基于甲方视角的装配式建筑解析及成本分析

随着现代工业技术的发展,建造房屋可以像机器生产那样,成批成套地制造。只要把预制好的房屋构件,运到工地,我们可以把梁、板、柱、墙等事先做好的构件想象成一块块乐高积木,在施工现场只需把它们拼合在一起。这就是装配式建筑。

和搭乐高一样,装配式建筑将部分或所有构件在工厂预制完成,然后运到施工现场进行组装。组装不只是“搭”,预制构件运到施工现场后,会进行钢筋混凝土的搭接和浇筑,以保障拼装房的安全性。所以,这种产业化、工业化的建筑在欧美及日本等国际及地区已经广泛被采用。

基于甲方视角的装配式建筑解析及成本分析

今天来跟大家分享一下从甲方视角对装配式建筑的解析。

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装配式建筑概述

装配式建筑的出现、发展有其必然性,有两个主要的发展趋势造就了装配式建筑在全国范围内的推广。

其一,节能环保趋势

装配式建筑很好的响应了国家节能环保的要求,装配式建筑的主要构件在构件加工厂制造完成,运到项目现场组装,不仅构件本身通过工业生产模式不断的降低对于水泥、砂、石、钢材的用量,而且减少了施工现场的环境污染,同时,很多构件可以重复利用,也降低了造成二次垃圾污染的可能。

其二,建筑工业、产业化趋势

建筑工业、产业化是运用现代化管理模式,通过标准化的建筑设计以及模数化、工厂化的部品生产,实现建筑构部件的通用化和现场施工的装配化、机械化。是建筑生产方式从粗放型生产向集约型生产的根本转变,造房子越来越像造汽车。

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装配式政策解读

就我国的装配式建筑来看,装配式建筑规划自 2015 年以来密集出台:

2015 年末发布《工业化建筑评价标准》,决定 2016 年全国全面推广装配式建筑,并取得突破性进展;

2015 年 11 月 14 日住建部出台《建筑产业现代化发展纲要》计划到 2020 年装配式建筑占新建建筑的比例 20% 以上,到 2025 年装配式建筑占新建筑的比例 50% 以上;

2016 年 2 月 22 日国务院出台《关于大力发展装配式建筑的指导意见》要求要因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑,力争用 10 年左右的时间,使装配式建筑占新建建筑面积的比例达到 30%;

2016 年 3 月 5 日政府工作报告提出要大力发展钢结构和装配式建筑,提高建筑工程标准和质量;

2016 年 7 月 5 日住建部出台《住房城乡建设部 2016 年科学技术项目计划装配式建筑科技示范项目名单》并公布了 2016 年科学技术项目建设装配式建筑科技示范项目名单;

2016 年 9 月 14 日国务院召开国务院常务会议,提出要大力发展装配式建筑推动产业结构调整升级;

2016 年 9 月 27 日国务院出台《国务院办公厅关于大力发展装配式建筑的指导意见》 ,对大力发展装配式建筑和钢结构重点区域、未来装配式建筑占比新建筑目标、重点发展城市进行了明确。

由于全国各地对于装配式建筑的政策要求不尽相同,在这里笔者主要结合国家相关的政策进行解析。

装配建筑政策解读–国家

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国家层面对于装配式建筑的政策以《装配式建筑评价标准》(GB/T 51129-2017)为主。

装配式建筑定义:由预制部品部件在工地装配而成的建筑;

装配率定义:建筑评价范围以内(室外地坪以上)的主体结构、围护墙、内隔墙、装修和设备管线等采用预制部品部件的综合比例。

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装配式建筑评分表

政策解读:

(1)准入门槛

① 主体结构部分的评价分值不低于20分

② 围护墙和内隔墙部分评价分值不低于10分

③ 采用全装修,得分6分

④ 装配率不低于50%

(2)等级划分

必须满足:主体结构竖向构件中预制部品部件的应用比例不低于35%

① 装配率达为60%~75%时,评价为A级

② 装配率达到76%~90%时,评价为AA级

③ 装配率达到91%及以上时,评价为AAA级

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装配式设计要点

与传统项目的设计流程相比,装配式建筑的设计流程更复杂、更精细、更综合,在传统项目的流程基础上,增加了技术策划、技术评审、构件图设计等环节。

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1. 方案设计阶段(含技术策划)

前期技术策划是装配式项目顺利实施的基础,应在充分了解项目定位、实施范围、装配目标、成本限额、外部条件等影响因素的情况下,制定合理的技术路线,提高预制构件的标准化程度,确定技术实施方案,为后续的设计工作提供依据。

方案设计阶段:应根据技术策划要点做好平面设计和立面设计。平面设计在保证满足使用功能的基础上,实现标准化与模数化,遵循预制构件“少规格、多组合”的设计原则;

立面设计宜考虑预制构件生产加工的可能性,根据装配式建造方式的特点实现立面的个性化和多样化。

1.1 实施范围:

按地方政府相关政策文件的最低要求确定实施装配式建造方式的面积比例。

 

1.2 装配目标:

根据各地政策文件要求按最低要求确定项目的装配率。

1.3 技术体系:

是否有指定技术体系要求,选取效率高且经济性好的装配式工法体系和预制构件类型。

常用的预制构件分水平构件和竖向构件:

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1.4 政策奖励:

根据各地文件要求,确定项目如何能够获得面积奖励、补贴,是否提前预售等。

1.5 报批报建:

根据各地政策文件要求,了解当地的认定方法、评审要求等报批报建的流程。

1.6 相关资源:

了解项目周边相关装配式配套资源,如:构件厂的生产工艺、产能、运距以及总包的装配式技术水平。

阶段性设计成果:

① 《装配式平面立面设计建议》

② 《装配式建筑评分表》

③ 《装配式方案设计专篇》

④ 《项目装配式方案经营情况变动分析报告》

2. 初步设计阶段

应根据方案条件进行图纸的深化,PC指标复核,典型连接节点做法,优化预制构件种类,充分考虑设备专业管线预留预埋,进行专项的经济性评估,制定合适的技术措施。

需要注意的是:

装配式设计对建筑方案平面设计的影响:

① 平面凹凸变化过多、过深,将不利于外挂墙板预制,且不利于楼板搭接

② 当选用外挂板时,对窗洞大小及位置可能有调整

③ 应尽量减少飘窗等异形构件的设计;如有,则尺寸宜统一

装配式设计对建筑方案立面设计影响:

① PC建筑外立面造型变化不宜过多,减少立面线脚装饰或采用GRC等材料后期贴筑

② PC构件外形应尽量提高模具重复率,以降低生产成本

③ 构件的立面拼缝应同时考虑防水与美观

装配式建筑对施工因素的影响:

① 构件拆分时应考虑其重量对塔吊选型的要求

② 应根据施工场地现场情况以及堆场要求确定好塔吊位置

③ 组织合理的吊装顺序,节省施工时间。

阶段性设计成果:

① 《装配式平面和立面深化建议》

② 《装配式建筑评分表》

③ 《装配式计算书》

④ 《装配式典型连接节点设计》

3. 装配式技术专家评审

在初步设计完成后,施工图审查之前(有结构超限需在结构超限之后)需要针对装配式组织专家评审。

 

此阶段应由设计单位、总包单位、构件厂、门窗单位、精装修单位等共同参与。

 

阶段性设计成果:

① 《装配式协同管理机制》

② 经评审的《装配式建筑方案设计》(含建筑、结构、机电、装饰等各专业方案以及穿插施工协作方案)

③ 《信息化管理说明》

4. 施工图设计阶段

按照初步设计阶段制定的技术措施进行设计。并完成预制构件拆分图和节点设计,考虑防水、防水、保温、隔声等设计。

建筑专业关注点:

增设装配式建筑设计说明、装配式节点大样、保温防水拼缝节点。

结构专业关注点:

设计总说明(材料说明、施工方案、制作要求、堆场要求、安全生产);设计优化(少梁大板、混凝土等级、避免上翻梁),构件各阶段计算(脱模、吊装、施工)。

设备专业关注点:

管线预埋、预留洞、门窗及幕墙等预埋,点位需进行定位,以便为后续PC深化设计图纸的预留预埋提供依据。

施工图设计文件变更涉及技术得分调整的,需要重新组织专家评审并审查。

阶段性设计成果:

① 《施工图装配式设计说明》

② 《预制构件拆分图》

③ 《连接节点大样图》

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以上阶段性成果连同装配式专家评审全套资料完成后,才可取得“施工图审查合格证”。

5. 构件图设计阶段

根据施工图进行绘制预制构件详图,完善预制构件拆分图及节点详图,综合考虑构件生产运输吊装及施工相关的预留预埋点位(包括临时支撑过程),用于工厂生产及指导现场安装施工。

阶段性设计成果:

《全套预制构件图深化设计》

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装配式成本分析

虽然装配式建筑从本身特点到政策上都有一定的要求,但对于地产企业来说,仍然避之远之,其根本原因在于成本的增加。

那装配式建筑对住宅建造成本到底有多大影响,我们来分析一下。

主要构件介绍及成本比较:

1. 预制楼板

满足装配式建筑技术评分要求的项目开发中常用的预制楼板主要有“预制叠合楼板”、“PK预应力叠合板”。

1.1 预制叠合楼板

叠合楼板是预制和现浇混凝土相结合的一种较好结构形式。

预制预应力薄板(厚5~8厘米)与上部现浇混凝土层结合成为一个整体,共同工作。薄板的预应力主筋即是叠合楼板的主筋,上部混凝土现浇层仅配置负弯矩钢筋和构造钢筋。预应力薄板用作现浇混凝土层的底模,不必为现浇层支撑模板。薄板底面光滑平整,板缝经处理后,顶棚可以不再抹灰。这种叠合楼板具有现浇楼板的整体性、刚度大、抗裂性好、不增加钢筋消耗、节约模板等优点。由于现浇楼板不需支模,还有大块预制混凝土隔墙板可在结构施工阶段同时吊装,从而可提前插入装修工程,缩短整个工程的工期。

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1.2 PK预应力混凝土叠合板

PK预应力混凝土叠合楼板是在传统混凝土叠合楼板基础上,通过改进预制叠合构件而形成的一种新型装配整体式预应力混凝土叠合楼板,它的底板为倒“T”型预应力混凝土预制带肋薄板,预应力筋采用螺旋肋消除应力高强钢丝,肋上预留多个空洞。

施工时,先将底板平铺,然后在肋上各空洞内穿置横向穿孔钢筋,并在底板各拼缝处布置满足锚固长度要求的折线型或平行短筋,然后再浇筑混凝土形成整体双向受力楼板。

PK预应力混凝土叠合板的优点有:

板型薄,厚度35mm左右,叠合后115mm~125mm左右,极大减轻结构自重;支撑少,支撑间距可达4米; 无补空板,主受力方向钢筋为预应力钢筋,横向钢筋施工时后穿,形成双向板;安装方便,一面出胡子筋;刚度好,不开裂,由于采用预应力技术,上部受压区采用钢管桁架,钢管内注入砂浆,保证了在用钢量最小的情况下有足够的刚度。

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1.3 几种楼板比较

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2. 预制内墙板

根据生产工艺不同,内隔墙板可分为蒸养成型(立模浇筑)和挤压成型两种,根据内部结构又分为空心板和实心板。

 

满足装配式建筑技术评分要求的项目开发中常用的预制内墙板主要有“蒸养成型工艺(立模浇筑)墙板”、“挤压成型工艺墙板”、“ALC墙板”和“发泡陶瓷轻质隔墙板”。

2.1 蒸养成型工艺(立模浇筑)墙板

蒸养成型工艺(立模浇筑)墙板是通过,立模浇筑成型,蒸压养护形成产品,墙板主要成分包括硅酸盐水泥、硅砂粉、陶粒、砂、外加剂、冷拔钢丝网架等。

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2.2 挤压成型工艺墙板

平模挤压成型,自然养护,抗压强度不小于10MPa;墙板主要成分:低碱磷酸铝水泥或普通水泥、煤尾灰、陶粒、石子、砂等。

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2.3 两种工艺比较

蒸养板各项性能高于挤压板

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2.4 ALC板

ALC是蒸压轻质混凝土(Autoclaved Lightweight Concrete)的简称,是高性能蒸压加气混凝土(ALC)的一种。ALC板是以粉煤灰(或硅砂)、水泥、石灰等为主原料,经过高压蒸汽养护而成的多气孔混凝土成型板材(内含经过处理的钢筋增强)。

缺点也比较明显,强度低(脆)、吸水率高、表面粗糙多孔需要基层处理。

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ALC生产流程

2.5 发泡陶瓷轻质隔墙板

发泡陶瓷隔墙板是采用陶瓷原料经过高温发泡后切割的轻质隔墙材料。

发泡陶瓷轻质隔墙板的优点有导热系数低、保温效果好、不燃烧、防水、与墙体黏结力墙、强度高、无毒害放射物质、环保。与建筑物使用寿命同期,而且施工简便、快捷。缺点是强度低(脆)、吸水率高、价格较高,目前还没有广泛应用。

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2.6 几种内墙板的横向比较

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装配式建筑成本分析

(1) 装配式建筑与传统建筑成本组成差异

成本增量:

① 材料费用增量——预埋件(调节件、套筒、吊环)、防水胶、PE胶条等

② 构件生产费用增量——人工、材料、模具、养护、脱模剂等

③ 运输费用增量——运输距离、运输效率

④ 现场安装费用增加——吊装机械费用、人工费用

⑤ 主体结构费用增加——荷载增加、配筋量增加

成本减量:

① 缩短工期——减少施工周期1/5~1/4,资金流转速度加快

② 免除抹灰工程——人工、材料

③ 外架节省因素——采用爬架技术

④ 减少现场木模板面积——预制构件充当模板、铝膜板

⑤ 质量提升——减少后期维修成本

从以上的增量减量分析看,成本增加的基本上都是看得见的直接成本,而成本减量基本上都是隐性的减少。

(2)装配式建筑与传统成本比较

我们以普通高层为例,来看看不同装配率情况下,装配式建筑和传统建筑的成本差异。

基于甲方视角的装配式建筑解析及成本分析

普通高层不同装配率成本增加(元/m2)

由此可见,装配式建筑对于住宅来说建安成本影响的确不小。预制装配率越高,预制构件种类越多,项目成本增量越高。

那么如果项目要做装配式建筑,各构件的优先选择顺序以及各构件对于建安成本和装配率的影响是什么呢?

基于甲方视角的装配式建筑解析及成本分析

通过对各种预制构件的分析可以得出以下结论(以普通百米内高层为例):

① 如住宅项目需要采用装配式建筑,在满足装配率的情况下,则优先采用水平构件,若装配率不足再考虑使用竖向预制构件。

② 使用顺序为:

预制楼梯 ➡ 预制楼板 ➡ 预制内墙板 ➡ 预制外墙板

③ 预制楼梯装配率约为4%左右

④ 预制楼板装配率约为9%左右

装配式建筑成本控制措施

坦率地说,只要做装配式建筑成本增加是必然的,但在必然的情况下如何控制成本却是每个成本人需要思考的问题。

争取政策上的优惠政策,为了推广装配式建筑,各地主管部门纷纷出台各种优惠政策,地产开发企业应全面了解政策,积极争取优惠政策,尽一切可能抵消装配式建筑带来的成本增加。

采购方面,使用甲供方式,选择以一般纳税人计税的厂家,进项税可抵扣成本。

如果装配式构件需求量大,可通过集中采购的方式降低构件采购价格,以控制成本。

在设计方面,可以对构件的设计进行优化,提高构件的重复使用率以及制作的效率。如果在设计中,设计的构件重复使用率高,就不需要对现场的模板进行重复调整,而是可以直接进行使用,这样就可以大大提高构件制作的效率,减少模具种类,提高周转次数,减少返工浪费,因此设计人员应当尽量避免设计形态独特的构件增加制作的难度,而是要设计一些使用性比较普遍的构件,从而提高生产效率。特别是预制构件与现浇连接部位的详细构造更应合理设计,这样便于降低生产及施工难度。还有提高PC构件的制作精细度,使安装简便,这样可减少后期装饰修补的费用。

使用BIM设计,避免错漏碰缺带来的成本浪费。

在现场安装方面,可以进行流水施工,提前进行好施工方案与工序的安排,确保吊装时各机械都在合理的工作范围内,根据塔吊的参数性能、位置、堆放位置、预制构件的质量等进行分析,尽可能选择低费用吊装机械,缩短施工空闲的时间,尽量减少现场停工的次数,提高施工的效率,降低安装成本。还有从事混凝土构件连接灌浆的作业人员应经专业机构培训,从而保证施工质量,减少返工,这样也便于降低安装成本。

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结语

装配式建筑是建筑行业的趋势,成本人需要在不断的行业变革中寻求控制成本的办法,只有这样才能与时俱进,更加体现成本人的价值。

本文是笔者结合实际工作经验并翻阅大量资料编写的,文中难免有不妥的地方,内容也不是很全面,希望大家多提宝贵意见,让我们共同成长。

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