装配式混凝土结构的经济性及有关问题

点击:    日期:2019-5-27 16:59:51

PC装配式混凝土结构已成为我国推广装配式建筑的主要抓手,各级行业主管部门与有关单位都对PC给予了足够的关注。装配式混凝土结构的经济性及有关问题是影响行业发展的关键因素


PC的经济


目前我国PC主要在高层住宅与部分公共建筑中实施,已有工程实践表明其工程造价普遍高于现浇结构。


根据北京市《关于确认保障性住房实施住宅产业化增量成本的通知》(京建发〔2013〕138号),PC保障性住房的产业化增量成本参考值分别为436元/m2(高度60m以上,包括预制外墙)、409元/m2(高度60m以下,包括预制外墙)、115元/m2(高度60m以上,不包括预制外墙)。实际上北京市17年之前开工建设的PC保障性住房大部分仅楼板采用预制技术。


16年,我多次与上海的相关企业、同行交流,得到上海采用三明治夹心外墙PC住宅成本增量为500元/m2左右,采用非三明治普通PC外墙板为350元/m2左右。上海自2016年起已要求5000m2以上的公共建筑、居住建筑及2000m2以上的工业建筑、配套办公、研发等项目均要采用装配式建筑。上海高层住宅几乎100%实现PC的情况下(全国最严厉的政策),造价仍比现浇建筑有显著提高。


根据住房和城乡建设部发布的《装配式建筑工程消耗量定额(征求意见稿)》(正式稿2017年3月1日实施,暂未见到)的有关数据,选取上海、天津、武汉的已建现浇混凝土住宅,与PC住宅的结构造价进行对比。从图1、图2的小高层、高层住宅对比结果可见:预制构件用的越多(预制率越高),造价越高;虽然PC在人工费方面有优势,但主要原因在于将构件纳入材料费,未考虑构件生产企业人工;材料费(包括构件费用)提高是建安成本增加的主要原因;PC住宅比现浇住宅普遍增加300元/m2—500元/m2的数据是准确的。


图1 PC小高层住宅与现浇结构造价对比


图2 PC高层住宅与现浇结构造价对比


除了住宅之外,目前我国还建设了部分PC框架结构公共建筑,其结构造价同样高于现浇。由于公建建筑的荷载、柱网类别更多,本文未进行系统总结。


国内目前也有PC工程做到综合造价等同或优于现浇的报导,主要基于几方面:精装修与PC施工穿插节省工期,但实际上这并不是PC的优势,现浇同样可以实现;三明治墙板与构件质量好,提高PC全寿命周期价值,但这方面的研究普遍缺少数据支持,部分研究多为预设立场;部分工程为了体现造价优势进行了结构优化。


PC造价高的原因


综合分析我国PC发展的实际情况,个人认为PC造价高的主要原因如下:


材料用量多


PC剪力墙住宅采用三明治夹心墙板时,6cm外叶墙为现浇结构没有的附加部分,夹芯墙板连接件更是价格不菲。预制构件中由于吊装、施工定位与支撑等功能需要埋入现浇结构中没有的各类吊件、埋件,且这些“钢”的单价都远高于普通带肋钢筋。竖向钢筋采用套筒灌浆连接时,材料及施工、检测等费用同样不低。PC剪力墙设计地震力放大、结合面受力计算等,也会提高结构的配筋量。上期《桁架钢筋混凝土叠合板随想》一文中提到桁架钢筋叠合板的不合理应用,及相比现浇结构提高楼板厚度,也会增加造价。PC框架柱、框架梁由于装配施工需要,往往需要加大截面尺寸。


结构方案未充分发挥PC优势


目前国内的多高层PC剪力墙住宅均采用墙板预制、边缘构件现浇的构造方式,造成施工现场同时具有现浇、预制两种作业,施工组织复杂,工期效益不明显、质量控制难度大。国内已建的PC框架结构多为预制主梁、预制次梁、桁架钢筋叠合板组成楼盖,存在主次梁连接复杂,支撑工程量与现浇相当等问题。“像搭积木一样建房子”是PC的优势,也是行业的理想,目前整个PC行业距离这个理想目标还很远;无法发挥PC的优势并提高效率,自然无法降低造价。


预制构件价格高


工厂投资大而无法达到预计产能,造成构件价格居高不下。在北京、上海,常规的生产钢筋桁架板、预制墙板的预制工厂,典型的产量为每月4000m3、每年5万m3混凝土;需要250个左右操作工人;模具消耗量巨大,多为工程一次性消耗;墙板每m3混凝土人工费大概1000元左右,桁架钢筋叠合板每m3混凝土人工费大概600-700元左右;预制构件养护费用每m3混凝土100-200元。由于生产线投资大及人工成本高,预制构件的价格很难下降,一线城市叠合板、墙板的价格很难低于2000元/m3、3000元/m3,而现浇混凝土的单方综合价格远低于这个价格。


我国的现浇结构并不落后


PC的造价对比目标是现浇,了解PC为什么贵首先要了解我国的现浇结构。我国的劳动力价格目前仍处于相对较低水平,且泵送混凝土等现浇施工技术成熟,我国现浇混凝土结构建造技术国际上已处于先进水平,部分尖端技术已领先全球。同时,现浇剪力墙结构高层住宅的经济指标控制也处于先进水平(造价优势较大)。


现浇混凝土住宅在我国发展比较成熟,飘窗设计、外挂石材等常作为现浇住宅销售的亮点,预制住宅只能跟进并满足,这些都会增加构件生产与安装的难度与成本。在一线、二线城市,地价、房价都很高,每块土地的容积率与适合建造的房型各不相同,也造成PC住宅很难实现户型的标准化与构件的标准化。按我国目前的住宅建设需求,现浇混凝土结构更便于控制成本。


相比现浇结构,目前PC行业技术、产业发展与快速的建设需求存在矛盾,行业管理机制、管理水平也与发展规模不符,成本控制难度很大。


PC造价高引起的思考


虽然已有国家及地方的各类推广政策,但经济方面的劣势会直接影响PC推广应用。我个人的观点是,对于高层剪力墙住宅,目前的主流技术方案在结构造价上不高于现浇的难度很大,这也是目前PC住宅难以提高装配率的主要原因。


编制中的《装配式建筑评价标准》先后两次征求意见,对于装配式混凝土建筑的装配率要求,第一次征求意见提出最低30%的构件体积率要求,第二次征求意见提出最低50%的构件体积率要求但允许部分现浇折算为预制构件(竖向实心PC剪力墙的现浇部分和叠合楼板的后浇部分可折算为预制),实际上前者的30%按后者计算就是基本为50%上下。“换汤不换药”地提高装配率指标,说明《评价标准》编制组也认可装配率越高造价越高,更高的PC装配率并不适合目前的中国。


参与PC领域的研究与标准编制,对PC技术的发展与进步充满信心,见到国家推广装配式建筑的系列政策也感到深受鼓舞。但造价无优势,再结合强力政策,会给整个建筑行业(特别是开发商)及进入PC行业的投资者留下“PC就是不挣钱”的印象。此印象形成后,造成的不利影响就是大家失去了信心,就没想靠PC挣钱,也不关心技术进步与更新。带着这个印象,很多进入PC行业的企业都是为了“人有我有”的初步想法及廉价土地、拿到工程,结果是从工厂策划到最终运行,也没想过怎么挣钱,最终也就真是PC不挣钱。这样的复制、循环、发展,最终也会影响PC行业对人才的吸引及技术进步、可持续发展。这些都不是危言耸听,实际上近10年,出现在各种场合宣传、介绍PC技术与工程实践的,就是几十人的小群体,PC行业的人才与行业参与程度,目前还远远无法支撑国家确定的发展目标。由于缺少技术与创新支撑,在PC设计及深化行业,企业尚未享受到足够多的阳光与春风,“价格战”已不可避免。


高层PC剪力墙结构虽然造价低于现浇的难度极大,但在现有基础上降低造价还存在不少空间;对于低多层公共建筑、工业建筑及物流等专用建筑,通过技术进步实现优于现浇的机会还很大。随着社会与行业的发展,PC的经济性会不断变化,是否会朝好的方向,主要决定于行业的信心与发展的动力,人才与盈利的轮动是发展动力之一。