外墙石材幕墙成本优化研究及案例分析

外墙石材幕墙成本优化研究及案例分析
天然石材是人类历史上应用最早的建筑材料之一。由于大部分天然石材具有强度高、耐久性好、蕴藏量丰富、易于开采加工等特点,因此它为各个时期的人们所青睐,常被作为墙体、地面、屋顶、建筑构件、雕塑等材料来使用。
欧洲许多以石材为主要建筑材料的优秀建筑经受了千百年来的风吹雨淋,至今依然屹立于世,我们最为熟悉的古埃及金字塔、古希腊雅典卫城、格拉斯哥大学等都是石头建筑的代表作。
石材在建筑中最初主要作为结构及装饰材料出现,发展到今天,石材作为结构材料几乎已经绝迹,但由于石材的天然特性,它经常能给人带来深厚凝重的文化感、历史感,因而大量应用于建筑内外表皮装饰材料。这可以说是石材幕墙的演化过程。
石材幕墙是由石材面材与支撑结构体系组成,相对主体结构有一定的位移能力,不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙。
石材幕墙能带来文化感、历史感、高级感,因而大量应用于高档楼盘中,今天我们就来讲一讲石材幕墙的成本控制要点。
外墙石材幕墙分湿贴和干挂,但湿贴工艺极易由于外饰面胀缩变形引起的饰面板伤人事故,且容易出现反盐碱等色素对石材的渗透污染,因而现在最常采用的石材幕墙工艺多为干挂,本文也着重就干挂石材幕墙的成本情况进行分析。
 
 
外墙石材幕墙成本优化研究及案例分析

一、石材幕墙的分类

1、按施工工艺分类
按施工工艺分类,主要分为两大类:
湿贴石材幕墙,常用于石材面层质量较小的情况,但由于石材与面层膨胀系数不同,在温差较大时极易造成面层开裂甚至脱落,且容易出现反碱、渗透影响美观等问题,因而现在极少使用此工艺。
干挂石材幕墙,干挂法又名空挂法。该方法以金属挂件将饰面石材直接吊挂于墙面或空挂于钢架之上,不需再灌浆粘贴。其原理是在主体结构上设主要受力点,通过金属挂件将石材固定在建筑物上,形成石材装饰幕墙。
干挂工艺的优缺点: 
① 免除了引起的外饰面胀缩变形引起的饰面板伤人事故的发生。灌浆工艺,有效地防止灌浆中的盐碱等色素对石材的渗透污染,提高其装饰质量和观感效果;
② 干挂花岗岩在风力和地震力作用下允许产生适量的变位,以吸收部分风力和地震力;而不致出现裂纹和脱落,当风力和地震力消失后,石材也随结构面复位,提高了抗震性;
③ 这种工艺可消除由于季节性温差引起的外饰面胀缩变形引起的饰面板伤人事故的发生;
④ 石材幕墙防火性能差,尤其在高层建筑,大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高,使钢材软化,失去强度,石板将会从高层形成石板“雨”落下; 
⑤ 与传统湿贴的工艺相比,其造价偏高。
两种工艺的成本关系是:干挂工艺>湿贴工艺。
2、按面板的挂接方式分类
干挂石材幕墙按照面板挂接方式可以分为:
针销式、缝挂式、背槽式、背栓式。
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3、按面层材料分类
常用的天然石材面层按照石材材质主要分为三大类。
火成岩、沉积岩和变质岩。每种材质的石材又有很多品种,下图是石材幕墙工程中常见的石材品种:
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效果展示及对应成本:
高层项目:
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洋房、平层项目:
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别墅项目:
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二、石材幕墙成本分析

我们以某项目石材幕墙的组价清单为例:
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由真实项目的组价可以看出,石材幕墙成本组成最大的三部分是平板、线条(含构件)及连接构件。
1、平板(面层)
石材平板( 材料选型、厚度、幅宽、表面处理)(成本占比:根据业态不同30%~45%之间)
(1) 材料:石材板材成本取决于石材品种的选取、切割、运输等因素,石材品种花色不同,造价差异较大,通常颜色越艳越贵、越深越贵,灰色最便宜。
我们选取“别墅”、“洋房”、“高层”三种业态使用平板进行对比分析,石材主材价格按照50元/㎡递减的情况下,三种业态可售单方敏感性如下:
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分析结论:
① 如板材主材价格按照400元/左右(30mm厚德国米黄,含防护、加工、运输等),板材材料折合可售单方分别为:
别墅约715元/㎡;平层约388元/,高层约245元/。在此基础上如主材材料进行更替,则平板价格每下降50元,各业态可售单方下降分别为:别墅约89元/;洋房约49元/,高层约31元/㎡。
②  因此对于石材品种选样时应进行充分比选,选择经济合理的板材,降低成本,提高项目利润率。
③  运输也是影响石材材料成本的一大因素:成本取决于矿场—-加工地—-工地的运输距离。以卡麦为例,运输成本占总成本约24%,如为进口石材,运输费用则占比更高,因此在石材品种选择时,尽可能选取国产石材,并且围绕项目所在地周边选择石材也是成本控制成本的好方法。
(2) 厚度及幅宽
常用厚度25mm、30mm,火烧板应比抛光板厚3mm。外立面石材幅宽从300mm~1200mm,通常幅宽越大则材料出材率越低(荒料出材率通常在85%~90%左右)。
以新疆卡拉麦利金石材为例:
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通过对上表分析:可知除较为刚性的加工、防护等费用外,决定平板单方的主要因素为“板材厚度”,“板材幅宽”。
厚度选择:
① 荒料加工成毛板,每片间锯材缝通常为8mm。
如按25mm厚板,每立方米荒料理论出材1000÷(25+8)=30.3㎡;
30mm板理论出材1000÷(30+8)= 26.31㎡。
② 同种石材,厚度越大,石材成本越高,如卡麦,厚度由25mm增加到30mm,则成本上升20%。因此在石材板材选择时,在满足设计规范要求的前提下,板材厚度越低、越经济。
幅宽选择:
通常情况下幅宽越大,板材出材率越低,幅宽每上升100mm,则出材率降低3%~5%,板材亦成品同比增加3%~5%。
(3) 表面处理
表面处理方式分为抛光、亚光、火烧等等,加工工艺不同,造价在5元-50元不等。
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石材表面处理方式种类较多,单方成本也有较大的差异,在表面处理效果选择中,尽可能选择较为通用,且便于加工的方式,如亚光面、抛光面,不但造价低廉,并且便于控制石材幕墙的平整度,及加工周期。
2、石材线条、构件
先来看一个线条和构件的组价:
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通过上表可看出,石材线条、石材构件的材料费及加工费占总成本约在75%~85%之间,是影响线条成本的主要因素,而在石材品种确定的情况下材料费则与出材率有关。因此石材线条,构件的成本的决定因素为“出材率”、“加工费”。
(1) 出材率
石材线条、构件根据其外轮廓尺寸 ,取材切割,通常损耗较大,出材率较低(在50%~70%)。
以新疆卡拉麦利金为例:
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石材线条、构件样式繁多,按照形式归类,大致可分为:直行线条、弧形线条、弧形板以及石材构件几大类。
① 通过上表可以看出,出材率关系为:直行线条约72%>弧形线条50%≥弧形板50%。石材构件根据外形简易程度,则在50%~70%;
② 在同等用料基础上,出材率越低则石材线条或构件成品后的成本越高;
③ 因此在石材幕墙外檐设计选型时,建议尽可能减少线条的使用率,如必须使用线条,则建议优先考虑使用直行线条,降低弧形线条、弧形板的使用比例,同时精简装饰性构件的使用;
 (2) 加工费
线条/构件的切割、加工费用较高,线条加工费从每延米/平米几十元到几百元不等,取决于线条的加工复杂程度。
以新疆卡拉麦利金为例:
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影响石材线条、石材构件成本另外一个因素是加工费,如上表所示:  
① 直行、弧形线条:通常按照截面长边计算,加工费为9元/cm和13.5元/cm,造型越复杂,长边越长,则对应的每延米成本越高;
② 弧形板:按平米计算,加工费为480元/,而同样的平板加工费则只有25~30元/㎡;
③ 雕花板:按照净面积计算,加工费为1700元/。造价非常高,是石材主材价格的的4-5倍;
④ 宝瓶栏杆:按最大截面周长×全高计算,按照别墅常用规格580*180 加工费在164元/根;
⑤ 斜边、圆边抛光:按延米计价,45°斜边为8元/m,圆边则需要20元/m,所以在线条使用时尽量使用斜边抛光,可节省造价。
3、连接构件
连接构件主要含龙骨、连接件、辅材等,成本占比:根据业态不同20%~40%之间。
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通过上表可看出除板材和线条外,剩余材料组成分别为:
(1)龙骨
龙骨一般采用钢型材Q235B,立柱一般采用钢方管,槽钢;横梁,一般采用角钢;型材的选择决定龙骨的成本(占60.7%)。
根据石材面板分割不同,平板龙骨含量通常在20~25kg/㎡,线条龙骨根据线条布置不同差异很大。
如石材板块分隔变大,则龙骨的间距增大,每平米龙骨相应的使用量也就减小。
(1.1)龙骨材料选择
下面通过实例讲解一下龙骨的选择:
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① 纵向龙骨:起到外立面幕墙与墙体的连接、承重作用,常采用的钢材为方通或槽钢,常用的型钢每延米理论重量为:
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② 横向龙骨:根据石材分隔分布,用于挂接石材,常用的型钢每延米理论重量为:
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结论:
① 骨型材的选择应在深化设计阶段进行精确计算,通常相同受力情况下纵向龙骨中槽钢较方通更为节省造价(约10%~15%)。
② 在满足承载力的情况下,进行合理受力测算,适当降低型材的壁厚同样是成本优化的途径。
(1.2) 纵向龙骨间距设置
石材的主龙骨(纵向)间距通常根据石材整体的荷载情况通过设计计算确定,但最大间距通常控制在1.2m以内。
我们以下图一个立面为例:檐高18.55m,跨度21.54米,主龙骨选用8#槽钢。
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主龙骨间距对应的成本情况如下表:
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结论:
① 石材主龙骨的用量随间距增大而相应减小,每增大100mm,龙骨成本下降约6%~10%;
② 主龙骨的布置与石材的板块的大小无直接关系,布置间距取决于门窗洞口、结构柱位置,根据布置间距选配相应的钢型材,因此在石材幕墙深化设计阶段,应进行平衡测算,充分比选,使布置间距与型钢选型成本最优;
③ 主龙骨与墙体需通过链接件链接,垂直墙面龙骨间距(石材外扩尺寸)是否合理,也对钢含量存在影响。
(1.3) 横向龙骨间距设置
石材幕墙的次龙骨(横向)间距则通常根据石材板块的大小、高度确定,石材板块高度越大则钢材造价越低,但相应石材的出材率降低,板材的价格升高。
我们选用25mm厚卡麦作为主材,钢架选用L50*4角钢进行测算,角钢综合单价参照无锡玉兰西一期定标综合价格9.05元/kg(含镀锌角码,纵横骨架连接件,螺栓及垫片)进行平衡测算,如下:
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结论:
① 通过上表测算可知,平衡测算中板材+钢架造价从高度300mm~800mm承V字形,横向龙骨随布置间距增大成本降低,到高度600mm达到足底点,随后由于板材出材率降低比例加大,成本上升;
② 在此模型基础上,通过替换各种石材毛板价格,钢架类型进行比较,呈现关系基本与之一至,因此石材板材高度控制在600mm为钢架+板材最优组合。
(2)连接件
立柱通过埋件与墙体链接、横梁通过连接件与立柱链接、石材通过挂件与龙骨链接(占31.6%)。 
龙骨间距增大,每平米对应的连接件、螺栓使用量也相对减少。
主要连接件介绍:
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(3)胶及其他辅材
石材耐候密封胶、环氧树脂干挂胶、云石胶,占比7.8% 左右,板材分隔增加,每平米胶缝量相应减少,使用的较亦减小:
 
 
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三、石材幕墙优化案例

案例1:石材材料替换
某项目将黄金麻改为樱花红,同时对于客户感受度不高的非临街部位外檐以涂料代替,进一步降低成本共计552万元。
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案例2:线条优化
某项目方案在线条上尽可能使用平板与线条块的搭接配合,减少异形线条、弧形线条及多块板分层次拼接的构造。从而有效的降低成本,在对比测算中优化方案较原方案石材线条部分,建筑单方下降97元/㎡。
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案例3:EPS+真石漆替换石材线条
某项目将一层腰线及腰线以上部位石材线条全部为EPS线条,节约成本约450万元。
压顶、腰线等优化为EPS可降低施工难,同时大幅节省成本,并且对外立面效果影响不大。
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案例4:龙骨优化
某项目石材幕墙横向龙骨角钢由L50*50*5经的受力测算后优化为L50*50*4,降低2.03kg/,节约成本119.89万元。
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四、总结

1、设计各阶段石材幕墙成本控制要点
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2、石材幕墙成本控制措施
(1)石材平板
选样:石材选样时应进行充分比选 ,在效果、成本间作出平衡;
替换:次要部位替换为真石漆、一体板等可有效降低外檐成本;
厚度:厚度越低、越经济,由25增加到30mm,成本上升20%;
幅宽:幅宽每上升100mm,板材成本增加3%~5%;
表面处理:亚光面、抛光面,造价低廉,易控制感官的平整度。
(2)石材线条、构件
拼接:避免整体线条设计,使用平板开槽、拼接实现,降低成本;
简洁:造型越复杂,长边越长,成本越高。设计简洁,降低成本;
替换:EPS或铸石+真石漆的方式,可有效降低成本;
磨边:线条使用45°斜边抛光,较圆边抛光更节省线条造价;
比例控制:优先使用直行线条,降低弧形线条、弧形板使用比例,精简装饰构件。
(3)龙骨
龙骨选择:槽钢较方通更节省造价(约10%~15%);
龙骨壁厚:精确计算测算,使布置间距与型钢选型成本最优;
纵向间距:合理受力计算,每增大100mm,成本下降6%~10%;
横向间距:石材板材高度600mm为钢架+板材最优组合;
挂接:外扩尺寸合理布置,选择适宜的挂接方式,降低成本。

End

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