基于价值工程的装配式建筑与现浇建筑比较分析

中国五冶集团有限公司 上海 201900

装配式建筑是将各类通用预制构件（PC）经专有连接技术提升为工厂化生产，现场机械化装配为主的专用建筑技术体系。与传统现浇建筑相比，装配式建筑建造速度快；因所有构件均为工厂制作，精度和质量好；能最大限度地满足“四节一环保”的绿色建筑设计和施工要求。过去我国在工业建筑中应用较多，近年来开始在民用建筑特别是住宅建筑中推广采用；随着我国城市化进程的加快，特别是在政府的大力支持推广下，装配式建筑也迎来了新的发展契机。住房和城乡建设部《2011～2015年建筑业、勘察设计咨询业技术发展纲要》中提出“推进结构预制装配化、建筑配件整体安装化，减少现场湿作业，逐步提高住宅产业化、建筑工业化比重”的总体规划；同时，上海市城乡建设和管理委员会《上海市绿色建筑发展三年行动计划（2014～2016）》及《关于推进本市装配式建筑发展的实施意见》（沪建管联〔2014〕901号）也明确提出了“装配式建筑的建筑面积占比，2015年不少于50%；2016年起外环线以内新建民用建筑应全部采用装配式建筑、外环线以外超过50%；2017年起外环线以外在50%基础上逐年增加”等具体实施目标和一系列具体鼓励措施[1,2]。

本文结合上海某住宅小区单位工程6#楼PC预制外墙板实例，引入价值工程的技术经济方法，对比现浇建筑分析装配式建筑的技术优势和成本水平，比较研究二者工程效益的差异，从预制装配率的角度提出优化改进的措施。

1 工程概述

1.1 施工项目背景

本工程为上海某住宅小区6#楼，为框架剪力墙结构，共计28层，建筑面积为13 440 m2，其中标准层建筑面积为840 m2。工程项目部分采用装配式建筑方式施工，为内浇外挂体系，除了外墙采用PC预制墙板外，其他部分均同传统现浇建筑施工方式。PC外墙构件由上海某预制构件厂提供，该构件厂距离本项目大约80 km。

PC外墙板包含PC构件（含夹心保温板）制作、场外运输及场内二次倒运、仓储及现场安装等工作内容，相对应假设的现浇外墙包含钢筋混凝土模板、抹灰、墙体保温等分项工程。根据以上分解内容，完成组价、进行成本分析。

1.2 数据分析及一般假设

假设6#楼采用装配式方式建造，为内浇外挂体系，除了外墙采用PC墙板外，其他部分与普通现浇住宅完全一样。装配式住宅的装饰装修成本和安装成本与普通现浇住宅完全相同，因此，我们只需要将两者的土建成本进行比较即可。

假定在完成相同工程质量的前提下，以工程项目施工进度为分析研究对象，引入价值工程的方法分析比较装配式设计下PC外墙板与传统现浇设计下外墙的施工效用和成本差异。

本文依据该住宅小区图纸和投标文件等资料，对该项目装配式设计的建筑成本进行了大量的数据整理和核算，并对照图纸对其6#楼现浇设计下的成本进行计算，进而分别计算各自的成本系数。

2 PC外墙板实例分析

价值工程（Value Engineering）是以最低的总费用，可靠地实现产品或作业的必要功能，着重于功能分析的有组织的活动[3]。价值工程主要思想是通过对选定研究对象的功能及费用分析，提高对象的价值。这里的价值指的是反映获得效用与费用支出之间的比例，用数学比例式表达这三者的关系是：价值（Value）=功能（Function）/成本（Cost），简写为V=F/C。

为简化计算，本文拟采用04评分法对研究对象的功能进行评分，采用价值系数判别法进行价值工程的分析。价值系数接近于1或者等于1，说明研究对象的功能重要性或者效用水平与所花费成本的比重相适应，分析对象不是改进的对象；反之，价值系数偏离1很多，说明功能效用和成本费用不相匹配，存在很大的改进空间。

1）确定评价对象的功能系数：由工程项目经理部的项目经理、技术负责人、项目副经理、工长、材料员、施工员等6名管理人员按04评分法，分别对施工进度的功能（F1、F2）实施效果进行评分，汇总计算，确定功能指数。计算结果如表1所示。

2）确定评价对象的成本指数：为了简化计算过程，便于分析比较，我们将各功能对应的综合单价（元/m3）作为各评价对象的实际成本。各评价对象的成本及成本指数如表2所示。

3）确定价值指数：价值指数=功能指数/成本指数，计算结果如表3所示。

表1 功能指数计算表

表2 成本指数计算表

表3 价值指数计算表

从上表中可以看出：装配式PC外墙板在功能指数和成本指数的表现方面均显著大于现浇式外墙结构，而价值指数的表现则完全相反，V1小于1.00，V2则大于1.00。说明相比传统现浇式设计，尽管装配式设计PC外墙板在施工进度方面取得了显著的效果，同时也付出了较高的成本代价，致使施工项目总的价值效用偏低。显然，这种情况下装配式施工工艺获得的功能效用当前还无法匹配由此产生的施工成本，鉴于该项功能的持续提升已经十分有限，因此，我们把装配式设计下施工项目的成本优化控制、综合价值水平，作为价值工程的改进目标。

3 PC外墙板方案优化改进

3.1 施工工期的对比分析

在采用相同劳动力资源配置的前提下，通过分析上海某住宅标准层各施工工序间的逻辑关系和组织关系，分别编制了现浇设计和装配式设计2种模式下的施工进度计划表，分别如表4、表5所示。

表4 施工进度计划表（现浇设计）

表5 施工进度计划表（装配式设计）

从上表中可以看出：装配式住宅建筑土建施工工期每层比传统现浇住宅节约1 d，整个建筑的土建施工工期节省28 d，说明了装配式建筑具有施工工期短的特点。

进一步分析本工程，外墙全部采用装配式PC外墙板，外墙面装饰装修分项工程基本随主体同步完成，排除成品保护，同样节省了一部分装饰施工工期。

3.2 施工成本的分析

建筑安装工程成本包括构成建筑实体的材料费、人工费、机械设备费、管理费、措施费以及完善建筑功能的设备安装费用。建筑安装工程费用的构成如图1所示。

通过上述分析，装配式住宅建筑在土建和装饰施工工期方面均有节省，根据项目管理理论可知，施工进度和成本费用之间存在一般的负相关制约关系，也即是施工进度在降低成本方面的“溢出效应”。从工程造价的组成来看，工期的缩短，一方面降低了企业管理费，另一方面也节约了塔吊、施工升降机及混凝土泵送等机械费和钢管外脚手架的租赁费。

图1 建筑安装工程费用构成示意

如果把这部分额外“溢出”的费用综合折算扣减，再考虑到利用规模经济降低成本的优势，以装配式建筑PC构件的装配率为变量，研究改进分析对象的价值效用是十分可行的。

3.3 基于预制装配率的价值优化改进

装配率是指建筑单体范围内，预制构件混凝土方量占所使用的所有混凝土方量的比率。装配率指标反映建筑的工业化程度，装配率越高，工业化程度越高，装配式建筑的成本越低。

假设2种设计模式下的价值效用水平相等，即V1=V2，F1/C1=F2/C2，则有：

通过调查及查阅文献资料，了解到在一定范围内装配式建筑的成本随PC构件的装配率（假设为P）的提高而降低，大致呈现线性的负相关关系；假设这种线性关系的系数为ρ，经过分析和参考相关研究成果[4]，线性比例ρ基本位于区间[0.3～0.6]中，综合考虑本工程实例各方面因素，这里设定ρ=0.48。因此，修正后的PC预制外墙板的成本系数C`1=（1-ρP）C1，代入上述公式（1）中，即F1/F2=（1-ρP）C1/C2，则有：

将上文具体参数代入公式（2），求得P=54%，即在装配率P≥54%的条件下，装配式建筑的价值效用要高于传统现浇式建筑，施工项目的综合效益优势才能逐渐凸显。

4 结语

当前，无论从技术更新、经济效益，还是节能减排、环境效益来看，我国大力推广装配式建筑模式，推进建筑工业化发展都是十分必要的，各级地方政府也相继出台了一系列文件，采取了很多具体措施来支持这一产业的发展。

例如上海市就出台了包括规划奖励、资金补贴及墙材专项基金减免等各种形式的鼓励政策，其中资金补贴政策明确提出了“给予建筑节能专项扶持资金补贴，对符合要求的装配式住宅项目，预制装配率达15%及以上，每平方米补贴60元，预制装配率达25%及以上，每平方米补贴100元”的与装配率直接挂钩的资金补贴措施。同时，必须看到的是，政府仅仅靠单纯的直接政策补贴是远远不够的，唯有制定更为完善的相关法规、标准，关注整个房地产业上下游各相关方的不同利益诉求，培育构造全产业链的建筑工业化经营模式，最终发展孕育出足以产生规模经济优势的产业格局，装配式建筑产业才能大有作为。

但不能否认的是，我国装配式建筑行业目前仍处于摸索发展阶段，受技术、经济、规模等方面因素的限制，装配率较为低下（PC率仅为15%～20%）。目前装配式建筑普遍存在“快”而“不省”的局面，经过案例实践，仅建筑安装工程费用，增量就高达20%～50%[5]。

装配式建筑目前在西欧、北美、日本的应用已相当广泛，且装配率高，达到50%～75%，其成本也得到有效控制。从上述发达国家住宅产业化发展进程和经济社会效果来看，装配式建筑住宅成本控制将成为住宅产业发展的关键。

本文通过对比装配式建筑与传统现浇建筑的施工效果和成本差异，并引入价值工程的技术经济分析方法；对比研究了装配式建筑的价值效用水平，创造较高的功能效用的同时也带来了较高的成本费用，总体价值水平偏低；最后定量分析并提出了影响价值效用水平的预制装配率的阈值概念，满足这一装配率的装配式建筑无疑更具有比较优势。因而，弥补预制装配率的“短板”对于装配式建筑产业的发展具有重要意义[6-9]。