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国标《装配式建筑评价标准》下,看如何实现最优解!
浏览: 发布日期:2018-12-05

引言

装配式建筑是国家建筑产业转型升级的重要发展方向,但是PC成本过高是导致装配式砼结构住宅项目建安成本居高不下的主要原因。既要符合性地满足国家或地方建设行政主管部门对于预制率或者装配率的要求,又要有效控制项目建安成本,是大多数地产开发商所面临的难题。

本文以恒大地产公司的标准楼型产品为对象,由中民筑友建筑设计mobile.356884.com针对不同的预制装配率完成了7套不同装配方案,并综合制造、运输与总装生产环节,对不同方案的建造全成本进行对比与分析,旨在揭示不同预制率与成本的关系,并为装配式建筑设计前端降本提供方向和支持。

项目背景

1、项目基本信息

本文的研究对象1#栋为恒大高层住宅标准户型产品(如图1所示),2梯4户,3种户型。建筑地上共32层,其中首层架空,地面总高度97.75m,地上建筑面积14604.72m2;标准层高3m,标准层建筑面积453.55m2。

项目位于6度抗震设防区,设计基本地震加速度0.05g,结构采用装配整体式剪力墙结构体系,剪力墙抗震等级为三级。户型布置和结构体系对于高层住宅产品均具典型性。

图1 1#栋标准层户型图

2、成本分析范围

为了反映不同拆分方案下的成本差异,选择以±0.00以上,第15F标准层为对象,包含主体、粗装修、外墙外保温和外立面装饰工程费,建筑物单体内的措施费、临建设施费和项目部管理费(不同预制率方案下存在差异的部分);但不包含屋面、精装修、机电、门窗和栏杆工程费(不同预制率方案下无差异部分)。

计价方式采用自主研发企业定额,涵盖了M(制造)和C(总装)两大生产业务版块,除直接生产成本之外,还对以下间接成本进行了成本量化。

(1)制造:PC工厂的生产排产方案、模具方案和装车方案;

(2)总装:工期影响,内支撑、外防护、模板、垂直运输等各项措施。

与传统建筑行业按照社会平均水平的地区定额算量计价不同的是,企业定额按照制造业普遍采用的ABC作业成本法进行成本计价,目的是让成本尽可能真实地反映出建造实现过程的差异,并通过分析寻找降低生产成本的方向。

装配率/预制率

装配率(或预制率)由深化设计方案决定。根据7套设计拆分方案,分别按照新国标(《装配式建筑评价标准GB/T51129-2017》,简称“新国标”)计算装配率,按照老国标(《工业化建筑评价标准(GB/T51129-2015)》,简称“老国标”)计算预制率如表1所示。

其中,预制率是指主体结构和围护结构中,预制构件部分的砼用量占对应部分砼总用量的体积比。如果不考虑采用装配式机电和装修,与装配率相比,预制率能够更直观地反映预制程度的差异。

  • 方案1完全按照传统现浇建造方式:即主体结构现浇,填充墙砌筑。
  • 方案2主要考虑水平构件预制,预制的构件类型包含叠合楼板底板、阳台板、空调板、楼梯和装饰件。对应预制率为17.2%,但装配率仅为6%,且全部由全装修贡献得分。
  • 方案3仍为水平构件预制,但在方案2的基础上增加预制叠合梁。
  • 方案4在方案3水平构件预制的基础上,预制构件增加部分单板外墙。
  • 方案5在方案4的基础上,预制构件增加承重内墙。
  • 方案6在方案4的基础上,增大剪力墙预制的程度,将能够预制的承重墙体尽可能选择预制,同时增加预制卫生间沉箱。
  • 方案7与方案6的差异是将单板外墙替换为集装饰保温功能于一体的三明治外墙。

尽管预制率伴随预制构件的增加而增加,但是按照新国标,方案1~4,因装配率小于50%均不能称之为装配式建筑。

表1 7套方案的预制率/装配率

不同类型构件对预制率/装配率的贡献度

不同类型构件对预制率/装配率达到贡献度分布如表2、表3所示。如仅需满足所在地区预制率15%~20%的要求,出于经济性考虑,应尽可能预制水平构件,含叠合楼板底板、楼梯、阳台板、叠合梁和空调板;如预制率需达30%~40%,还应预制承重墙。

要达到新国标50%的装配率要求,主体结构的水平构件中:叠合楼板底板、叠合梁、楼梯、阳台、空调板均需预制,竖向构件:内、外墙均需参与预制。剩余14%分别由非承重围护墙非砌筑(3%)、内隔墙非砌筑(5%)和全装修(6%)贡献。

预制率与成本的关系

根据不同拆分方案计算生产全成本,不同预制率与成本的关系如图2所示,不同方案较之传统方案(方案1)的单位建筑面积成本增量如图3所示。红色折线显示的变化趋势是:预制率升高,成本增高,但增加的幅度在不同区间内是有差异的。

方案4至方案5的斜率最小,显示出该区间由成本增量提升的预制率最高(获得预制率/装配率的显著提升),陡然的、急剧的成本增加发生在方案6和7之间。其中,方案6的PC成本构成如图4所示。

图2 预制与成本的关系(单位:元/m²)

图3 不同预制率方案较为传统施工方式的成本增量(单位:元//m²)

图4 方案6的PC成本构成

决定成本的主要要素:实体体积、钢筋和现场模板含量三大指标,在不同预制率情况下的变化趋势分别如图4~图6所示、其中实体体积由PC,现浇砼和填充墙三部分构成。

伴随预制率提升,PC含量增加,现浇砼和填充墙含量相应降低;整体体积含量方案7较其余方案显著增加,由三明治外墙板的保温和砼饰面层的体积增加导致。钢筋含量随预制率提升呈逐渐上升的趋势,方案7较之方案1的钢筋增量达25%。

但预制率提高,同时也带来了现场模板用量的明显降低,方案7较之方案1模板用量降幅高达75%,采用铝合金模板可大量减少现场抹灰工作,为装配式建筑带来了较多的成本降低,同时节约粗装修工期。

因此,主要的成本增量来自于PC体积增量,由PC带来的钢筋含量增量,主要的成本减量来自于现场模板和免抹灰。

图4 不同预制率方案的实体体积含量(单位:m³/m²)

图5 不同预制率方案的钢筋含量(单位:kg/m ²)

图6 不同预制率方案的模板含量(单位:m ²/m²;m²/m³)

结论

综上所述,伴随预制率提升,成本增高,但不同区间的成本增幅不同。拟采取装配式建筑的开发商可以结合项目所在地区对于预制率或装配率的要求,以及可以接受的成本增量,选择相应的构件拆分方案。建议如下:

(1)如仅需满足所在地区预制率15%~20%的要求,应尽可能预制水平构件。

(2)如预制率需达30%~40%,还应预制承重墙。

(3)要达到50%的装配率要求,主体结构的水平构件中均需预制;竖向构件:内、外墙均需参与预制;除此之外,还应采取非承重围护墙非砌筑、内隔墙非砌筑和全装修。

然而,这并非意味着开发商必须要为采用装配式建筑付出更高的增量成本。本项研究所依的深化拆分设计方案是建立在施工图设计业已完成的基础上,进行了一系列的优化动作,使其尽可能的标准化、模数化,然而无法改变其“基因”,如果装配式建筑设计在方案设计阶段介入,通过方案调整,才能从源头解决标准化、模数化和成本优化的问题;

我们也在研究过程中综合平衡了项目的安全、质量、成本与进度,总结了设计统筹系统降本路径,如户型产品标准化、PC构件标准化、模具标准化,生产排模优化和总装计划优化等,可为业主提供不仅限于成本的EMPC全流程服务。

在EMPC(Engineering-Manufacturing-Procurement-Construction)承包模式下,设计统筹包含两重含义:

(1)设计自身对于各专业的统筹与协同——设计自身的优化;

(2)设计对于制造、总装生产环节可实现性的统筹——设计统筹后端产业链。装配式建筑设计方只有在更早时点以EMPC方式介入,系统降本优势将集中体现,后续中民筑友建筑设计mobile.356884.com将在设计优化专题提供深入解答。

 

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