层数。施工周期表示，完成整个房间工程所需总天数。劳动力需求表示：施工期间需要的工人数量。由于案例一、案例二、案例三、案例四的层数不同，经济效益也存在一定偏差。因此，以一层为例，换算出每层外架支撑系统的成本。其中，案例一每层整体电动升降爬架的成本约为369.57 万元；案例二每层悬挑外用脚手架的成本约为484.30 万元；案例三每层爬升式脚手架的成本约为568.70 万元；案例四每层钢平台模板支撑系统的成本约为3 580.24 万元。由此可见，案例一使用的整体电动升降爬架，具有较高的经济效益；案例四使用的钢平台模板支撑系统，经济效益较低。

4 结论

近年来，房建工程迅猛发展，工程安全、施工效率成为房建工程亟待解决的问题。外架支撑系统不同的使用类型，具有各自的优点与适用范围，对于工程的经济效益、安全性能具有重要作用。因此，本文研究了关于房建工程外架支撑系统使用类型的效益分析这一课题，得出结论如下：

（1）通过案例分析的方式，将不同类型外架支撑系统的经济效益进行分析，可得到经济性较高的系统。

（2）结合经济效益、安全性能、施工效率等方面，综合分析了外架支撑系统的情况，可选择出最合适房建工程的系统，为房建工程的施工提供经济性保障。