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行业研究
装配式建筑发展报告系列之七(结尾篇)


一、装配式建筑11种结构体系之间的关系

装配式建筑11种体系关系

根据主要结构构件,装配式建筑可分为:装配式混凝土结构、装配式钢结构和装配式木结构建筑。装配式混凝土和钢结构组合形成钢-混凝土结构体系。装配式混凝土结构独有预应力结构体系和双面叠合剪力墙结构体系;混凝土和钢结构中若使用了剪力墙或主次框架则可以细分为装配式剪力墙高层住宅体系或主次框架结构体系;钢结构和木结构中若使用了交错桁架则可细分为交错桁架结构体系;三者若为全装配式、低层住宅则有全装配式低层住宅体系,若使用模块则可细分为模块化结构体系。

二、这些结构体系在住宅中的应用比较

各种装配式住宅体系使用频率主要与开发商和消费者两者有关:

开发商:较注重住宅开发的政策、成本、消费者接受程度、建造周期等。装配式混凝土政策推广较早,且装配整体式混凝土剪力墙结构发展时间较早,技术较成熟,因而是目前我国高层装配式混凝土结构的主流体系。而预应力混凝土、双面叠合剪力墙、木结构等不仅对产品本身质量、制作人员及机器的要求较高,价格也相对昂贵。但预应力混凝土、双面叠合剪力墙侧向刚度大,水平力作用下抵抗变形的能力强,抗震性能更好,原有PC工厂流程改造不大,因此威尼斯赌场app在非住宅试点项目中运用。

消费者:较注重住宅的质量、价格、隐私性等。目前消费者对装配式建筑还处于认识阶段,更容易接受与现浇住宅相似的装配式混凝土住宅。主次框架结构、交错桁架结构、钢结构在展厅等大空间建筑中更常见,但运用于住宅时消费者会担心住宅的隔音保温效果等,因而对此类装配式住宅接受程度较低。对于在乡村、山区或海边地带,对隔音要求不高,强调抗震和易用的底层房屋也多用全装配低层装配式住宅体系。

所以综合起来,装配式剪力墙高层住宅体系、全装配式低层住宅体系应用较多。

三、钢结构高层住宅为什么比例很低?

我国现阶段装配式建筑中PC结构占据主要位置,其次为钢结构。以住房和城乡建设部2016年发布的119项装配式建筑示范项目为例,PC结构项目为41项,占比35%;钢结构19项,占比16%;木结构为4项,其余为部品部件生产项目。

住房和城乡建设部2016年装配式建筑示范项目

近两年来,装配式建筑发展速度较快,2018年全国新开工装配式建筑2.9亿平方米,同比2017年增长81%,但钢结构建筑和钢结构住宅的占比仍然较低。钢结构作为装配式建筑的一种重要的结构形式,实际上在装配式建筑当中所占的比例仅为30%左右,且大部分钢结构装配式建筑都是公共建筑,住宅占比不到1%,几乎可以忽略不计。

中国装配式混凝土新建面积,2013~2023(预测)

钢结构高层住宅比例低主要是因为:

我国混凝土发展较早且成本方面具备优势,钢结构住宅的发展还没有产生规模经济效应。一般装配式钢结构的开发成本尚且较装配式混凝土结构高约15%,相交钢筋混凝土肯定还要高。且钢结构的配套围护和装饰体系比混凝土少,配套链条尚不完善。

装配式建筑存在一定的路径依赖问题,总包制度制约了企业在钢结构方面的发展。目前,许多钢结构公司只具备钢结构专业承包资质,很多以钢结构为主的工程,还须由土建公司总承包,因此钢结构公司很难有话语权。

钢结构的住宅梁柱主体一般采用H型钢,钢结构天然容易固体传声,所以振动传音较明显,隔墙以轻钢、龙骨、石膏板为主,传音问题较难解决。轻钢结构房屋由于受力构件自重较轻,且中间基本上为中空结构,很容易形成鼓膜效应。加上一些防护材料的防火性能还未能达标,市场上对钢结构住宅接受程度不高。

四、为什么2019年政策开始强调钢结构装配式?

政策原因对于装配式钢结构的发展及其重要,国家对钢结构的政策从节约用钢、合理用钢转向鼓励用钢,这为钢结构建筑的发展提供了有力保证。

2019年我国钢结构主要政策

2019年推广装配式钢结构的原因在于:

(1)钢结构全装配式住宅体系在农村或偏远郊区有独一无二的优势。钢材相对于混凝土重量轻,运输较为方便,部分农村公路等级较低难以承受运输混凝土墙板的卡车。钢结构干作业施工更为方便,不需要打地基,同时也能做到完全的螺栓连接,技术要求不高,而预制混凝土连接需要难度较大的灌浆套筒技术。虽然钢结构具有易腐蚀、隔音差等问题,但对于农村低层住宅而言影响不大。

(2)钢结构于混凝土结构越来越具有替代的作用。主要表现在:钢结构污染治理成本较低,土建项目在施工现场产生的粉尘较多,是可吸附颗粒物的重要来源之一。国家为了环保而开始控制水泥的产量,进而导致水泥成本上升,钢材价格反而处于一个相对稳定的状态,预制混凝土结构原材料成本上升。由于建筑业是一个劳动力聚集型行业,劳动力成本在土建项目里的占比较高,钢结构现场施工周期较混凝土结构短,劳动力成本较低。

(3)目前市场上采用装配式预制混凝土结构的住宅占比已经较高,但套筒灌浆工艺存在安全性能不完善的问题,在快速发展中需要重新放慢脚步去论证。钢结构采用焊接、螺栓连接,不存在安全方面的问题,同时钢结构经过20多年的发展,不再是一个新型的建筑结构,大部分设计院目前都有钢结构设计人员,这就为钢结构的普及提供了必要的条件。因此政府开始从政策上引导装配式钢结构的发展。这次应对疫情也证明在一些公共建筑的建设上钢结构的优势十分明显。

(4)自2015年末实施供给侧改革后,钢材社会库存量仍处于高位,推广具有市场广阔应用前景和具有自主知识产权的装配式钢结构建筑体系和钢结构住宅体系可以解决过剩产能,引导市场消费,推动钢结构建筑在我国的大面积推广和使用。

2014~2018年产量完成5万吨以上的钢结构企业

从上表可以发现,近年来完成产量超过5万吨、10万吨、30万吨的钢结构企业数量不断在增加,说明我国建筑用钢量在逐年增加。对去掉社会上钢材库存有一定帮助。

因此我们认为,在政策和自身特性下,装配式钢结构住宅体系在农村大有可为。其次在PC结构竖向套筒灌浆技术尚存在安全隐患的问题下,城市也应该适当增加钢结构公共建筑和住宅的比例。

五、预制率、装配率是什么?不同预制率的建筑预制了哪些部分?

预制率是表示装配式建筑室外地坪以上主体结构和围护结构中预制部分的混凝土用量占对应构件混凝土总用量的体积比。装配率则表示装配式建筑中预制构件、建筑部品的数量(或面积)占同类构件或部品总数量(或面积)的比率。

 装配式建筑计分表

在不同业态、不同预制率的住宅中,选择哪些构件进行预制的成本是不同的,下表从房地产开发项目角度,以上海项目为例进行了案例分析,列出来叠加别墅、洋房、高层三种业态不同预制率下的主要单体构件经济性组合方案:

 不同业态、预制率下的主要单体构件

即使是现浇的建筑,采用装配式的楼梯、阳台、空调板也能达到15%左右的装配率。《工业化建筑评价标准》GB/T51129-2015中规定装配式建筑预制率不低于20%,各地预制率的计算方法和标准略有差别。以装配式混凝土剪力墙结构为例,预制率达到30%一般增加叠合楼板,达到40%一般增加外墙板。

六、装配式建筑为何造价贵?有可能比现浇方式便宜吗?

装配式建造方式的成本相比传统现浇方式有增有減,要视结构形式、技术体系、抗震设防水平、预制率、管理水平、项目规模等具体情况而定,不能笼统地说装配式建筑的成本高或者低。具体来说装配式建筑成本增加部分主要包括:预制构件产品和运输费、现场安装吊装费、大型机械租赁费、墙板和楼板拼缝处理及相关材料费用。成本減少部分主要包括:钢筋和混凝土工程都在预制构件厂进行,減少了现场砌筑费用,減少了劳动力成本,还减少了现场支撑和模板费。

(1)装配式混凝土剪力墙体系案例一

大部分装配式建筑造价较现浇高,根据《装配式建筑综合效益分析方法研究》论文中的沈阳某项目实例测算,如果考虑一定运费,目前装配式建筑(以PC为例)造价高出现浇20%左右。该项目为框架—剪力墙结构住宅楼,其中1号为装配式建筑,基础至3层采用现浇式,4~17层为装配式;3号楼为纯现浇建筑。装配式建筑在土建部分,尤其是竖向构件方面造价较现浇高,大部分来源于竖向钢筋连接的成本、预制外墙与现浇构件连接处的成本增加。
 
现浇建筑与装配式建筑造价对比

(2)装配式混凝土剪力墙体系案例二

根据亚泰集团张建国等2017年分析结果显示现浇及装配率分别为20%、40%、60%的建筑每平米建造成本分别增加11.1%、30%、33.8%,但装配率提升人工费用占比逐渐下降。这主要有3方面原因:

一是由于目前国內预制构件的标准化较低、规格尺寸多,预制构件的生产未实现规模化采购、规模化生产和规模化运输,采用散装运输方式的效率低。二是预制构件标准化程度不同,构件费用高。大部分厂家依然停留在楼梯、楼梯板等水平预制构件的生产上,竖向构件如墙板生产不多,这都造成了预制厂家在设备投入上的资金压力过大,同时就带来了预制构件在设备摊销上的成本增加。因此可以看到,从20%的预制率到40%的预制率时,成本大幅提高。三是目前设计、生产、施工一体化程度低等。装配式供应商作为总包方设计可以降低成本。

(3)装配式混凝土和钢结构消耗定额比较

住房和城乡建设部《装配式建筑工程消耗量定额》(征求意见稿)也对9类PC率(装配率)不同的装配式混凝土住宅及装配式钢结构住宅工程的投资估算分别给出了参考指标,这使得计算装配式建筑的成本提供了清晰、统一的标准和依据。由于钢材成本较混凝土贵,钢结构造价成本要高于装配式混凝土住宅。

但也需要看到,装配式建筑的成本正在向现浇看齐,有几点原因。首先,全国各地都对装配式建筑推出了优惠政策。例如上海:装配式建筑外墙采用预制夹心保温墙体的,给予超过3%的容积率奖励。截至2018年12月,上海市共有81个项目通过该规划容积率奖励政策评审,这些项目总建筑面积近700万平方米,共获得约19.5万平方米的不计容面积奖励。因而当容积率放宽后,装配式建筑的造价能够相对降低。其次,装配式建筑施工周期短,特别是现在新楼盘必须结顶之后才发放住房贷款,装配式住宅的优势在于能够快速结顶,达到发放贷款及销售的标准。因此装配式建筑的造价在降低。

(4)其他装配式体系案例

在装配式体系中,交错桁架结构成本可较现浇低。一般高层钢结构自重约为混凝土结构自重的1/2至3/5,交错桁架结构自重较普通钢框架-剪力墙更轻,用钢量少,可以使基础的造价降低,尤其在南方软土地区,结构自重降低后,基础造价降低幅度更明显。

全装配式低层住宅结构体系成本比现浇略低,因为农村建房不是简单的消费行为,它是生产行为,客户可以参与房屋建造。全装配式能兼顾能量化生产,同时有它的开放性和灵活性,建造方式简单,可由社区居民参与完成,因而建造周期短,劳动力成本低。

普遍的情况是,装配式钢结构较装配式混凝土剪力墙略贵,装配式混凝土剪力墙高层住宅又比现浇贵。但交错桁架结构、全装配式低层住宅结构体系等装配式体系的建造成本有可能比现浇便宜。从目前的掌握的数据来看,装配式成本正向现浇靠拢,我们认为PC成本更低更具有推广意义,而钢结构则需要客观条件的进一步成熟。

七、未来装配式可能在哪些区域发展较好?

国务院办公厅《威尼斯赌场:大力发展装配式建筑的指导意见》中强调“要以京津冀、长三角、珠三角三大城市群为重点推进地区,常住人口超过300万的其他城市为积极推进地区,其余城市为鼓励推进地区,因地制宜发展装配式混凝土结构、钢结构和现代木结构等装配式建筑。”截至2017年末,中国城区常住人口300万以上的共有27城,且多集中于大城市群内。其中,9城位于长三角,3城在珠三角,2城在京津冀。

2017年3月,住房和城乡建设部威尼斯赌场:《“十三五”装配式建筑行动方案》中指出“到2020年,全国装配式建筑占新建建筑的比例达到15%以上,其中重点推进地区达到20%以上,积极推进地区达到15%以上,鼓励推进地区达到10%以上。鼓励各地制定更高的发展目标。

截至2017年8月,全国共有27个省(区、市)和57个地级市出台了152份装配式建筑相关的政策文件。其中北京、上海、天津、浙江、江苏等经济发达地区要求2020年装配化率达到30%以上,远高于全国目标,多数地区要求达到15%或20%,部分中西部省份宁夏、青海等地区则因地制宜提出10%的目标。同时各地政府也积极通过税费优惠、用地支持、财政补贴、容积率奖励等多种方法给予产业发展充分激励。

总体来看,京津冀、长三角、珠三角及各省会城市人口较多、交通运输较为方便,具备装配式建筑发展的基本条件。因而未来装配式建筑在京津冀、长三角、珠三角三大城市群及其他省份的省会城市的政策推动效应较为明显,发展前景较好。
资料来源:国建设报经报道


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