装配式住宅与传统现浇结构经济性分析研究 土木工程专业.docx

装配式住宅与传统现浇结构经济性分析 摘要 装配式住宅可以克服传统住宅建设周期长、生产效率低、工程质量安全低等弊端，是一种环保、节能、高效的生产方式。但其同时也存在着生产成本高、预制率低等一系列发展瓶颈，致使其在我国的应用并不多。系统地对装配式建筑展开研究与分析不仅有助于我国装配式建筑的健康有序发展，而且有助于加快建筑业在我国的工业化进程。本论文以可持续发展理论为基础，以装配式建筑与传统现浇建筑的区别为出发点，从多各个方面分析影响装配式建筑的经济性影响，为探究实现装配式建筑的发展提供建议和支持。 关键词：装配式住宅；传统现浇建筑；经济性影响 目 录 摘要 1 一、绪论部分 4 （一）研究背景 4 （二）目的意义 4 （三）国内外研究现状 4 1.国外研究现状 4 2.国内研究现状 5 （四）研究方法 6 二、装配式住宅的概述 6 （一）住宅产业化建筑体系 6 1.轻钢结构 6 2.预制混凝土结构 6 （二）制装配式住宅与传统住宅性能比较 7 1.增量成本的计算 7 2.直接经济效益分析 8 三、装配式住宅存在的问题 9 （一）缺乏统一的规范 9 （二）缺乏技术性人才 10 （三）施工程序规范的缺失 10 四、影响经济性的主要因素 10 （一）规模效应 10 （二）新技术、新材料 11 （三）精益化管理 11 （四）其他办法 12 结论 13 参考文献 14 一、绪论部分 （一）研究背景 在我国，作为粗放型的传统住宅建筑方式有很多弊端，比如生产效率低下、工程质量差、安全隐患多、建设周期长、建筑业科技含量较低、环保效益差和建筑能耗较高等一系列问题。而如今大热的住宅产业化的建造方式是与之相对的集约型建筑方式，其将建筑的外墙、楼梯、阳台板等构件在工厂预制完成后，运输到施工现场就地装配组装完成房屋的建造。从住宅产业化一词进入我国以来，就受到多位专家和学者的好评，万科集团总裁王石指出，就目前发达国家的住宅产业化实践来看，产业化住宅是今后建筑业的大势所向。根据国家颁布的《2011—2015年建筑业、勘察设计咨询业技术发展纲要》文件，清楚地表明了“建筑构配件安装化、推进结构预制装配化，一步一步地加大建筑工业化、住宅产业化的比重……”这个重要任务和目标。然而统计资料显示，我国建筑业的工业化比重却不到10%，这说明装配式建筑虽然具备传统现浇建筑无可比拟的优点，但在实践过程中却遇到了各种瓶颈。目前很多研究学者主要针对制约装配式建筑发展的成本因素展开研究，却对装配式建筑在资源、经济、社会、环境等各个角度的综合探索有所缺乏。如何科学客观全面地开展装配式建筑的研究，分析制约我国装配式建筑发展的因素，建立一套完整的装配式建筑的可持续发展评价体系，总结对应的改进策略，这对促进装配式建筑在我国的发展意义重大。 （二）目的意义 从综合效益来看，不仅具有工业化的特点，而且具有绿色建筑的特点。装配式建筑能有效地利用能源资源，提高生产力，对周围环境影响小，是未来建筑业发展的方向。本文希望能够从装配式建筑与传统建筑的比较中，找出制约其发展的影响因素，并提出相应的行之有效的对策，推动我国装配式建筑的可持续发展。 （三）国内外研究现状 1.国外研究现状 从国外来看，国际上装配式住宅发展较好、比较有特点的国家主要是日本、美国、法国、瑞典和丹麦。 日本是最早提出“住宅产业化”概念的国家，并且住宅产业化的发展也比较快，在保证住宅产业化的质量和功能的同时，设立了工业化住宅质量管理优良工厂认定制度以及工业化住宅性能认定制度。 美国的住宅产业化综合实力很强，住宅构件和部品的商品化、集成化的程度很高，各种施工机械、设备、仪器等的租赁业也很发达，而且注重于住宅的个性化、多样化。法国是世界上推行建筑工业化最早的国家之一，很早就推行构件生产与施工分离的原则，发展面向全行业的通用构配件的商品生产。 瑞典的民间企业开发了大型板的工业化体系，以后大力发展以通用部件为基础的通用体系。目前瑞典的新建住宅中，采用通用部件的住宅占80%以上。 丹麦是世界上第一个将模数法制化的国家，国际标准化组织的ISO模数协调标准就是以丹麦标准为蓝本的。这些国家都有值得学习借鉴的经验。 JohnG.Colby写了《发展中国家工业化的低造价住房：机遇和问题》一书，Alec.Sacks写了《生命周期成本分析：一个林肯湖上的案例研究》，认为长期可持续路线在全寿命周期的角度比其他同类系统好，提倡适合长期可持续路线的住宅产业化。 2.国内研究现状 从国内来看，在目前，我国住宅产业化还在摸索阶段，对住宅产业化的研究还大多停留在现状与问题、制约因素上。 国家的政策与群众的消费认知上，如赵兴祥（2008）认为是人们对住宅产业化的认识程度不够，潘璐（2008）认为是政策的力度不强且激励较少，刘群星（2010）指出经济政策的支持对促进住宅产业化有重要的作用。 有在住宅产业化的技术体系上下功夫的。聂梅（2009）生认为住宅产业化的标准化追着规划设计跑，其技术研发与推广受到制约。刘志峰（2011）认为技术研发针对单项构件，缺乏成套的技术和集成化的管理。董良峰（2012）认为住宅产业化的模数体系不健全，部品与住宅产业化不能很好地适应。 也有在住宅产业化的装配式住宅的成本上做文章的人，不过凤毛麟角，如王刚（2010）认为住宅产业化比传统住宅的造价要高，并认为随着人工工资的上涨和规模经济的形成，装配式住宅的造价会降低。金毅程（2012）认为当前我国装配式住宅还不成规模，且构件和装配造价高。闫红缨（2013）则认为装配式住宅的直接造价比传统住宅低。周玲珑（2013）则通过全寿命周期的角度。彭虎，雷少华，裴跃峰（2015）凝土装配式住宅,由于政策导向及各项优点被大规模推广,迎来了可以健康发展的新机遇,装配式建筑将成为我国房屋建设的必然趋势.混凝土装配式住宅与传统现浇混凝土结构相比,具有较好的综合社会效益和经济效益,但现场施工组织设计有较大区别。任永富（2016）预制装配式住宅的建造过程比传统建造过程更复杂些。传统现浇住宅是原材料通过运输车运到施工现场堆放，施工现场工人绑扎钢筋支模浇筑混凝土，制成住宅产品。而预制装配式结构是原材料运至预制构件厂加工成预制构件，再通过运输车运至施工现场装配，制成住宅产品。 对装配式住宅的造价进行了分析。其他学者也做过一些分析。但是以上的研究存在着几个问题：一是分析不够详细，只是大概的研究，把装配式住宅的各项造价一笔带过，没有进行深入的研究；二是可能研究的立场不够中立，角度不够公正，导致得出的结论与业界一般看法有一定出入和偏差，没有得到广泛的认可。 （四）研究方法 本文主要采用文献研究法和对比分析法对装配式住宅的造价，将其和传统现浇结构的造价进行对比，探究装配式住宅与现浇结构住宅造价高谁高谁低。 二、装配式住宅的概述 （一）住宅产业化建筑体系 1.轻钢结构 在美国，普遍认为木结构体系的优质替代品就是轻钢结构体系。轻钢结构体系的结构主体是采用薄于木龙片的压型材料，其中轻型钢材是用0.5～1mm厚的薄钢板外表镀锌制成的，这个结构与木结构的“龙骨”类似。可以方便建造出不高于九层的建筑。它们的不同点在于二者的节点处理方式不同：木结构建筑的连接节点使用的是钉子，但是轻型钢结构的连接节点使用的是螺栓。轻钢结构的优点：体系质量轻强度高，可以使得建筑结构自重减轻；可以扩大建筑的开间，同时也能灵活进行功能分隔；具有良好的延展性，完好的整体性，同时具有良好的建筑抗震抗风性能；工程质量易于保证；具有较快的施工速度，较短的周期，天气和季节对施工作业产生的干扰不大；方便改造与迁拆，可以回收再利用材料。不过其也存在着不足：钢构件具有较小的热阻，在耐火性方面差，在传热方面较快，不利于墙体的保温隔热，耐腐蚀性差，抗剪力的刚度不够。中国虽然地大物博，具有丰富的品种及充足的钢材产量等优势，但是钢结构住宅规范的不完善，成熟完善的技术体系的欠缺，都造成了我国钢结构工业化水平、劳动生产率和住宅综合质量的低下的结果，致使装配式钢结构住宅的进程较为缓慢。因此装配式钢结构住宅产业化的发展还有很长一段路要走。 2.预制混凝土结构 我国建筑工业化建筑结构体系的选择主要集中在两种结构中，一是钢结构，二是混凝土结构。两种结构都可以对构件进行工厂化预制生产，同时可以满足在现场进行机械化装配安装的要求，而且符合中高层建筑的需求，但是相比之下，混凝土结构有一定的优势，无论是在钢材量还是在经济性方面都具有更高的性价比。装配式建筑结构体系分为两大类，即专用结构体系与通用结构体系，通用结构体系与现浇结构类似，又可分为三类，第一类是框架结构体系，第二类是剪力墙结构体系，第三类是框架-剪力墙结构体系。结合具体建筑功能、性能要求等通用结构体系可以发展为专用结构体系。接下来详细阐述我国比较典型的几种特殊混凝土工业化建筑结构体系。 大板结构体系20世纪70年代，中国主要是采用装配式大板住宅体系的预制装配式混凝土结构，预制构件主要包括大型屋面板、预制圆孔板、楼梯、槽形板等。大板结构体系多用于低层、多层建筑。大板结构体系存在着很多不足：例如构件的生产、安装施工与结构的受力模型、构件的连接方式等方面存在难以克服的缺陷；再如建筑抗震性能、物理性能、建筑功能等方面也存在一定的隐患；隔音性能差、裂缝、渗漏、外观单一、不方便二次装修等。同时由于交通运输方式的不同、经营成本的不同、工厂用地的不同，都会对大板结构体系造成影响。因此此结构体系在上世纪末已经逐步淘汰。 预制装配式框架结构具有和预制装配式框架—现浇剪力墙结构相似的性质，它们的框架梁与柱是以预制构件的形式存在的，再按现浇结构要求对各个承重构件之间的节点与拼缝连接进行设计以及施工。装配式混凝土框架结构由多个预制部分组成：预制梁、预制柱、预制楼梯、预制楼板、外挂墙板等。具有清晰的结构传力路径，高效的装配效率，而且现场浇湿作业比较少，完全符合预制装配化的结构的要求，也是最合适的结构形式。这种结构形式有一些适用范围，在需要开敞大空间的建筑中比较常见，比如仓库、厂房、停车场、商场、教学楼、办公楼、商务楼、医务楼等，最近几年也开始在民用建筑中使用，比如居民住宅等。根据梁柱节点的连接方式的不同，装配式混凝土框架结构可划分为等同现浇结构与不等同现浇结构。其中，等同现浇结构是节点刚性连接，不等同现浇结构是节点柔性连接。在结构性能和设计方法方面，等同现浇结构和现浇结构基本一样，区别在于前者的节点连接更加复杂，后者则快速简单。但是相比较之下，不等同现浇结构的耗能机制、整体性能和设计方法具有不确定性，需要适当考虑节点的性能。 （二）制装配式住宅与传统住宅性能比较 1.增量成本的计算 （1）前期阶段 根据以往学者统计数据，工业化建筑设计平均为17元/m2,传统现浇建筑设计费为15元/m2,因此本文研究项目中由前期阶段拆分设计和深化设计的带来的成本增加为2元/m2建造阶段。 （2）建筑阶段 根据以往学者们针对装配式建筑与传统现浇建筑的成本差异对比研究，本文取预制构件的生产、运输、安装合计387.45元/m2。通过进行绿色技术剖析并查询本季度材料市场价格指数,绿色建筑技术增量成本详细内容见表“某塔式酒店”相比传统建筑增量成本。 （3）运营阶段 结合大量文献数据，得到运营期的增量成本的详细内容见表6-2。其中增量成本单位为元/m2。 6.2“某酒店”相比传统建筑增量成本 则本项目的总增量成本为：IC=(17338+264+3039)×408.11=20641×408.11=842.379万元。 2.直接经济效益分析 （1）节能效益 节省混凝土泵送机械、浇捣振动棒、点焊机的用电量。据研究数据统计，这部分减少的用电量可达10.29%。混凝土泵送机械有很多种型号，功率从37kw到174kw（柴油）不等。假设对比现浇工程采用90kw的泵送机械，每年工作时间8小时。T30A塔式酒店从开工到完工历时48天，按一度电0.57计