图4-3钢框架结构体系图4-4集成式组合楼板图4-5典型节点连接全装配式钢结构框架体系具有以下几个特点：第一，采用薄柔构件；第二，采用端板式全螺栓连接的柱梁节点；第三，利用节点域剪切耗能充分、稳定的特点；第四，可利用填充墙体材料提高结构体系的刚度和承载力。1．框架钢结构体系简介框架结构一般可分为单层单跨、单层多跨和多层多跨等结构形式，以满足不同建筑造型和功能的需求，见图4-6。......
2023-08-29
装配式钢结构工程实例分析
【摘要】：② 传统框架结构建筑楼盖采用现浇结构，而装配式建设工程PC 结构采用叠合板，总厚度比传统楼盖厚。
本小节中主要介绍钢框架装配式建设工程与框架结构传统建设工程的成本对比，将会通过两个小的案例进行比较，具体的计量计算过程由于本书的篇幅所限将不作详细介绍。
5.2.1.1 案例分析1
1．工程概况
某钢框架装配式建设工程与某传统框架结构建设工程概况见表5-5～表5-8。
表5-5 钢框架装配式建设工程概况
表5-6 钢框架装配式建设工程建筑设计概况
有5-7 框架结构传统建设工程选取
表5-8 框架结构传统建设工程建筑设计概况
针对两个项目的项目特征，收集各参数，详见表 5-9。
表5-9 两类项目的各种参数
从表 5-9 可以看出，选择的两个项目，在项目特征方面，表现出相似的特征，并且两个项目均在同一城市，可以有效剔除地域不同造成的误差。
2．单项指标对比
分析钢框架装配式建筑工程与框架传统建筑单项指标，对比两者之间的差距。主要有：钢结构指标、混凝土指标、钢筋指标、砌体、内墙抹灰指标、天棚粉灰、模板、外墙粉刷基层、垂直运输台班。依据上述两个项目，根据图纸计算，得出如下单项指标数据，结果如表 5-10。
表5-10 装配式建筑工程与传统建筑单项指标对比
从表 5-10 可以看出，钢框架装配式建筑混凝土指标高于传统建筑，并且钢筋指标高于传统建筑，高出 14.07%。而与之相对应的是砌体、内墙抹灰、模板均远远低于传统建筑指标。这符合装配式建筑与传统建筑的各自特征，也符合当前装配式建设工程施工工艺的相关要求。也进一步说明，装配式建筑在同等情况下，虽然钢筋混凝土用量略高于传统建筑，但是由于预制构件的存在，砌体、内墙抹灰、天棚抹灰、模板等工程量大幅度减少。
3．成本指标分析对比
（1）建筑结构工程成本数据的对比分析。
通过上述单项指标对比，我们发现钢框架装配式建筑混凝土、钢筋每平方米建筑面积用量略高于传统建筑，但是其他指标远远低于传统建筑。在具体成本对比方面，根据两项目实际成本对比得出以下数据。结果如表 5-11 所示：
表5-11 建筑结构工程成本数据的对比
上述对比范围包含结构部分钢结构、混凝土、砌体、钢筋、模板等。通过上述对比发现装配式建筑比传统建筑结构部分造价高 32.6%。出现这种情况，主要有以下几点原因：
首先，当前装配式施工工艺尚处于摸索阶段，各施工工艺不成熟。
其次，装配式预制构件的规范要求更高，各投入主要资源消耗量更大。
最后，当前装配式预制构件价格较为昂贵。
（2）装饰工程成本数据的对比分析。
在装饰工程方面，对比两个工程项目，我们发现装配式建筑装饰工程成本为375.29 元/m2，相比于传统建筑工程成本 507.79 元/m2，降低了 26.1%。
（3）安装工程成本数据的对比分析。
在安装工程方面，对比两个工程项目，发现装配式建筑安装工程造价低于传统建筑造价5.86%。详见表 5-12 所示。
表5-12 安装工程成本数据的对比
（4）建设工程造价数据的对比分析。
对比建筑结构工程、装饰工程、安装工程成本数据，我们发现装配式建设工程建筑结构工程成本为 1 668.9 元/m2，较传统建筑 1 258.64 元/m2 高出 32.6%。装配式建设工程装饰工程成本为 375.29 元 m2，较传统建筑 507.79 低 26.1%。装配式安装工程成本为 221.31 元/m2，较传统建筑 234.29 元/m2 低 5.06%。最终折合造价成本结果如表 5-13 所示。
表5-13 建筑工程造价数据的对比
（5）结论。
从表 5-13 最终结果可以看出，装配式建设工程造价成本 2 265.5 元/m2，传统建筑工程造价成本 2 000.22 元/m2，高出 13.26%。
① 传统框架结构建筑，隔墙采用空心砌块；而装配式建设工程混凝土结构采用预制隔墙板。
② 传统框架结构建筑楼盖采用现浇结构，而装配式建设工程PC 结构采用叠合板，总厚度比传统楼盖厚。
5.2.1.2 案例分析2：预制装配式钢框架结构和传统现浇框架结构成本对比
1．工程建造成本的构成
建筑工程造价由直接费（人工费、材料费、机械费、措施费）、间接费（企业管理费、规费）、利润和税金构成。其中，直接费是构成建造成本的主体部分，也是工程取费的计算基础，直接费的变化对工程造价变化起决定作用。预制装配式钢结构与传统现浇施工模式在直接费构成上存在一定差别，主要有：
（1）预制构件的生产费、运输费、安装费。
（2）脚手架及模板支撑的费用、围护体系的抹灰及保温工程的费用。
（3）预制构件在生产过程中就可以做到保温装饰一体化，现场不需额外的抹灰及保温工作。
（4）钢结构的防腐及防火费用。
因为两种结构的基础费用相差不大，后期装饰工程及安装工程相同，本案例重点对比分析某试点工程建造成本中的土建工程直接费（人工费、材料费、机械费、措施费），同时全面分析两种建造模式的建造成本，以分析预制装配式钢结构建造的成本构成及与现浇混凝土结构建造模式相比较的优势。两种建造方式的上部主体结构形式见表 5-14。
表5-14 两种建造方式的上部主体结构形式
2．两种建造方式经济指标对比
（1）基本工程量对比。
试点工程总建筑面积为 3 870 m2，两种建造方式的主体结构工程量见表 5-15，表中工程量为每平方米用量。
表5-15 两种建造方式的主体结构工程量
从表中可以看出：
① 采用预制装配式钢结构形式可以极大地降低现场湿作业的工作量。采用钢管混凝土柱既节约了混凝土用量，使混凝土用量下降了 5%，同时相较纯钢柱节省钢材，而且又免去了柱的模板及脚手架。
② 采用 PK 预应力叠合板使其钢筋用量较现浇结构节约了 4%，混凝土用量节省了32.2%，同时免去了模板及支撑。
③ 采用预制装配式的钢结构，其混凝土用量相当于传统现浇混凝土框架结构的 65 倍，其总用钢量为传统现浇混凝土框架结构的 1.5 倍。
（2）两种建造方式上部主体结构工程造价的对比。
① 造价构成。
这里主要对比采用两种不同的连接方式其直接成本的不同。通过查询相关的《建筑工程消耗量定额》及《工程造价信息》，两种不同方式造价如下：
a. 预制装配式钢框架上部主体结构造价如表 5-16 所示：
表5-16 预制装配式钢框架上部结构造价
注：表中合价为直接费中的人、材、机费用合计。
由表 5-16 分析可知：采用预制装配式钢框架结构，其梁、柱、楼板、墙板等主要构件分别占总造价的26.30%、18.18%、15.69%、30.79%，防腐及防火占总费用的4.42%，见图 5-1。
图5-1 费用构成及比例
b. 现浇混凝土框架上主体结构造价如表 5-17 所示：
表5-17 现浇混凝土框架上部主体结构造价
注：表中合价为直接费中人、材、机费用及专业施工项目措施费总和。
由表 5-17 分析可知：采用传统现浇混凝土框架施工模式时，其梁、柱、楼板、墙板等主要构件分别占总造价的20.02%、16.22%、25.30%、30.5%，见图5-2。
图5-2 费用构成及比例
通过以上两种不同的建造方式的造价组成可以看出：
a. 采用预制装配式钢结构造价明显高于传统现浇混凝土框架结构，比传统现浇方式每平方米贵 360 元。
b. 装配式钢结构形式采用的PK 叠合楼板造价为92 元/m2，占总造价的15.7%；现浇混凝土框架形式采用的现浇楼板造价为157.97 元/m2，占总造价的25.3%。对比二者的造价可知，虽然采用PK 预应力底板的成本较高，PK 板制作安装费用为87.56 元/m2，但是其可以节省模板支撑的费用，现浇模板的模板费用为59.71 元/m2，并且可以节约部分钢筋及混凝土用量，其造价与现浇板相差无几。所以，相对于全现浇楼板，PK 预应力叠合板其经济性较好。
c. 装配式钢结构形式所用墙体造价为18 元/m2，占总造价的30.78%；现浇混凝土框架形式所采用的传统砌体墙体造价为190.59 元/m2，占总造价的30.5%。墙体在二者总造价的比重中都比较大。传统的砌块墙体现场湿作业多，工作量大，并且过梁及构造柱的施工程序比较烦琐，有大量的模板及脚手架，导致其墙体造价相对其他构件较高。而预制墙体主要是墙体生产费用较高导致其造价高昂。
② 工程造价经济性分析。
从两种不同的建造方式其主体各部件的对比（图 5-3）中可以发现：
a. 墙体在两种不同的建造方式的结构中都占有最大的比例，预制装配式结构为 30.79%，现浇混凝土框架为30.53%，大体一致；墙体造价高主要是由于其用量大。另外，在混凝土框架结构中，砌筑墙体湿作业量大，且有模板及脚手架的搭设，施工烦琐，导致其造价高；在预制装配式结构中墙体造价高主要是因为材料价格高。
b. 楼板在预制装配式钢结构中造价占比为 15.69%，在混凝土框架结构中造价占比为25.3%。可见PK 预制板的综合经济效益要比现浇混凝土楼板高。
图5-3 两种不同的建造方式其主体各部件的费用比例对比
注：主体部分指的是梁和柱这两部分。
两种不同建造方式造价中人、材、机指标对比见表5-18。
表5-18 两种不同建造方式造价中人、材、机指标对比
注：总工日是工程计量的时候统计人工费的一个依据，比如修一间房子，有5 个工人，每天如此，修了一个星期 7 d，那么总工日就是35 个（5 人×7 d），一天的工日就是5 个（1 d×5 人）。
由表 5-18 分析可知：
a. 采用预制装配式钢结构体系其人工费要比传统的现浇混凝土结构体系节省 38%。由此可见，采用装配式的钢结构体系可以节约人工成本，面对日益上涨的人工成本，这一优势会愈加显著。
b. 采用预制装配式钢结构体系其材料费比传统现浇混凝土结构高出85%，主要是其墙板预制构件价格比较高，同时用钢量大。
c. 采用预制装配式钢结构体系其机械费为传统现浇混凝土结构的3.26 倍，主要是各预制构件的吊装安装工作量比较大。
d. 采用预制装配式钢结构体系的总工日比传统现浇体系节省38%，这在节约人工成本的同时，缩短了工期。工期的缩短，可以节约贷款利息，节省现场大型机械的租赁费及现场管理费。
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