工业化钢结构住宅产品全生命周期成本浅析

吕巧妮

北京中燕通华工程咨询有限公司 100070

摘要

根据国家统计局的数据，当前建筑行业劳动力成本上升较快，工人老龄化趋势明显，人口红利正在逐渐消失，而装配式钢结构住宅建筑因人工成本占比较低而开始受到业内关注。

从环保需求来看，无论是从降低建筑能耗的角度（从2015年各主要建材能耗和碳排放情况来看，水泥生产能耗在建筑总能耗中比重达43%，二氧化碳排放占比更是达到59%），还是从人体健康的角度，装配式钢结构住宅建筑都更能满足环保需求。

再加上装配式钢结构住宅建筑有其污染治理成本较低，工期短，劳动力用量少，装配率高等自身优势，尤其是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。发展装配式钢结构建筑获得国家政策支持。

当前，我国装配式钢结构住宅建筑构件标准化、模数化程度较低、建设模式创新不够、信息化发展滞后，防火、防腐、防水、保温、隔声等问题没有得到有效解决，尤其是建造成本高的问题最为突出。

文中针对钢结构装配式钢结构示范项目案例全生命周期成本优化途径及实际成本对比与分析，以期为同行提供参考和借鉴。

前言

为贯彻落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，按照适用、经济、安全、绿色、美观的要求，北京市建设工程招标投标和造价管理协会（以下简称京标价协）自2018年起联合相关部门和企业积极落实住房和城乡建设部在“十二五”“十三五”规划及相关文件要求：加强引导，统筹规划，分类指导，重点推进建筑企业管理与核心业务信息化建设和专项信息技术的应用；建立涵盖设计、施工全过程的信息化标准体系，加快关键信息化标准的编制，促进行业信息共享。

在京标价协组织下，对北京多个装配式住宅项目和部品部件加工工厂进行实地走访调研中发现，近年来建造方式大多仍以现场浇筑为主，装配式建筑比例和规模程度仍然较低（尤其是装配式钢结构住宅建筑占比更小），与发展绿色建筑的有关要求和先进建造方式相比差距较大。究其原因主要是：一方面，专门设计、部品部件研发、标准化工业化生产加工、现场施工安装等都有待提高。另一方面，以市场需求为导向的造价控制、成本管控还有很大差距。京标价协以装配式工业化住宅建设项目的造价及成本控制为总结研究重点，并逐步形成系列化、标准化的部品部件及组合方式。

有幸我们参与了北京建谊投资发展(集团)有限公司所承建的装配式钢结构住宅项目的全过程成本管理咨询工作，现将有关基础数据资料，现呈现给大家，以期为同行提供参考和借鉴。我们还将持续关注和推动建筑产业化的相关工作，为新型城市建设和发展做出贡献。

工业化钢结构住宅产品全生命周期成本浅析

一、工业化钢结构住宅产品优势

与传统钢筋混凝土结构相比，工业化钢结构具有如下优势：1）易于形成大空间,室内布置可灵活变化; 2）钢构件截面尺寸相对较小,室内使用面积相对较大，建筑层高相对较小;3）钢结构具有良好的延性和抗震抗风性; 4）钢材强度高,结构自重轻,能显著降低基础造价; 5）易于实施模数化、标准化、通用化设计; 6）部件、构件工业化制造,生产简便;7）易于实现模块化、体系化制作与安装;8）模块化施工利于质量控制; 9）钢结构本身属于预制装配式结构，构件重量轻,易吊运;10）施工现场湿作业少、污染少、建筑垃圾少、安装速度快、施工周期短; 11）易于实现产业化;12）易于改造和拆建, 轻型、集成式钢结构房屋可重复使用; 13）旧钢构件材料可循环利用; 14）属于绿色、环保、可持续发展住宅建筑;15）发展钢结构住宅符合国家总体战略决策。

二、工业化钢结构住宅产品全生命周期投资成本

2.1. 建设周期经济成本优势

根据《钢结构住宅试点示范工程经验总结》（详附件一）中分析，针对区域相同规模基本相当的不同结构类型的住宅项目进行比较，工业化钢结构开发成本分析如下：

2.1.1 建安成本

工业化钢结构住宅工程与装配式钢筋砼结构及传统钢结构住宅工程相比每平米建安成本低400元左右，与传统现浇钢筋砼剪力墙结构建安成本基本相当。详细成本分析见附件一中的相应附表。

2.1.2 施工工期

a）定额工期对比：

根据《北京市建设工程工期定额（2018）》，以地上 18 层，地上建筑面积 12602.62 ㎡为例，定额工期计算详见下表：

定额工期对比表

b)实际工期对比：

以示范工程（地下2层地上24层住宅）为例，经测算分析，钢结构住宅比现浇钢筋混凝土住宅案例项目缩短工期 150 天；比装配式钢筋混凝土住宅案例项目缩短工期 90 天，具体分析如下：

由上表看出，装配式钢结构土方、支护及基础施工与传统混凝土基本一致，钢结构主体结构施工工期是传统混凝土工期的 50%左右。再加上传统钢筋砼结构受冬、风、雨、高温季等天气影响非常大，而工业化钢结构工程受其影响相对小很多。钢结构整体工期比传统钢筋砼住宅体系缩短30%以上；与装配式钢筋砼结构相比缩短约20%。

2.1.3 资金成本

基于工业化钢结构住宅产品工期的优势，相应提高了项目开发过程资金的周转效率，有效降低了财务成本，以北京西五环以外建筑面积12602.62m2住宅项目为例，粗略计算，开发占用资金按22000元/m2 GFA的60%考虑，10%的财务成本，按照工业化建筑与传统钢砼建筑定额工期差计算，可节省35天的财务成本约135万元（22000*0.6*10%/12*12602.62），折合每平米110元。按照工业化钢构产品实际工期，节省更多。

2.2. 运营周期经济成本优势

据相关资料统计，住宅类建筑物全生命周期成本分布为：一次性建设费 15%，修缮维护费 15%，设备更新费 23%，能源消耗费 27%，清洁费 20%。

工业化钢结构住宅产品采用集成设计，其标准化部品部件（如地板、隔墙、吊顶、厨房、卫浴系统、门窗、收纳、设备系统等）使用户拥有更加灵活、自主、便捷、稳定和舒适的体验感；工厂化生产的构件，具有更好的耐久性，减少后期维护次数；分离式设备体系，便于维护和更换，延长住宅使用寿命，提高物业管理效率，降低物业维护成本。

故工业化钢结构住宅产品，部品部件的工厂化生产提升了建筑品质，减少运维成本；标准化部品部件易于更换，提升运维效率，提高社区服务品质。

三、钢结构住宅产品全生命周期主要相关利益方经济优势

3.1消费者---用户购房自住或租房

基于工业化钢结构产品建设周期短，用户可以提前入住，降低了用户至少三个月的租房成本，再加上集成式设计及施工，标准化程度高、耐久性好、建筑物寿命长，降低后期精装修成本和修缮成本。

3.2 设计方

传统的建筑设计方式一般经过方案设计、初步设计、施工图设计三个阶段。与传统建筑

设计方式不同，装配式钢结构建筑的设计包含五个阶段：前期技术策划阶段、方案设计阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、构件详图设计阶段。前期技术策划对装配式钢结构建筑的实施起到十分重要的作用，应遵循标准化、模数化、少规格、多组合的基本原则，制定合理的技术路线，对技术选型、技术经济可行性和可建造性进行评估，科学合理地确定建造目标与技术实施方案，为后续的设计工作提供设计依据。构件详图设计可由部品部件加工厂配合设计完成，要考虑各专业协调、预留洞口等，同时还要考虑生产、运输、安装（临时措施）等预留预埋，且在设计过程中更重视协同设计、同步设计的问题，这利于后期实施，保障项目施工质量。

工业化钢结构住宅产品的最大特点就是标准化部品与工厂化生产，通过建筑、结构、外围护、机电设备及装修一体化设计，在方案设计时充分考虑钢结构特点，采用模块化、标准化设计手法，通过不同模块的组合呈现多样化的建筑产品。通过提高标准化水平，减少部品部件种类， 使标准部品部件重复利用，可以大幅减少前期策划，尤其后期构件详图设计的工作量。

综上所述，装配式钢结构建筑的设计工作量与传统钢结构设计相比会相应增加，但低于装配式混凝土结构设计工作量，略高于现浇钢筋混凝土结构设计工作量。

3.3施工企业

对于施工企业来讲，项目实施过程中最为关注的也是最难的两件事，一个是组织劳动力，尽可能节省劳动力，再一个就是材料设备供应及时，并且价低质量有保证，确保施工连续性，提高效率，降低成本。工业化钢结构住宅产品的最大特点就是工业化，技术标准化，从设计流程上就有别于传统钢筋砼建筑设计流程，强化和保障了工业化技术实施。

3.3.1 劳动力

根据《钢结构住宅试点示范工程经验总结》中分析，工业化钢结构住宅产品施工现场劳动力用量为3.28定额工日/m2 GFA，相对传统钢筋砼结构减少2.22定额工日/m2 GFA。

3.3.2 施工损耗

集成式技术和构部件使得施工损耗减少，安装质量有保障，经项目实际测算，主要材料的损耗率降低30%左右，在模板、施工用水和产生的垃圾消耗量方面尤其明显。

3.3.3 机械设备周转率：

工业化钢结构住宅在现场安装采用先进的吊装及支撑系统，不需要搭建满堂脚手架及使用大型设备，内装施工可与结构主体施工同时开展，提高了机械及周转材料的周转率，根据实际项目案例，生产效率提高40%~50%,设备周转率提高60%左右。

3.4 生产企业

生产企业利益关注点在于构部件能否标准化、批量化、延续性生产，从而提高生产效率，避免产能闲置；工业化钢结构住宅产品的构件标准化程度高，可批量生产，可提高生产率。

四、钢结构产品全生命周期环境成本

经过比较分析，工业化钢结构建筑产品在建造、营运直至终期废弃处理过程中，在环保节能方面，包括施工期间噪音、粉尘、碳排放污染以及绿色建筑供应链等等，相对最大限度可控。尤其体现在建造和终期废弃处理方面。建造期间不再赘述，终期拆除中，传统钢筋砼建筑工程需要爆破拆除， 造成严重的环境污染，而工业化钢结构产品拆除则相对简单，并能再循环和再利用。

五、钢结构产品全生命周期社会成本

建筑装配率高、绿色环保、节能低耗是装配式钢结构住宅产品的基本特征，装配率可达 90% 以上，满足装配式建筑 AAA 级要求，并且钢结构住宅产品较传统混凝土结构混凝土用量减少， 施工中木模板消耗相应减少，节约森林资源。项目中大多采用装配式预制构件，现场施工垃圾少、噪声少、粉尘少、节能低耗、绿色环保，工程中消耗的钢材可循环使用，极大的提高了资源利用率及社会效益。

结束语：

我国不断采取有效的措施鼓励发展钢结构住宅的建设，加强对钢结构住宅的成本控制，并大量吸引专业人才，以科技为第一生产力，创新出有效、新颖的结构形式并进行深入研究，在保证质量的同时运用到实践中，总结经验加以完善，不断促进产业升级，让绿色建筑迈向工业化的新时代。

参考文献：

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［2］ 张利强.浅谈建筑钢结构设计现状及存在的问题［J］.中国新技术新产品，2018（9）：140.

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