行業報告 | 結構體系差異、政策脈絡和經濟適用性研究
發布時間：2020/7/15
根據主要結構構件，裝配式建筑可分為：裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構和裝配式木結構建筑。裝配式混凝土和鋼結構組合形成鋼-混凝土結構體系。裝配式混凝土結構獨有預應力結構體系和雙面疊合剪力墻結構體系；混凝土和鋼結構中若使用了剪力墻或主次框架則可以細分為裝配式剪力墻高層住宅體系或主次框架結構體系；鋼結構和木結構中若使用了交錯桁架則可細分為交錯桁架結構體系；三者若為全裝配式、低層住宅則有全裝配式低層住宅體系，若使用模塊則可細分為模塊化結構體系。各種裝配式住宅體系使用頻率主要與開發商和消費者兩者有關：開發商：較注重住宅開發的政策、成本、消費者接受程度、建造周期等。裝配式混凝土政策推廣較早，且裝配整體式混凝土剪力墻結構發展時間較早，技術較成熟，因而是目前我國高層裝配式混凝土結構的主流體系。而預應力混凝土、雙面疊合剪力墻、木結構等不僅對產品本身質量、制作人員及機器的要求較高，價格也相對昂貴。但預應力混凝土、雙面疊合剪力墻側向剛度大，水平力作用下抵抗變形的能力強，抗震性能更好，原有PC工廠流程改造不大，因此更多在非住宅試點項目中運用。消費者：較注重住宅的質量、價格、隱私性等。目前消費者對裝配式建筑還處于認識階段，更容易接受與現澆住宅相似的裝配式混凝土住宅。主次框架結構、交錯桁架結構、鋼結構在展廳等大空間建筑中更常見，但運用于住宅時消費者會擔心住宅的隔音保溫效果等，因而對此類裝配式住宅接受程度較低。對于在鄉村、山區或海邊地帶，對隔音要求不高，強調抗震和易用的底層房屋也多用全裝配低層裝配式住宅體系。所以綜合起來，裝配式剪力墻高層住宅體系、全裝配式低層住宅體系應用較多。我國現階段裝配式建筑中PC結構占據主要位置，其次為鋼結構。以住房和城鄉建設部2016年發布的119項裝配式建筑示范項目為例，PC結構項目為41項，占比35%；鋼結構19項，占比16%；木結構為4項，其余為部品部件生產項目。
近兩年來，裝配式建筑發展速度較快，2018年全國新開工裝配式建筑2.9億平方米，同比2017年增長81%，但鋼結構建筑和鋼結構住宅的占比仍然較低。鋼結構作為裝配式建筑的一種重要的結構形式，實際上在裝配式建筑當中所占的比例僅為30%左右，且大部分鋼結構裝配式建筑都是公共建筑，住宅占比不到1%，幾乎可以忽略不計。
中國裝配式混凝土新建面積，2013~2023（預測）
我國混凝土發展較早且成本方面具備優勢，鋼結構住宅的發展還沒有產生規模經濟效應。一般裝配式鋼結構的開發成本尚且較裝配式混凝土結構高約15%，相交鋼筋混凝土肯定還要高。且鋼結構的配套圍護和裝飾體系比混凝土少，配套鏈條尚不完善。裝配式建筑存在一定的路徑依賴問題，總包制度制約了企業在鋼結構方面的發展。目前，許多鋼結構公司只具備鋼結構專業承包資質，很多以鋼結構為主的工程，還須由土建公司總承包，因此鋼結構公司很難有話語權。鋼結構的住宅梁柱主體一般采用H型鋼，鋼結構天然容易固體傳聲，所以振動傳音較明顯，隔墻以輕鋼、龍骨、石膏板為主，傳音問題較難解決。輕鋼結構房屋由于受力構件自重較輕，且中間基本上為中空結構，很容易形成鼓膜效應。加上一些防護材料的防火性能還未能達標，市場上對鋼結構住宅接受程度不高。政策原因對于裝配式鋼結構的發展及其重要，國家對鋼結構的政策從節約用鋼、合理用鋼轉向鼓勵用鋼，這為鋼結構建筑的發展提供了有力保證。
（1）鋼結構全裝配式住宅體系在農村或偏遠郊區有獨一無二的優勢。鋼材相對于混凝土重量輕，運輸較為方便，部分農村公路等級較低難以承受運輸混凝土墻板的卡車。鋼結構干作業施工更為方便，不需要打地基，同時也能做到完全的螺栓連接，技術要求不高，而預制混凝土連接需要難度較大的灌漿套筒技術。雖然鋼結構具有易腐蝕、隔音差等問題，但對于農村低層住宅而言影響不大。（2）鋼結構于混凝土結構越來越具有替代的作用。主要表現在：鋼結構污染治理成本較低，土建項目在施工現場產生的粉塵較多，是可吸附顆粒物的重要來源之一。國家為了環保而開始控制水泥的產量，進而導致水泥成本上升，鋼材價格反而處于一個相對穩定的狀態，預制混凝土結構原材料成本上升。由于建筑業是一個勞動力聚集型行業，勞動力成本在土建項目里的占比較高，鋼結構現場施工周期較混凝土結構短，勞動力成本較低。（3）目前市場上采用裝配式預制混凝土結構的住宅占比已經較高，但套筒灌漿工藝存在安全性能不完善的問題，在快速發展中需要重新放慢腳步去論證。鋼結構采用焊接、螺栓連接，不存在安全方面的問題，同時鋼結構經過20多年的發展，不再是一個新型的建筑結構，大部分設計院目前都有鋼結構設計人員，這就為鋼結構的普及提供了必要的條件。因此政府開始從政策上引導裝配式鋼結構的發展。這次應對疫情也證明在一些公共建筑的建設上鋼結構的優勢十分明顯。（4）自2015年末實施供給側改革后，鋼材社會庫存量仍處于高位，推廣具有市場廣闊應用前景和具有自主知識產權的裝配式鋼結構建筑體系和鋼結構住宅體系可以解決過剩產能，引導市場消費，推動鋼結構建筑在我國的大面積推廣和使用。
2014~2018年產量完成5萬噸以上的鋼結構企業從上表可以發現，近年來完成產量超過5萬噸、10萬噸、30萬噸的鋼結構企業數量不斷在增加，說明我國建筑用鋼量在逐年增加。對去掉社會上鋼材庫存有一定幫助。因此我們認為，在政策和自身特性下，裝配式鋼結構住宅體系在農村大有可為。其次在PC結構豎向套筒灌漿技術尚存在安全隱患的問題下，城市也應該適當增加鋼結構公共建筑和住宅的比例。五、預制率、裝配率是什么？不同預制率的建筑預制了哪些部分？
預制率是表示裝配式建筑室外地坪以上主體結構和圍護結構中預制部分的混凝土用量占對應構件混凝土總用量的體積比。裝配率則表示裝配式建筑中預制構件、建筑部品的數量（或面積）占同類構件或部品總數量（或面積）的比率。
在不同業態、不同預制率的住宅中，選擇哪些構件進行預制的成本是不同的，下表從房地產開發項目角度，以上海項目為例進行了案例分析，列出來疊加別墅、洋房、高層三種業態不同預制率下的主要單體構件經濟性組合方案：
即使是現澆的建筑，采用裝配式的樓梯、陽臺、空調板也能達到15%左右的裝配率?！豆I化建筑評價標準》GB/T51129-2015中規定裝配式建筑預制率不低于20%，各地預制率的計算方法和標準略有差別。以裝配式混凝土剪力墻結構為例，預制率達到30%一般增加疊合樓板，達到40%一般增加外墻板。六、裝配式建筑為何造價貴？有可能比現澆方式便宜嗎？
裝配式建造方式的成本相比傳統現澆方式有增有減，要視結構形式、技術體系、抗震設防水平、預制率、管理水平、項目規模等具體情況而定，不能籠統地說裝配式建筑的成本高或者低。具體來說裝配式建筑成本增加部分主要包括：預制構件產品和運輸費、現場安裝吊裝費、大型機械租賃費、墻板和樓板拼縫處理及相關材料費用。成本減少部分主要包括：鋼筋和混凝土工程都在預制構件廠進行，減少了現場砌筑費用，減少了勞動力成本，還減少了現場支撐和模板費。大部分裝配式建筑造價較現澆高，根據《裝配式建筑綜合效益分析方法研究》論文中的沈陽某項目實例測算，如果考慮一定運費，目前裝配式建筑（以PC為例）造價高出現澆20%左右。該項目為框架—剪力墻結構住宅樓，其中1號為裝配式建筑，基礎至3層采用現澆式，4~17層為裝配式；3號樓為純現澆建筑。裝配式建筑在土建部分，尤其是豎向構件方面造價較現澆高，大部分來源于豎向鋼筋連接的成本、預制外墻與現澆構件連接處的成本增加。
根據亞泰集團張建國等2017年分析結果顯示現澆及裝配率分別為20%、40%、60%的建筑每平米建造成本分別增加11.1%、30%、33.8%，但裝配率提升人工費用占比逐漸下降。這主要有3方面原因：一是由于目前國內預制構件的標準化較低、規格尺寸多，預制構件的生產未實現規?；少?、規?；a和規?；\輸，采用散裝運輸方式的效率低。二是預制構件標準化程度不同，構件費用高。大部分廠家依然停留在樓梯、樓梯板等水平預制構件的生產上，豎向構件如墻板生產不多，這都造成了預制廠家在設備投入上的資金壓力過大，同時就帶來了預制構件在設備攤銷上的成本增加。因此可以看到，從20%的預制率到40%的預制率時，成本大幅提高。三是目前設計、生產、施工一體化程度低等。裝配式供應商作為總包方設計可以降低成本。住房和城鄉建設部《裝配式建筑工程消耗量定額》（征求意見稿）也對9類PC率（裝配率）不同的裝配式混凝土住宅及裝配式鋼結構住宅工程的投資估算分別給出了參考指標，這使得計算裝配式建筑的成本提供了清晰、統一的標準和依據。由于鋼材成本較混凝土貴，鋼結構造價成本要高于裝配式混凝土住宅。但也需要看到，裝配式建筑的成本正在向現澆看齊，有幾點原因。首先，全國各地都對裝配式建筑推出了優惠政策。例如上海：裝配式建筑外墻采用預制夾心保溫墻體的，給予超過3%的容積率獎勵。截至2018年12月，上海市共有81個項目通過該規劃容積率獎勵政策評審，這些項目總建筑面積近700萬平方米，共獲得約19.5萬平方米的不計容面積獎勵。因而當容積率放寬后，裝配式建筑的造價能夠相對降低。其次，裝配式建筑施工周期短，特別是現在新樓盤必須結頂之后才發放住房貸款，裝配式住宅的優勢在于能夠快速結頂，達到發放貸款及銷售的標準。因此裝配式建筑的造價在降低。在裝配式體系中，交錯桁架結構成本可較現澆低。一般高層鋼結構自重約為混凝土結構自重的1/2至3/5，交錯桁架結構自重較普通鋼框架-剪力墻更輕，用鋼量少，可以使基礎的造價降低，尤其在南方軟土地區，結構自重降低后，基礎造價降低幅度更明顯。全裝配式低層住宅結構體系成本比現澆略低，因為農村建房不是簡單的消費行為，它是生產行為，客戶可以參與房屋建造。全裝配式能兼顧能量化生產，同時有它的開放性和靈活性，建造方式簡單，可由社區居民參與完成，因而建造周期短，勞動力成本低。普遍的情況是，裝配式鋼結構較裝配式混凝土剪力墻略貴，裝配式混凝土剪力墻高層住宅又比現澆貴。但交錯桁架結構、全裝配式低層住宅結構體系等裝配式體系的建造成本有可能比現澆便宜。從目前的掌握的數據來看，裝配式成本正向現澆靠攏，我們認為PC成本更低更具有推廣意義，而鋼結構則需要客觀條件的進一步成熟。國務院辦公廳《關于大力發展裝配式建筑的指導意見》中強調“要以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點推進地區，常住人口超過300萬的其他城市為積極推進地區，其余城市為鼓勵推進地區，因地制宜發展裝配式混凝土結構、鋼結構和現代木結構等裝配式建筑?！苯刂?017年末，中國城區常住人口300萬以上的共有27城，且多集中于大城市群內。其中，9城位于長三角，3城在珠三角，2城在京津冀。2017年3月，住房和城鄉建設部關于《“十三五”裝配式建筑行動方案》中指出“到2020年，全國裝配式建筑占新建建筑的比例達到15%以上，其中重點推進地區達到20%以上，積極推進地區達到15%以上，鼓勵推進地區達到10%以上。鼓勵各地制定更高的發展目標。截至2017年8月，全國共有27個?。▍^、市）和57個地級市出臺了152份裝配式建筑相關的政策文件。其中北京、上海、天津、浙江、江蘇等經濟發達地區要求2020年裝配化率達到30%以上，遠高于全國目標，多數地區要求達到15%或20%，部分中西部省份寧夏、青海等地區則因地制宜提出10%的目標。同時各地政府也積極通過稅費優惠、用地支持、財政補貼、容積率獎勵等多種方法給予產業發展充分激勵。總體來看，京津冀、長三角、珠三角及各省會城市人口較多、交通運輸較為方便，具備裝配式建筑發展的基本條件。因而未來裝配式建筑在京津冀、長三角、珠三角三大城市群及其他省份的省會城市的政策推動效應較為明顯，發展前景較好。
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