裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑造價分析與成本控制

黃 娟

(福州市倉山區(qū)財政投資評審中心 福州 350007)

鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑除有抗震性能優(yōu)越、施工周期短、勞動力節(jié)約、建筑空間飛躍等混凝土結(jié)構(gòu)不具備的優(yōu)點外,在實現(xiàn)綠色建造、智能制造、工業(yè)集成等方面表現(xiàn)優(yōu)越。在眾多優(yōu)點面前,擺在鋼結(jié)構(gòu)建筑大力發(fā)展前進道路上的一大障礙是建安成本,現(xiàn)階段,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建安成本相比傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)高出近40%,如何控制和降低鋼結(jié)構(gòu)建安成本是推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑的重要舉措。通過對裝配式鋼結(jié)構(gòu)不同層面的研究分析,可以更好的認識裝配式鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,對于加快裝配式鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新都有著顯著作用,從而加快裝配式鋼結(jié)構(gòu)在不同領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑優(yōu)缺點分析

黨的十九大以來,我國建筑工程事業(yè)實現(xiàn)了非常大的發(fā)展,整體層面的突破相當(dāng)顯著,國家財政部門在建筑工程領(lǐng)域的財政性投入保持了4.7%以上的速度,極大促進了我國建筑工程事業(yè)從傳統(tǒng)型向現(xiàn)代化的轉(zhuǎn)變,同時城鎮(zhèn)化率的顯著提高,極大促進了建筑工程事業(yè)的發(fā)展,都為裝配式鋼結(jié)構(gòu)的突破發(fā)展及深化應(yīng)用創(chuàng)造了條件。鋼結(jié)構(gòu)建筑做為國家大力發(fā)展的裝配式建筑類型,與混凝土結(jié)構(gòu)對優(yōu)缺點突出:

(1)優(yōu)點:①綠色節(jié)能:鋼結(jié)構(gòu)采用工業(yè)化生產(chǎn),生產(chǎn)過程更加簡單,實際的生產(chǎn)效率大大提高,可大量減少建筑垃圾,非常好的降低了對傳統(tǒng)資源的消耗,對踐行全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展理念都起到了重要作用。傳統(tǒng)混凝土建筑每平方米建筑面積約產(chǎn)生建筑垃圾0.1～0.15 m3,鋼結(jié)構(gòu)則為0.02～0.05 m3,僅為混凝土結(jié)構(gòu)的1/5～1/3,綠色節(jié)能優(yōu)點明顯,更加有助于對生態(tài)環(huán)境的保護,對應(yīng)對全球范圍內(nèi)的資源危機都大有幫助。②縮短工期:鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)省去支模、養(yǎng)護,能夠讓建筑工程企業(yè)將更多的精力匯聚到施工建設(shè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上,可減少施工工期,混凝土結(jié)構(gòu)單層施工時間約為7～14天,混凝土養(yǎng)護齡期28天,鋼結(jié)構(gòu)建筑工期可壓縮至3～5天/層,且安裝就位后無需養(yǎng)護即可進行上層建筑施工,結(jié)構(gòu)施工工期整體僅為混凝土結(jié)構(gòu)的1/3～1/2。③質(zhì)量控制:鋼結(jié)構(gòu)采用工廠批量生產(chǎn),易于控制質(zhì)量,尤其是通過現(xiàn)代化生產(chǎn)機械設(shè)備的應(yīng)用,可以在較短的時間中完成批量化生產(chǎn)作業(yè)要求,更好的滿足一線建筑工程施工的基本需要,沒有混凝土結(jié)構(gòu)易產(chǎn)生的質(zhì)量通病,對于保障現(xiàn)代建筑工程的質(zhì)量安全水平都非常重要。④抗震性能:在抗震設(shè)防烈度8度及以上的地區(qū),因鋼結(jié)構(gòu)良好的延展性,試驗結(jié)果表明優(yōu)于混凝土結(jié)構(gòu)。⑤跨越能力強:對于建筑空間需求較大的建筑,鋼結(jié)構(gòu)可提供更大的跨度空間,有利于大開間設(shè)計,對于豐富設(shè)計理念,加快設(shè)計層面的創(chuàng)新突破都有重要意義。⑥自重輕:鋼材強度高、韌性好、自重輕、剛性強、成型好,可大幅降低結(jié)構(gòu)自重,更加有助于建筑工程自身的穩(wěn)定,對于有效應(yīng)對各種病害問題也大有幫助。

(2)缺點:①耐火性較差,需采取耐火措施,以往曾經(jīng)出現(xiàn)過不少過火的情況,這也是影響裝配式鋼結(jié)構(gòu)深化推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。②耐腐性性能較差:裸露鋼材易生銹,尤其是長期暴露在自然環(huán)境中,大量的有毒有害氣體會對裝配式鋼結(jié)構(gòu)帶來腐蝕影響,長時間會增加鋼結(jié)構(gòu)裂縫等情況的出現(xiàn),增加了質(zhì)量安全問題發(fā)生的可能,需采取防腐措施。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑造價組成分析

鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝工程費主要可分為預(yù)制構(gòu)件費、構(gòu)件運輸費、構(gòu)件安裝費、防腐油漆費、防火涂料費。其中,預(yù)制構(gòu)件費是鋼結(jié)構(gòu)建安費中占比最大的費用,預(yù)制構(gòu)件費又可具體拆分為材料費及加工制造費。

2.1 預(yù)制構(gòu)件費造價組成分析及控制要點

預(yù)制構(gòu)件費在鋼結(jié)構(gòu)建筑安裝工程費中占比超過60%(除大型場館等安裝難度、防腐要求嚴(yán)格的建筑外),預(yù)制構(gòu)件費可分為材料費及加工制造費,材料費約占預(yù)制構(gòu)件費的60%～65%。材料主要為中厚板、型鋼、無縫鋼管、開平板。

我國是世界最大鋼鐵生產(chǎn)國,鋼鐵產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量超過60%,僅2021 年我國鋼鐵總產(chǎn)量為10.33億t,其中,僅河北省唐山市2021年鋼鐵總產(chǎn)量為1.31億t,超過同時期世界產(chǎn)量排名第二的印度(2021年度印度鋼鐵總產(chǎn)量1.18億t),我國在世界鋼材市場擁有絕對定價權(quán),但與此同時,我國鐵礦石很大程度上依賴于進口,鐵礦石的進口價格直接影響鋼材出廠單價。鋼材材料價格很大程度上受國際形勢、國家產(chǎn)能政策調(diào)控影響,地方政府及地方建設(shè)主管單位很難對鋼材價格進行干預(yù),穩(wěn)定的鋼材市場價格有助于推動國家及民間建設(shè)資金向鋼結(jié)構(gòu)建筑方向傾注。加工制造費因構(gòu)件類型、建造高度、跨度不同,加工成本價格不等。以鋼柱為例:鋼管鋼柱制造成本約為箱型鋼柱制造成本的130%,主要原因為鋼管柱需增加卷管工藝,卷管加工受鋼柱直徑與柱壁厚度比制約,目前大部分加工廠所具備的工藝只能滿足鋼柱直徑與柱壁厚度比大于30∶1,小于30∶1的在卷管過程易產(chǎn)生鋼板開裂等質(zhì)量問題。此外,采用型鋼加工可降低工廠焊接量,能進一步壓低加工制造成本,因此在建筑設(shè)計階段,建議條件允許的情況下,優(yōu)先選用型鋼材料作為主材,減少加工時間、降低加工成本。

2.2 構(gòu)件運輸費造價組成分析及控制要點

構(gòu)件運輸費指預(yù)制構(gòu)件從制作廠運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場所需投入的建安費用,包括構(gòu)件裝車、轉(zhuǎn)運、卸貨堆場。影響運輸費最重要的因素為運距,預(yù)制構(gòu)件運距每增加一公里,運輸費投入需增加約0.40元/t,因此在滿足制作質(zhì)量、工藝、供應(yīng)的要求下,宜就近選用預(yù)制構(gòu)件廠,降低運距。此外構(gòu)件分段方式對裝載率影響較大,尤其是鋼柱牛腿長度過大易導(dǎo)致單車裝載構(gòu)件噸位不足,造成成本浪費,鋼柱牛腿長度宜控制在0.50 m 以內(nèi),搭配鋼梁一同運輸,保證單車裝載噸位,進而降低構(gòu)件運輸費。

2.3 構(gòu)件安裝費造價組成分析及控制要點

構(gòu)件安裝費指預(yù)制構(gòu)件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后安裝就位所需的費用,包括預(yù)拼裝費、垂直運輸費、場地二次轉(zhuǎn)運費、構(gòu)件安裝勞務(wù)費、安全文明施工費及其它措施費。預(yù)拼裝是指構(gòu)件到場后為滿足吊裝就位精度要求在正式吊裝前進行預(yù)拼裝,在設(shè)計階段減少異形構(gòu)件的設(shè)計、在預(yù)制構(gòu)件制造階段控制構(gòu)件加工精度,可取消預(yù)拼裝工藝,降低建造成本。

在施工組織設(shè)計階段,對構(gòu)件吊重及吊次進行分析、匹配塔吊、規(guī)劃構(gòu)件堆場可降低垂直運輸費及二次轉(zhuǎn)運費,在單價措施費上控制建安費投入。構(gòu)件安裝勞務(wù)費約占鋼結(jié)構(gòu)建安費的6%～10%,相比傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)勞務(wù)費占比達20%～30%,鋼結(jié)構(gòu)施工實現(xiàn)建筑業(yè)從勞動密集型到工業(yè)密集型過渡,勞務(wù)費投入的減少意味著工業(yè)程度的提升,鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場安裝人工投入宜控制在1.3人工/t,超出此系數(shù)意味著現(xiàn)場管理不得當(dāng)、易發(fā)生窩工、索賠風(fēng)險,從而導(dǎo)致建安成本增加。

2.4 防腐油漆費造價組成分析及控制要點

鋼結(jié)構(gòu)建筑針對酸、堿、潮濕等特殊環(huán)境,外露部分構(gòu)件易腐蝕,且維護成本較高。防腐油漆是為解決以上問題進行設(shè)計的功能體系。防腐油漆體系由底漆、中間漆、面漆組成,底漆主要起防銹效果,一般底漆防銹顏料較多,防銹性能較好、附著力較強;中間涂料一般為鱗片或云鐵中間涂料,由于是片狀填充劑,所以防透過性能比較好涂裝滿足封閉性和美觀要求,兼顧各種化學(xué)抗性,耐酸、耐堿、耐鹽霧之類的化學(xué)性能較好。

現(xiàn)階段,市面常規(guī)使用的兼顧防腐性能要求和經(jīng)濟性的油漆主要為環(huán)氧富鋅底漆和環(huán)氧云鐵中間漆,面漆的選用根據(jù)建設(shè)項目的定位不同有不同的選取煩方案,兼顧美觀的項目可選用氟碳面漆,若只需滿足封閉性要求可選用造價較低的聚氨酯面漆。設(shè)計階段應(yīng)控制防腐體系的設(shè)置厚度,除沿海、近海、臨江或工業(yè)廠房等環(huán)境較為特殊的項目外,防腐體系總設(shè)計厚度以240um 為宜。

2.5 防火涂料費造價組成分析及控制要點

鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火性差,溫度超過250℃,鋼材材質(zhì)變形,強度降低,溫度超過600℃,鋼材塑化,徹底失去強度。在建筑火災(zāi)中,鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)具備一定時間的耐火性能,為逃生、救援提供足夠的時間?，F(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)耐火主要采取噴涂防火涂料的措施,其中鋼柱耐火期不得低于3 h,鋼梁、鋼支撐耐火期不得低于2 h,鋼梯、樓承板耐火期不得低于1.5 h?，F(xiàn)有防火涂料類型可分為非膨脹型防火涂料及膨脹型防火涂料,膨脹型防火涂料的耐火能力最高為2 h,因此不能用于鋼柱防火。膨脹型防火涂料的1 m2造價低于非膨脹型防火涂料,在設(shè)計階段,在滿足構(gòu)件耐火期限的要求下,優(yōu)選優(yōu)先選擇膨脹型防火涂料。膨脹型防火涂料在類別上也可具體分為薄型防火涂料和薄型防火涂料,薄型防火涂料比薄型防火涂料好看,適合工業(yè)廠房等不做外包裝飾的結(jié)構(gòu)。

3 鋼結(jié)構(gòu)智能制造發(fā)展前景

鋼結(jié)構(gòu)建筑自20世紀(jì)80年代以來在我國建筑業(yè)成規(guī)模性發(fā)展至今,誕生出一大批優(yōu)越的鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制構(gòu)件廠,隨著時代的發(fā)展,人口老齡化所帶來的勞動力短缺將是未來建筑業(yè)成本增加的一大因素,在此環(huán)境下,鋼結(jié)構(gòu)加工進行產(chǎn)業(yè)提升是解決勞動力資源短缺、提高工業(yè)集成水平的破局之法,5G 時代的到來助力建筑鋼結(jié)構(gòu)實現(xiàn)智能制造生產(chǎn)線,未來鋼結(jié)構(gòu)加工可與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)分析應(yīng)用聯(lián)動,解決智能設(shè)備之間、智能裝備與鋼構(gòu)產(chǎn)品之間、智能裝備與制造系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通及互操作難題,實現(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)制造全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化、信息化管控,帶動產(chǎn)業(yè)鏈上下游轉(zhuǎn)型升級。

鋼結(jié)構(gòu)智能制造發(fā)展可從以下幾個方面探索:

(1)打造鋼結(jié)構(gòu)制造全工序的系列智能化新設(shè)備,多層面推廣應(yīng)用不同類型的智能化技術(shù)手段,向最新的智能化技術(shù)成果應(yīng)用看齊,提升智能制造生產(chǎn)效率及質(zhì)量水平,以過硬的智能化加快鋼結(jié)構(gòu)的深化應(yīng)用。

(2)建立鋼結(jié)構(gòu)制造工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析體系,基于邊緣計算引擎技術(shù)進行新型數(shù)據(jù)采集、傳輸及數(shù)據(jù)處理,實現(xiàn)制造環(huán)節(jié)的“全過程可追溯”,促進生產(chǎn)形勢升級,以此來更好的保障生產(chǎn)制造工藝水平,對提高鋼結(jié)構(gòu)市場層面的認可度,對加快國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)制造產(chǎn)品的國際化等都有著非常大的幫助。

(3)打造“無人”切割下料、臥式組焊矯一體化加工、智能化倉儲物流體系、機器人高效焊接等鋼結(jié)構(gòu)制造新工藝,實現(xiàn)工件的快速自動編程焊接,推進了建筑鋼結(jié)構(gòu)制造自動化進程,從而提高建筑鋼結(jié)構(gòu)制造成效,創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益,對加快建筑工程領(lǐng)域的市場化突破都有很大幫助。

鋼結(jié)構(gòu)智能制造是提高產(chǎn)品生產(chǎn)工業(yè)化、降低鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)成本的有力手段?，F(xiàn)階段,我國各省份鋼結(jié)構(gòu)制造水平發(fā)展良莠不齊、規(guī)模發(fā)展不一,福建省內(nèi)缺乏大型鋼結(jié)構(gòu)制作加工廠,省內(nèi)加工成本高于周邊省份。引進鋼構(gòu)智能化生產(chǎn)線,在提高鋼構(gòu)件生產(chǎn)的整體水平的同時,可降低構(gòu)件加工人工費投入,實現(xiàn)無人化車間,完成工業(yè)升級,實現(xiàn)作業(yè)流水化、生產(chǎn)集約化,提高生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

隨著我國人口老齡化,建筑業(yè)可用勞動力逐年減少,勞動力單價逐年上升,對鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑工業(yè)化水平提高的需求也逐漸上升。智能制造是實現(xiàn)裝配式建筑工業(yè)化水平的有效手段。隨著勞動力成本逐年上升,工業(yè)化生產(chǎn)實現(xiàn)智能應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)集聚,裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)成本和傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)建筑的建設(shè)成本逐步縮小,鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品工業(yè)化、實現(xiàn)集成化后鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑的應(yīng)用和推廣前景將更加廣闊。