装配式混凝土建筑增量成本分析与研究

李倩

[摘  要]：由于我国装配式建筑起步晚，仍处于初级阶段。与传统现浇建筑相比其造价一直较高，其增量成本一直是其发展的制约因素。文章将对装配式建筑增量成本问题进行分析与研究。主要是通过装配式混凝土建筑与传统现浇建筑设计、生产、运输、施工4个建设阶段的成本构成进行对比，找出装配式混凝土建筑相较于传统现浇建筑的增量成本，并结合具体数据，进一步进行成本分析，以期为装配式建筑的成本控制研究提供一定的依据。

[关键词]：装配式建筑; 增量成本; 建设阶段; 成本分析

TU723.3A

建筑业是国民经济的支柱产业，对我国经济发展意义重大，但是随着建筑业不断地发展，环境污染、能源损耗等问题的出现让人们开始对建筑业未来的发展产生了更多的思考。由于装配式建筑具有绿色环保、建设工期短、质量易于保证等特点，我国近年来开始大力发展装配式建筑。面对一种全新的建造模式。国内外学者对装配式建筑成本展开了大量的研究。

国内外学者主要在装配式建筑与传统现浇建筑成本对比、各阶段成本构成等方面进行了研究。Chen等[1]通过一定的数据对比分析与研究，得出了装配式建筑在制作工艺时所需要花费的成本比传统的现浇建筑制作工艺时所需花费的高10%～20%。Ara等[2]表明，在环保性方面，装配式建筑与其他传统的现浇建筑相比，能够很好地降低其在修建工程中所带来的垃圾及相应原材料的浪费。Tam[3-4]研究运输阶段对整个装配式建筑修建过程进度的具体影响。结果表明装配率越高，对供应商预制构件的需求量越大时更应提前对装配预制构件的生产、运输阶段做好提前规划，包括预制工厂的选择、预制构件实际需求量的确定、运输路线的规划等。Arashpour等[5]在装配式建筑各阶段进行数据的收集和实验的模拟后发现致使装配式建筑造价较高的主要原因是预制构件的生产产生的费用、运输过程产生的运输成本、安装部分产生的人工费和机械费这3个部分的成本较高。申金山等[6]基于一定的数据下对装配式建筑各阶段即对设计-生产-运输-安装阶段的成本构成进行分析与研究，后将成本管理精益化融入其中，以此总结出各阶段能使成本减少的精益管理举措。孙磊等[7]从装配式建筑生产阶段出发，分析预制构件在生产过程中影响成本控制的相关问题进而提出装配式建筑预制构件生产过程中的成本控制措施。李丽红等[8]把整个装配式建筑的施工过程和传统现浇建筑的施工过程中产生的费用进行了对比，结合某一实际房屋或小区在造价上的具体情况，分析了其中造价存在着差异的原因，并针对我国装配式建筑造价一直居高不下的原因提出建议。童赞文[9]通过国内外一些案例，将装配式建筑与现浇施工的整个建设阶段进行对比，最终得出了装配式建筑项目的质量要高于传统现浇建筑。毛宁宁等[10]通过对于装配式建筑和传统的现浇建筑之间的比较研究，找出二者的不同点，并进一步分析了其产生差异的原因，最后提出了相关的建议。除此之外，国外学者更注重装配式建筑可持续方面的研究。

总的来说，与国外装配式建筑建造成本低于传统现浇建筑成本，而我国目前装配式建筑成本高于传统现浇建筑，即存在着较高的成本增量。国内很多学者通过装配式建筑与传统现浇建筑对比进行了成本差异的分析，找出了全过程的增量成本，但是对每个阶段增量成本的具体构成研究较少。本文将在此基础上对装配式建筑各阶段增量成本的具体构成进行分析，为后续装配式建筑成本控制提供一定的依据。

1 装配式建筑各阶段增量成本分析

1.1 设计阶段增量成本分析

1.1.1 设计流程

根据我国装配式建筑的发展现状，我国装配式建筑设计阶段的成本在其全生命周期中占比虽然并不多，总体不超过2%，但是对后续各阶段的成本影响巨大，影响程度超过70%[11]。相较于传统现浇建筑，装配式建筑主要是多了技术策划和构件深化设计2个环节，如图1所示。

1.1.2 成本构成

根据上图分析装配式建筑设计阶段的成本，具体分析相较于传统现浇建筑多出来的两个环节，并据此找出装配式建筑相较于传统现浇建筑的增量成本。

技术策划阶段主要是对后续各个环节即规划设计、构件生产和施工建造进行统筹规划，将建筑、结构以及装配式构件的生产与安装等过程密切结合起来协调工作，并将设计贯穿于装配式建筑建造全过程。构件的深化设计是首先由设计单位对主体结构进行拆分，然后与生产商配合完成PC构件的生产加工图，其中还包括装配率等的计算，该设计环节的成本主要与预制构件的种类和复杂性相关。所以据此对比分析PC构件装配式建筑与传统现浇建筑的成本构成如表1所示（打“”表示存在该成本，打“×”表示不存在该成本，下同）。

从上述成本对比情况分析主要差异来源，根據装配式建筑的建造方式与特点来看，主要是因为装配式建筑设计阶段的技术策划和构件深化设计需要通过技术和其他方面的工作使设计阶段的一些流程更加精细，得到的设计成果模数化比例增加，同时加强与后续各阶段的配合，进而促进成本更加精确，这些都对设计人员、相应技术手段以及最后的设计成果等有更高的要求。

1.1.3 装配式建筑设计阶段增量成本

从表1的分析来看，装配式建筑相对于传统现浇建筑的主要增量成本包括：PC设计咨询费、人工管理费、预制构件拆分设计、模具设计、详图设计、装配施工设计和预制率经济性测算等部分。例如人工管理费的增加主要是为了加强设计人员的相关筛选、培训等工作以使得设计人员在进行构件深化设计，特别是构件的拆分设计等工作时具有协同思想，充分考虑到后续运输、施工等阶段工作的实际情况，减少后期设计变更导致的成本增加和施工困难。所以设计阶段多方面的因素使得我国装配式建筑成本相较于传统现浇建筑成本增加。据测算装配式建筑设计阶段与传统现浇技术模式下的成本进行比对后，可大致估算出：设计费用成本增量在15～20元/m2[13]。

1.2 生产阶段增量成本分析

建筑构件结构的不同是传统现浇建筑和装配式建筑成本产生差异的主要原因之一。据测算[13]，装配式建筑成本增量的最大组成来自于构件费用，所以对该阶段成本的分析与控制对降低装配式建筑的造价有着十分深远的影响。

1.2.1 成本构成

装配式建筑相比于传统现浇建筑，需要提前在预制工厂生产出相应数量的预制构件，然后再将这些预制构件运输至施工场地。所以装配式建筑生产阶段的所有费用都属于该阶段的增量成本。根据大量文献收集和案例分析，生产阶段的具体成本构成如表2所示，并对其进行来源分析，以便更准确的了解装配式建筑生产阶段的主要增量成本。

1.2.2 装配式建筑生产阶段增量成本

根据上述表格分析，可以看出，除了基础的人工费、材料费外，模具费、预埋件设置费和存放管理费是主要的增量成本。这部分成本主要是由于装配式建筑建造方式所决定的，生产预制构件后运输至施工场地前需要一定的存放管理费。其次是为了后续安装工作的方便，提前做好预埋件等的设置十分必要。

1.2.3 数据分析

预制构件费用是装配式建筑增量成本的最大组成部分，所以控制好装配式建筑生产阶段的费用花费极其重要。装配式建筑前期方案中的预制率、建筑结构形式等都对生产阶段预制构件的生产产生一定的影响，例如预制率越高，预制构件种类越多，增量成本越高。本文参考住建部公布的部分装配式建筑实例及大量研究文献案例数据，对装配式建筑预制率与增量成本间的关系进行总结，如表3所示。

总体来看，预制率越高，装配式建筑生产成本越高，其成本增量就越多。但是由表3项目2和项目3对比来看，相同预制率下，出现了更高层数的装配式建筑住宅成本增量几乎为低层数的一半。具体分析出现该情况的原因发现，预制构件生产过程中的规模化生产有效降低了该阶段的增量成本。实行规模化生产后，装配式建筑分摊成本降低，有效降低了间接生产成本。其次是规模化生产提高了该阶段模具的重复使用率、生产线的使用效率等，有效降低了直接生产成本。

所以可见，通过一些有效的方法控制生产阶段的过程成本对成本增量的降低十分重要，会极大的减少装配式建筑的建造成本。

1.3 运输阶段增量成本分析

在运输阶段预制构件的运输比传统现浇建筑的运输更加麻烦复杂，相比于传统现浇建筑对原材料运输的简单运输，预制构件具有形状不规则、规模大等特点，运输起来更加不方便，因此运输成本也更高。

1.3.1 成本构成

对装配式建筑运输阶段的主要工作内容进行分析，对比得出装配式建筑与传统现浇建筑在运输阶段的成本构成如表4所示，并对此进行差异来源分析。

1.3.2 装配式建筑运输阶段增量成本

根据表4分析，可以看出，装配式建筑更高比例的运输費用和二次搬运费是运输阶段主要的增量成本。主要原因是装配式建筑建造方式决定的，预制构件在工厂生产后需要运输至施工场地，并且施工场地前期安排的复杂性也会影响到后续运输阶段是否需要二次搬运，这些都会影响到装配式建筑运输阶段的相应成本。

1.3.3 数据分析

预制构件的运输在装配式建筑的全生命周期中同样占领着很重要的地位，如果在运输过程中出现了问题，不仅会使构件本身遭到损害同时还会使得整个建设周期变长从而使成本增加。因为部分预制构件体型大等特点所以对运输工具等也有一定的要求，同时也增大了运输的难度。所以一定要提前规划好运输路线和运输方案等，保证好后续安装施工等阶段的衔接工作。根据部分相关资料，运输距离在60 km以内时构件的运输成本在110～200元/m3[13-14]，占构件总销售价格的3.87%～8.40%[15]。

同时根据大量的文献研究，运输距离的远近、运输车辆的载重量和运输路径的可行性都对运输成本有一定的影响[14]。此外，运输过程中大型复杂预制构件的装卸方式、运输路段的交通等容易忽视的部分因素也会对运输成本产生影响[18]，所以提前进行合理规划，有一个完善的运输方案能将预制构件的运输与前期的生产阶段和后期的施工阶段顺利衔接，避免二次搬运带来的工期延误和成本损失，有利于该阶段装配式建筑成本的控制。

1.4 施工阶段

1.4.1 成本构成

装配式建筑与传统现浇建筑在施工阶段的工作内容存在着很大的差异，装配式建筑施工阶段主要是将运输到施工现场的预制构件进行安装，相比之下现浇作业量大大减少。由于装配式建筑的安装过程工序复杂且吊装等机械需求量巨大，所以关于此阶段装配式建筑的主要成本增量来自于预制构件的安装过程，该阶段具体成本构成如表5所示，比与传统现浇建筑进行一定的对比分析。

1.4.2 装配式建筑施工阶段增量成本

根据表5分析，可以看出，装配式建筑在施工阶段人工费、材料费以及企业管理费相对于传统现浇建筑少，但是机械费用相对较高。主要原因是装配式建筑构件大部分已经在生产阶段生产，对施工作业人工以及材料的耗费都大大减少，主要是安装以及少部分现浇工作。据测算装配式建筑施工阶段与传统现浇技术模式下的成本进行比对后，可大致估算出：施工措施费用成本增量在35～50元/m2 [11]。

1.4.3 数据分析

装配式建筑施工阶段主要工作任务和难点就是预制构件的安装工作，且主要的增量成本也在于此，相比于传统现浇建筑的施工来说，装配式建筑的施工在塔吊机械等方面有着更高的要求，其塔机需要更大的承重量，这也直接导致了更高的养护费用和电费等。以我国重庆市的塔吊租赁费用为例，传统现浇建筑多使用QTZ80系列的塔式起重机，重庆市目前其租赁价格为500～600元/d，则每月为1.5万～1.8万元，而装配式建筑大多使用TC6513系列的塔式起重机，重庆市目前其租赁价格约为1 000～1 300元/d，则每月需要3万～3.9万元，如果有更高的塔吊方面的需求，需要用到类似于TC7020系列的塔式起重机，则需要更高的成本，重庆市目前其租赁价格约为1 800～2 000元/月，则一个月需要花费5.4万～6万，可以估算如果某装配式建筑工程工期超过1年，其TC6513系列塔式起重机的使用费用比QTZ80系列的成本高至少约为18万元。由此可见，施工阶段装配式建筑的机械费相比于传统现浇建筑要高很多，所以如果装配式建筑想要控制这部分增量成本则后续对塔机机型的选择与塔机吊装的施工方式都需要有更加完备的方案分析。

2 小结与建议

本文首先通过大量文献研究和数据分析，对比装配式混凝土建筑与传统现浇建筑在设计-生产-运输-施工4个建设阶段的成本构成情况，分析出各阶段装配式混凝土建筑的增量成本。主要有结论：装配式混凝土建筑设计阶段的增量成本主要来源于构件深化设计的费用，运输阶段中预制构件的运输包括水平运输费用和二次搬运费都是极大的增量成本构成，施工阶段中需要特别注意的增量成本为预制构件安装过程中所产生的各项成本例如吊装过程中增加的机械设备费和人工费。最重要的是，整个生产阶段都属于装配式混凝土建筑的增量成本，所以预制构件生产过程中的每一部分费用都需要合理控制。

总的来说，为了更好地控制装配式建筑的建造成本，需要通过管控各个阶段的增量成本从而降低总造价。例如设计阶段最需要降低的是构件深化设计所产生的各种费用，为了更好地实现配合一体化，将BIM技术等信息化技术融入也是改进的一个新思路。构件生产阶段，除了加强专业化技术工人的培养之外，注重全产业链的管理十分重要，形成规模化、集成化的生产线更有利于降低生产成本。运输阶段，制定合理的构件运输方案，采取更有效的措施减少构件损坏等十分重要。施工阶段中构件的安装部分是最需要管控的，除了需要前期制定好相关的吊装方案等，施工过程中的现场管理也必不可少。除了上述提到的较为主观性的各项管控措施和建议，还有国家需要加强装配式建筑标准化的推进，装配式建筑缺乏标准化指导方针和行业标准也是影响装配式建筑成本控制的一大阻碍。因此，装配式建筑总造价的控制需要每个阶段、每个参与方共同加强配合和沟通交流，共同管控好每个阶段的增量成本。

参考文献

[1] Ying Chen，Gül E. Okudan，David R. Riley. Sustainable performance criteria for construction method selection in concrete buildings[J]. Automation in Construction，2010，19（2）：235-244.

[2] Begum Rawshan Ara，Satari Siti Khadijah，Pereira Joy Jacqueline. Waste Generation and Recycling： Comparison of Conventional and Industrialized Building Systems[J]. American Journal of Environmental Sciences，2010，6（4）： 383-388.

[3] Tam V W Y，Tam C M，Ng W C Y.An Examination on the Practice of AdoptingPrefabrication for Construction Projects[J].International Journal of ConstructionManagement，2007，7（2）：53-64.

[4] Tam V W Y，Tam C M，Zeng S X，et al.Towards adoption of prefabrication inconstruction[J].Building and Environment，2007，42（10）：3642-3654.

[5] Mehrdad Arashpour，Ron Wakefield，Nick Blismas，James Minas. Optimization of process integration and multi-skilled resource utilization in off-site construction[J]. Automation in Construction，2015，50.

[6] 申金山，華元璞，袁鸣.装配式建筑精益成本管理研究[J].建筑经济，2019（3）：45-49.

[7] 孙磊，刘雅雅.装配式建筑预制混凝土构件生产成本控制的研究[J].北方建筑， 2019， 4（2）：79-81.

[8] 李丽红，耿博慧，齐宝库，等.装配式建筑工程与现浇建筑工程成本对比与实证研究[J].建筑经济，2013（9）：102-105.

[9] 童赞文.关于住宅产业化在解决住宅质量问题中的应用研究[D].广州：华南理工大学，2014.

[10] 毛宁宁，蔡彬清.装配式混凝土建筑成本控制分析[J].福建工程学院学报，2017，15（4）：399-403.

[11] 忽永锋.EPC模式下PC结构装配式建筑成本控制研究[D].杭州：浙江大学，2020.

[12] 赵艳丽，张春生，刘一帆.装配式建筑成本链构成及优化方向研究——基于房地产企业视角[J].建筑经济，2020，41（11）：57-62.

[13] 邹迎辉.EPC模式下装配式建筑成本控制研究[J].建筑经济，2020，41（11）：47-51.

[14] 周凤群.EPC总承包模式下装配式建筑的成本效益分析[D].成都：西华大学，2020.

[15] 王广明，武振.装配式混凝土建筑增量成本分析及对策研究[J].建筑经济，2017，38（1）：15-21.

[16] 朱海，廖显东，陈新喜，等.大型预制构件无损运输措施[J].施工技术，2018，47（10）：16-19.

[17] 许志权.装配式建筑全产业链成本管理研究[J].建筑经济，2021，42（2）：81-85.

[18] 杨虎林，周东明，陆子雨.基于供需平衡的装配式PC构件运输成本优化[J].建筑施工，2021，43（2）：306-309+313.