年度好文推荐|装配式建筑成本控制措施研究

作者：周冲，苏衍江，薛守斌，赵喜民

作者单位：中国建筑发展有限公司，中建科技有限公司，南京国际健康城投资发展有限公司

国家重点研发计划 (2016YFC0701904)

全文刊登于《施工技术》2020年第8期

摘要

Abstract

分析装配式建筑成本偏高的原因；提出采用一体化建造方式、标准化设计方法、EPC工程总承包组织方式、信息化管理手段及规模化应用等控制装配式建筑成本增量的措施；最后，介绍部分控制措施在工程案例中的应用情况。实践表明，控制措施的应用降低了装配式建筑成本，提高了综合效益。

引言

当前，我国装配式建筑正处在大发展的机遇期，发展条件已基本具备，各项政策、措施、技术、市场条件逐步成熟；发展态势已基本形成，企业、工厂、项目、活动等空前高涨。然而，现阶段仍存在装配式建筑一体化程度不够，设计与工厂生产、现场装配等环节脱节，装配式建筑标准化程度不高，构件深化设计 1 个项目 1 套参数标准，EPC工程总承 包模式应用不足，仍依赖传统组织方式，信息化技术应用程度不高，规模化程度不足等问题，导致装配式建筑比传统现浇建筑平均成本高，在一定程度上阻滞了装配式建筑的推广和发展。因此，亟需通过控制措施解决装配式建筑成本增量问题。

Part 01

一体化建造方式

一体化建造方式是以建筑为最终产品的系统思维，优化并集成了设计、采购、制作、施工等各环节的各种要素和需求，通过设计、生产、施工、高效管理和协同配合，实现工程建设整体效率和效益最大化的建造过程。核心体现为三个一体化，如图1所示。

1. 1 建筑、结构、机电、装修一体化

1) 建筑、结构、机电、装修各专业协同，形成一体化集成设计方案，避免专业碰撞，降低沟通成本，减少现场返工；不仅主体结构装配，机电、装修各系统也应装配，系统提高装配效率。

2) 采用承重、保温、装饰一体化技术，综合考虑 保温、装饰等功能和效果，采用瓷砖反打、保温装饰 一体板等技术，外墙保温、装饰一次成型，减少二次装修，降低成本。

1. 2 设计、生产、施工一体化

1) 通过设计优化，减少构件种类，工厂批量化生产，大大提高构件制作效率及模具周转利用率，有效控制生产成本。设计便于生产安装的节点，设计的产品要便于工厂自动化、规模化生产和现场简易化、高效化施工，从而提高效率、降低成本。

2) 研发应用钢筋大直径、大间距、少数量设计技术，解决传统框架梁柱节点存在节点区域钢筋密集、现场施工困难的问题，提升施工效率；叠合板不出筋技术，便于实现模具标准化；叠合板现场装配板缝密拼技术，免支模、免支撑，提高装配效率，降低综合成本。

3) 研发应用标准化、协同化、工具化的工装系统，针对现场建造工序标准化，形成专项装配式施工工法和管理技术，有利于设计-加工-装配一体化，提高效率、缩短工期、降低成本。

4) 合理计划租赁匹配的塔式起重机、施工电梯、钢管脚手架等机具设备进退场时间，减少租赁费用。

1. 3 技术、管理、市场一体化

1) 技术、管理、市场相糅和，高效配置资源，全面协同各方力量，有效提升装配式建筑品质优、工 期短、成本低、绿色环保等综合效益。

2) 建立全过程商务体系，技术策划和设计阶段商务工作提前介入应用，保证设计过程中对商务工作的充分考虑；在生产和施工阶段，商务工作要引领指导生产和施工技术方法和措施，通过商务工作的全过程应用控制装配式建筑成本。

Part 02

标准化设计方法 

装配式建筑标准化设计原则为模数统一、模块协同、少规格、多组合，各专业一体化考虑，实现平面、立面、构件、部品部件标准化，进而实现生产工艺、施工工艺、周转材料标准化，提高施工效率，降低材料采购成本及施工成本。四个标准化如图2所示。

2. 1 平面标准化

建立比例控制、模数协调的系列功能单元模块标准化设计技术，整体方案采用标准化的设计整合，提供通用化模块接口，使各户型之间可进行多样化的组合。

2. 2 立面标准化

设计技术包括：饰面多样、模数化的外围护墙板标准化设计技术，窗墙比、门窗比控制下立面分格、排列有序的门窗设计技术，凹凸有致、错落有序、等距控制的预制空调板、阳台组合设计技术，基本装饰部品可变组合，饰面色彩、质感、纹理、凹凸多样的设计技术。

2. 3 构件标准化

基于功能单元的构件尺寸模数协调设计技术，针对客厅、卧室、厨房、卫生间的功能单元模块，运用最大公约数原理，按模数协调准则、通过整体设计下的构件尺寸归并优化设计，实现构件标准化设 计，便于模具标准化及生产工艺和装配工法标准化。如某项目只需通过5种通用化预制叠合板，即可组成品字形、蝶形、双拼和Y字形共7类组合楼栋平面，减少构件生产成本。

2. 4 部品标准化

在标准模块中划分小模块，按模数系列设计，结合模数网格确定部品尺寸，以比例控制、模数协调的方法建立系列功能单元模块(厨房、卫生间)的标准化模块设计技术。

Part 03

工程总承包组织方式

EPC工程总承包管理模式是消除装配式建筑增量成本，实现效益最大化的有效途径，其将工程建设的全过程联结为一体化的完整产业链，实现了资源优化配置，解决了工程管理碎片化、体质机制切块分割等问题。工程总承包组织结构如图3所示。

3. 1 设计源头把控成本

EPC工程总承包管理模式要求以设计为主导，全面统筹采购、生产、施工各环节；总承包方管理设计，从设计方案将成本控制前置化，以设计控制项目整体造价成本；设计中因地制宜，优先使用当地材料，可进一步节约材料及运输费用；通过优化设计，减少甚至实现零设计变更，避免由于返工造成的资源浪费，从而降低成本。

3. 2 集中采购

由原来随机性的采购模式转变为有序的集中采购模式，实现材料的合理化、规模化有序生产，减少应急性集中生产、物料库存及相关间接成本，降低工程项目整体采购成本。

3. 3 合理部署施工

在总承包方的统一协调、管控下，优化配置各方资源，统一施工部署，采用先进的组织管理方法和最佳施工技术，合理安排施工工序，穿插施工，节约大宗主材、周转材料等资源，减少人工投入，提高工效，降低成本。

3. 4 明确业主职责

业主只负责方案功能、规模、质量、进度把控；技术方案、管理方案由工程总承包方制定，将各参建方的目标统一至项目整体目标中，形成利益共同体，实现设计、生产、装配资源的有效整合和节约，从而降低成本。

Part 04

信息化管理手段

采用装配式建筑智能建造平台，以EPC模式为管理思想，通过全员、全过程、全专业的“三 BIM” 应用，形成轻量化数字设计，满足设计、采购、生产、施工各环节对建造数据的读取、抓取需求，提高项目的信息化应用水平，从而整体提升建造效率和效益，降低工程成本。装配式建筑智能建造平台如图4所示。

4. 1 建筑数字化设计

不同专业设计人员在统一平台进行交互式设计，满足模型基本要求和三维协同，并完成模型轻量化共享，有效减少设计过程专业间的碰撞，降低设计成本。

4. 2 智能化工厂生产

通过基于平台的生产管理系统，对PC工厂实施管理，工厂各系统基于同一平台协同工作，提高生产效率的同时，减少构件质量问题及不必要的返工与返厂，有效降低预制构件生产成本。

4. 3 智慧化工地管理

基于BIM模型，结合总体施工组织设计和各项施工专项方案，进行施工方案预演和施工工艺模拟，提高装配效率，降低因交底不清而造成的返工率。通过平台实现工程量的全过程动态更新，同时接收来自多方的过程检验，有效控制工程造价。

Part 05

规模化应用

根据相关数据统计，装配式建筑项目达到一定规模后，成本会逐步降低，尤其可降低模具摊销费用等构件生产成本，并通过合理安排的部署减少人工成本投入。住建部科技与产业化发展中心对全国12个典型楼盘单栋楼与规模化应用装配式建筑的成本差异进行对比分析，发现规模化生产对降低生产成本的贡献较大，使构件单价降低780元/ m3 ，降幅约23%。规模化生产经济性对比如表1所示。

Part 06

工程案例

6. 1 案例1

某项目总建筑面积115万m2，最大建筑高度为150m，由24栋住宅楼组成，住宅数量9672套，项目采用装配整体式剪力墙结构体系、装配式钢-混凝土组合结构体系、铝模为主部分预制的装配式结构体系及钢筋混凝土框架+预制预应力空心楼板结构体系。110m以下的塔楼结构装配率为80%以上；150m塔楼结构装配率为59%；装配式钢-混凝土组合结构装配率为92% 。项目效果如图5所示。

1)     采用EPC工程总承包模式

采用从方案阶段开始的EPC工程总承包模式，充分发挥工程总承包工程中设计牵头、引领的作用，从设计源头有效控制项目成本。

2)     采用标准化设计

采用四个标准化的设计方法，通过统一标准和模数，减少预制构件和部品的种类和规格。该项目根据户型类别设计7类预制构件，总预制构件为62122件，同一类型的预制构件在该构件中最大占比达 50% ，提高单个构件重复率，减少构件平均加工生产成本。

3)     应用装配式建筑智能建造平台

通过装配式建筑智能建造平台，实现建筑在设计、生产、施工全产业链的信息交互和共享。通过BIM技术一键出量，整合采购清单，网上公开招采的全过程流水作业，使项目在采购及成本控制上更加便捷、有序。

4)     规模化效益

该项目为全国最大装配式建筑公共住房项目，中标价43.78亿元，比传统现浇体系竞标价低，充分体现了装配式建筑的规模化效益。

6. 2 案例2

某项目为3所学校，建筑面积分别为16172，101531，75715m2 ，采用装配式框架钢-混凝土组合结构体系，预制构件包括预制柱、钢梁、预应力双T叠合楼板、非预应力不出筋叠合楼板、预制叠合阳台、预制楼梯、预制外挂墙板、预制隔墙板等，装配率为86.5% 。项目效果如图6所示。

1)     采用EPC工程总承包模式

采用从方案阶段开始的工程总承包模式，中标价13. 89亿元，造价 6000 元/m3 ，同期该地区其他学校造价为7300 元/m3 。2018年9月底中标，2019 年7月30日通过竣工初验，9月1日正式开学，提供8100个学位，解决了该地区学位紧张的难题。

2)     创新性采用新技术

3 所学校采用PC构件与型钢结构的组合体系，预制柱与钢梁水平连接节点采用高强螺栓干法连接，节点施工简单、安全可靠，提高建造效率，总工期为10. 5个月。

3)     采用标准化构件

通过平面、立面标准化，从而实现构件标准化，3所学校预制柱、钢梁、预应力叠合楼板、楼梯、阳台等标准构件全部通用。减少模具类型，提高模具周转次数，降低构件生产成本。

Part 07

结语

成本是制约装配式建筑发展的关键因素，可通过一体化建造方式、标准化设计方法、工程总承包组织方式、信息化管理手段及规模化应用等措施减少装配式建筑的成本增量，提高装配式建筑品质和综合效益，从而促进装配式建筑健康发展。