浅谈建筑工业化技术与经济性的关系
作者:总管理员   时间:2015-01-01 00:01:00  来源:未知   浏览 :139次

一、建筑工业化技术如何影响建筑的价格和价值关系

随着国家对住宅产业化的推动,深圳、沈阳、济南相继成为国家住宅产业化试点城市,30多个“国家住在产业化示范基地”建成,再加上全国3600万套保障性住房建设任务的压力,建筑工业化技术得到了重视,预制装配式混凝土结构建筑(简称PC建筑)不断增多。

但是,笔者通过对北京、沈阳、上海、深圳、南京、合肥、长沙等城市的走访调查发现:与传统施工方法相比,PC建筑普遍存在“快”而“不省”的局面,建安成本增量高达20~50%。在此前提下,一些地方政府出台了相应的扶持鼓励和补贴政策,但如果短期内PC建筑的经济性问题得不到解决,地方政府和企业后续参与及推进的积极性将大幅下降,建筑工业化将错过大量保障性住房建设的发展机遇期,建筑工业化的技术经济性亟待破解。

1、正确理解建筑造价与房屋价值的平衡关系

房屋建筑工程建设是投入有限的资源、通过建设活动形成房屋的使用价值,资源和人力的消耗构成了建筑的成本,因此建设过程中需要对“质量、进度、成本、安全”等目标进行控制,而这些目标之间存在相互制约和相互影响的关系,是矛盾的统一体。从所有制造行业的发展历史来看,唯有依靠技术进步形成“工业化”才能破解这些目标之间的矛盾。

建筑工业化也不例外。利用技术的进步和生产方式的变革,可以达到提高房屋质量、加快建设进度、降低造价成本、保证建筑安全的效果,从建筑的全生命周期来看提升了房屋的使用价值,同时具有降低资源消耗、减少环境污染、降低劳动强度的社会价值,这些在国外发达国家都已经得到了充分的印证,本文不再赘述。

从目前国内建筑工业化发展的情况来看,由于生产方式的变革打破了传统的建筑产业链,对设计、审批、生产、施工、验收等环节的运行形成了很大的冲击,加之相关法规、标准的不完善,行政管理与企业管理、各环节之间的配合能力欠缺,建筑工业化的优势不仅难以显现,建筑造价也大幅推高,严重影响了建筑的经济性。

我们进一步来分析工业化对房屋建筑造价和价值的几个关联因素的影响:

假定建筑造价由“原材料和机械成本(A价格)”和“劳动成本(B价格)”(B由人的活动构成)组成,获取的的建筑价值由“使用功能价值(C价值)”和“时间价值(D价值)”组成,传统的建筑生产方式可以形成一个公式“1A+1B=1C+1D”,类似于“1+1=2”的原理。

建筑工业化的目的和作用就是减少A、B价格的支出,增加C、D价值的收益。与传统施工方法相比,当然A价格不可能无限的减少,甚至会略高于传统施工,而B价格与生产施工的效率有关,按照同样的设计标准,C价值是基本固定的,D价值与建筑寿命和使用过程中维护成本有关,目前国内建筑工业化水平投入的价格是1.2A+1.2B,获取到的价值只相当于1.1C+1.1D,投入的加大已经反映在眼前工程造价的提高,而增加的价值需要一定的时间才可以证明并获得人们的认可。

随着国内建筑工业化技术的不断进步和发展,PC建筑的成本已经开始逐渐下降,必定达到以更少的投入获得更大的价值;即使在现阶段水平下,仍存在降低造价和提升价值的空间,用发展的眼光来看待短时的困局,不应由于造价的上升而影响建筑工业化的推进。

2、工业化技术手段对建筑经济性的影响

工业化的特点是通过大规模生产方式提高生产效率来减少人工和管理成本(B价格),采取标准化的流程提高成品合格率(C价值),利用先进技术手段减少物料消耗来降低原料成本(减少A价格,提高D价值),以达到“快、好、省”为目的;建筑工业化也是如此:在工厂生产“以空间的转换赢得时间”,能加快施工速度来达到“快”的目的,设计方法、生产条件、作业程序的标准化能有效保证构件质量的“好”,构件质量的提升不但节省了人工还可减少装饰材料的消耗,可达到“省”的目的,“快”和“好”还间接地带来了提高资金利用率的价值,毋庸置疑“建筑工业化技术”既是建筑技术进步的表现,也是提升建筑价值和降低工程造价的重要手段。

二、国内PC建筑的造价普遍偏高的原因分析

住宅产业化和建筑工业化的内容丰富,我国在基础性建材和建筑部品的生产上已经普遍实现工业化,例如水泥、商品混凝土、钢材以及门窗、瓷砖、洁具、橱柜、电器等,唯有建筑主体的施工生产仍以现浇方式为主;近几年来采用建筑工业化技术的PC建筑造价上升,都是主体结构的工业化所导致,这与国外建筑工业化的发展情况相悖,经过深入调查和研究发现,主要是经验不足并存在以下因素影响:

1、产业链上下游分裂对建筑造价的影响

我国建筑设计、构件生产、施工安装的企业相互独立,即使大型集团同时拥有多个业务板块也多是独立法人,相互之间的配合不但丧失了效率,重复缴税和不同的税率推高了建筑造价。例如传统施工每立方钢筋混凝土的价格为1000元/m3左右,预制构件价格为3000元/m3左右,多交的增值税高达300元以上,按照每平米建筑使用0.4m3构件估算,建安成本增加在120元/m2,因此建筑工业化发展必须串联起上下游的业务板块,提高效率降低成本,形成全产业链的建筑工业化经营模式。目前,宇辉集团、远大住工、西伟德宝业、山东万斯达集团、中南建设集团等企业同时具备设计、生产、施工能力,国内税制“营改增”等,都为发挥建筑工业化整体的经济性优势创造条件。

2、结构形式选择不当对建筑造价的影响

用建筑工业化技术来建设住宅,要获得良好的经济性,合理选择结构形式是必要条件。从国内示范试点工程的案例来看,不同结构形式的经济性差异很大,例如沈阳万科春河里项目采用日本鹿岛的结构体系,比传统建筑造价几近翻倍,上海市用装配式框架结构建设的实验楼和试点工程,比传统方法增加造价30~50%,而北京万科、宇辉集团、中南建设、西伟德宝业等采用预制装配式剪力墙结构建设的试点项目,建筑增量成本都可以控制在10~20%。产生如此大的差异是因为:中国的高层住宅普遍是剪力墙结构,而装配式框架结构对中国式的住宅适应性不好,装配式的剪力墙既是结构同时也起到围护分隔作用,而框架结构的墙体只起围护作用,并需要结构框架来背负,等于增加了A价格的成本,因此采用装配式框架来建设小开间的住宅造价较高是必然的结果。

3、技术路线变化对建筑造价的影响

结构形式和工法构成结构体系,即使是同样的结构形式,如果采用不同技术路线,也会产生很大的经济性差异。建筑设计时选定结构形式,等于基本确定了“原材料和机械成本(A价格)”,不同的技术路线和工法对“劳动成本(B价格)”起决定作用,并同时影响A价格的成本。例如同样是“装配式框架+外墙挂板”的结构,如果采用先主体施工后安装挂板的“日本工法”,大量增加填缝密封胶材料和人工,同时增加了“A价格”和“B价格”;深圳万科采用先安装墙板后浇筑结构的“香港工法”,降低了施工难度并节约材料和人工,两种工法的差别还体现在对预制构件生产成本(包含在A价格)的影响非常巨大,因此不同的工法造价成本不同

4.不熟悉新技术、新材料、新工法对建筑造价的影响

新技术和新产品的应用对于提升建筑价值、节约建设造价起着关键的作用。在众多的工业化建筑的案例中,很多来自国外的新材料成本较高(A价格),对新技术和新工艺了解,部分丧失了效率(B价格),而且没有形成较好的房屋性能(没有提高C、D价值)。例如在上海试点工程中,采用的是外墙内保温技术,不但节能效果不好,还减少了室内净面积(降低C价值),如果采用夹心三明治保温外墙技术,就能够有效断绝冷热桥提高建筑的节能性,并使保温与建筑同寿命,在提升建筑品质(增加C价值)的同时降低了后期的维护成本(增加了D价值);采用日本工法在构件之间形成了大量的宏观缝隙,需要填缝材料修补(增加A、B成本),填缝材料老化后会加大渗漏的风险,将提高后期维护成本(降低了C、D价值),如果采用香港工法并结合露骨料混凝土技术,使新旧混凝土连接成整体就可以大大降低施工成本(减少B价格)。

我国的建筑工业化存在历史的断档,在重新起步发展的初级阶段,有很多的技术手段等待人们去重新认识,也还有许多问题等待我们进行技术创新。

三、如何进行研究创新才能形成高性价比的建筑工业化技术?

结合以上因素不难看出,除了研究技术本身,更重要的是研究对技术的合理应用才是提高建筑经济性的途径,需要注意以下几点:

首先要研究现有技术,在充分认识其特点及适用性的基础上形成的技术方能为我所用。任何先进的技术手段都有局限性,国外技术的先进性也是体现在其国情基础之上,由于各种基础条件的差异,生搬硬套而造成适应性不足将注定失败。例如发达国家的人力成本高于材料成本,已经发展到追求高预制率的阶段,而我国劳动力价格还相对偏低,原材料的增加对造价影响敏感,因此提高装配化率的意义要大于提高预制率。同时对国外技术要加以灵活运用,例如日本、台湾的装配式框架结构技术虽不符合我国住宅特点,但可以取其优点用于写字楼、酒店的建设,发挥其经济性。

其次应该从我国建筑特点出发研究合理的工法以提高技术经济性。例如按照日本工法在外墙安装时采用4根斜撑和两个调节器,与会学习香港工法采用2根斜撑,安装省时省力省成本50%,现代营造和快而居经过深入研究后,利用“三点决定一个平面”的原理使用1根斜撑和2只角码,进一步提高安装效率并减少斜撑费用(同时减少A、B价格),技术上超越了国外水平。

再次应该研究以往国内建筑工业化的技术,从历史中学习继承发扬优点,并进行再创新,既不能因循守旧,也不宜盲目媚外。国内上世纪80年代“土洋结合”的装配式大板住宅并非一无是处,特别是在经济性方面已经有一定的优势,只是因为当时经济水平、装备水平、基础性材料不足导致性能不能满足市场要求才没落下去,应该选择性地吸收其优点,对不足之处进行改良以适应当前的需要。传统构件生产普遍采用在模板上钻洞,用普通标准螺栓固定边摸的方法,不但安装速度慢,而且模板很快就报废,如果采用粗牙螺栓则模板安装速度可以提高3倍(减少B价格),即使沾上水泥也不容易损坏,采用磁性装置固定边模则可以使模台延长寿命5倍以上(减少A价格)。

建筑是一门综合应用学科,大到总体的方案,小到操作人员的某个动作,都可能对质量、效率、成本起到关键性的作用。我国建筑业的工业化道路还很漫长,可以向其它行业学习借鉴、吸取营养。

四、如何正确应用建筑工业化技术手段提升PC建筑的经济性?

建筑工业化与传统施工的区别在于“技术前移、管理前移”,项目策划时就决定了经济性结果,因此,建筑的技术经济性是由技术所决定的,而不能简单地用经济决策技术,需要用全局思维来掌控设计、生产、安装之间的关系。设计阶段必须清楚不同的技术方案对模具投入、生产效率、运输方式、安装速度、质量保证的影响,与构件厂家、施工单位密切配合,在结构体系、技术路线方面对方案进行合理优化方能获得良好的经济性,方法不当只会适得其反。主要应考虑以下技术手段:

1、对建筑方案和结构体系进行优化,提高预制构件的重复率和装配化率,采取适当的预制率,合理拆解和设计构件,提高生产效率、降低施工难度。由于工厂设备和模具投入巨大,具有“规模出效益”的特点,从设计上提高构件重复率和装配化率可以降低构件成本并减少现场施工的措施费用(减少A、B价格),构件平板化、简单化有利于提高生产效率(减少B价格),预制率过高有可能导致安装成本及辅料成本过高(增加A、B价格)。

2、合理选取预制范围和技术方案,可以提升房屋品质、降低工程造价。主要应遵循如下原则:

1)能够提高房屋性能和质量,有利于提高建筑价值(C、D价值)的原则。对于一些现场施工难度较大,预制生产有优势的构件应该转移到工厂生产,例如飘窗、转角外墙等异形构件,现场支模困难,装饰质量不好保证,可以将多道工序在工厂集成生产。

2)能够综合降低物料和人工消耗,降低直接成本(A、B)的原则。将现场施工废时、废工、废料的工作集中起来,转移到工厂能够降低现场施工措施费用,并减少抹灰和装饰的费用,减少施工成本、降低物料消耗。

3)能够减少措施费用(减少A、B价格),加快施工进度,有利于发挥资金利用效率的原则(提高D价值)

建筑工业化技术优势以预制技术、大模板技术、免模板和免拆模技术为主。装配化率的提高有利于发挥机械化施工的优势,降低现场施工难度,是节省施工费用的重要手段;传统现浇方式在水平承重构件施工时没有作业面宜采用预制的方式,外墙构件的预制不但提升建筑质量还能够取消外脚手架,高层建筑的楼梯阳台构件可以采用全预制,现场施工难度大且重复率高的构件应该预制,装配化施工对提高施工效率、降低措施成本有明显作用。

但同时要认识到除了预制技术外,大模板技术和免模板技术也是一种发展方向,现阶段如果预制率过高,将造成处理构件之间缝隙连接的人工费增高,而且我国由于抗震要求对房屋整体性的要求,即将发布的《装配式混凝土结构技术规程》是以预制与现浇相结合为主的技术路线,在设计阶段应合理确定预制范围,不可“为预制而预制”盲目追求预制率,也不可“有条件而不预制”。

4)能够保证施工安全、减少排放,有利于文明施工和环境保护的原则,可以带来巨大的社会价值。对于主体的梁板柱结构、内外墙体等工序,用传统现浇施工往往“跑冒滴漏”严重,浪费了原材料还容易产生垃圾、废水、扬尘和噪音等污染,宜转移到工厂生产。

3、适当运用“四新”技术,对于提升建筑品质、增加使用价值、降低建设成本方面具有重要的意义。我国传统的建筑技术水平已经不能适应当前经济发展的需要,必须利用“四新”技术为建筑工业化发展做支撑,才能为建筑业“转方式、调结构”创造有利条件。一些建筑工业化的新技术亟待在国内推广,必将破解工业化建筑的经济性难题。

1)预制预应力和空心技术是综合的节材技术(减少A、B价格)。预应力和空心技术是充分发挥高强度钢筋和混凝土材料强度,降低材料消耗的重要技术,一般建筑预应力钢筋强度为1570MPa和1860MPa,与现浇板400MPa强度的钢筋相比可节省钢材50%以上,并减少脚手架和模板80%以上。

2)预制夹心三明治外墙可提高保温层寿命(提高C价值),结合表面装饰一体化技术,可节省装饰材料费用和后期维护成本。其中Thermomass的GFRP断桥保温连接器和造型硅胶模具是关键材料。夹心三明治解决了保温材料防火和耐久性问题,构件装饰一体化技术节省了外墙装饰材料成本(提高D价值),杜绝了瓷砖脱落的风险,在建筑的全生命周期内可节约成本200元/平米。

3)用性价比较高的国产材料替代进口材料可节约一部分造价。预制剪力墙和预制柱需采用灌浆套筒、外墙防水使用的耐候密封胶、装饰一体化技术专用的造型硅胶模具等,这些产品长期被国外市场垄断价格高昂,国产材料已经在使用效果和经济性上具有相当的优势,每平米建筑面积节省可造价100元以上。

由于国内建筑工业化规模化的发展,在政策、标准、技术、管理和产业链方面将日臻完善,只要正确理解技术与价格和价值的关系,做到技术适当、应用得法,在提升建筑品质、加快建设进度的同时,造价成本也必将不断下降。一些具备全产业链条件的建筑工业化企业经过了数年的磨练,按照目前的技术水平,已经在按照传统的建筑造价水平承接工程,挑战保障房建设任务,凸显出建筑工业化的技术经济性优势,未来3~5年内,其市场竞争力将得到进一步放大,即将引起建筑行业的一场巨大革命。