結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模
首先對柱、梁、板、墻四種構(gòu)件的現(xiàn)澆與裝配式模型進(jìn)行建模及內(nèi)力和配筋計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)預(yù)制構(gòu)件施工方案．分類情況見表１。
模型設(shè)計(jì)方案如下：樓板采用3.6ｍ×4.8ｍ的小跨度板和6.6ｍ×6.9ｍ的大跨度板，現(xiàn)澆板板厚為110ｍｍ和170ｍｍ。疊合板選取底板型號為DBS1-67-3624-22的板拼接，底板厚度為60ｍｍ，后澆板厚度70ｍｍ。小跨度鋼筋桁架樓層板現(xiàn)澆部分的板厚為110ｍｍ。大跨度疊合板與板之間留有300ｍｍ的縫，底板厚80ｍｍ，現(xiàn)澆部分厚90ｍｍ。梁按長度分為大跨度梁與小跨度梁兩類。大跨度梁200ｍｍ×550ｍｍ，長度為6.6ｍ。其中后澆梁部分170ｍｍ。小跨度梁200ｍｍ×400ｍｍ，長度4.8ｍ，后澆梁部分130ｍｍ。
圖1 柱構(gòu)件模型圖
圖2 墻構(gòu)件模型圖及平面圖
柱模型采用三層框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示．層高3ｍ，取二層中柱分析．現(xiàn)澆框架梁尺寸200ｍｍ×400ｍｍ，柱尺寸400ｍｍ×400ｍｍ。樓板現(xiàn)澆，板厚為110ｍｍ?；炷良袅ι砜傞L3.8ｍ，如圖2所示。層高3.0ｍ，墻厚200ｍｍ，不考慮保溫層．預(yù)制墻中2300ｍｍ為預(yù)制，余下部分現(xiàn)澆?；炷敛牧系燃墢?qiáng)度為C30，所有鋼筋、箍筋均采用HRB400。以上模型結(jié)構(gòu)圖均依據(jù)計(jì)算后配筋得到，滿足相應(yīng)受力性能。
裝配式建筑預(yù)制構(gòu)件的造價(jià)分析
預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件造價(jià)的對比分析
依據(jù)《2013建設(shè)工程工程量清單計(jì)價(jià)規(guī)范》和《裝配式建筑工程消耗量定額20161019》，市場綜合單價(jià)，求得成本造價(jià)表（表2）及成本增量圖（圖３），然后分析了預(yù)制構(gòu)件的成本增量ΔＰ（元／㎡）及工日變化的現(xiàn)象及原因．ΔＰ為預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件成本造價(jià)的差值。
圖3 成本增量圖
由表2及圖3可知，不同建筑部位采用預(yù)制構(gòu)件引發(fā)的成本增量差異很大。預(yù)制墻的成本增量值最大，為261.39元/㎡，其次是大跨度疊合板，為250.39元/㎡。成本增量最小的情況為雙葉疊合墻，為74.48元/㎡。從構(gòu)件類別角度分析，除了小跨桁架板的情況以外，其他種類疊合板的成本增量均增大很多。而當(dāng)墻構(gòu)件采用裝配式形式時(shí)，預(yù)制墻與雙葉疊合墻兩種預(yù)制形式在成本增量上有很大不同，其中前者的成本增量為后者的近４倍。而在柱、梁構(gòu)件采用裝配式形式時(shí)，成本增量增長幅度較為平穩(wěn)。
在衡量預(yù)制構(gòu)件對裝配式建筑造價(jià)影響時(shí)，并不能僅從成本增量來分析．裝配式結(jié)構(gòu)靈活性更高且大大節(jié)省了工期．因此需要進(jìn)一步分析預(yù)制構(gòu)件較現(xiàn)澆構(gòu)件的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比值及預(yù)制構(gòu)件比例性價(jià)比，如表3和圖4所示。其中，預(yù)制構(gòu)件性價(jià)比是指每一預(yù)制部品部件比例百分點(diǎn)所對應(yīng)的單位造價(jià)成本。
圖4 預(yù)制構(gòu)件與現(xiàn)澆構(gòu)件各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)比
如圖4和表3所示，雙葉疊合墻的成本造價(jià)比與單方造價(jià)比均最低，分別為1.17和1.11其次是小跨度疊合梁、大跨度疊合梁與預(yù)制柱，分別為1.54、1.58和1.2。成本造價(jià)比最高的是大跨度疊合樓板，為2.17。同時(shí)，在采用雙葉疊合墻構(gòu)件與疊合板構(gòu)件時(shí)，工日節(jié)省了近一半。從預(yù)制構(gòu)件性價(jià)比分析可知，雙葉疊合墻、預(yù)制柱和小跨度鋼筋桁架板三種構(gòu)件的性價(jià)比最好，分別為4.28、3.01和2.5。大跨度疊合板的性價(jià)比最差，僅為0.79。
造成上述現(xiàn)象主要是由于預(yù)制樓板雖然工期提前36％～46％，但因板體積較大，從生產(chǎn)工廠運(yùn)到施工現(xiàn)場時(shí)的費(fèi)用增高，同時(shí)傳統(tǒng)塔吊等機(jī)械無法滿足疊合板的組裝，大型機(jī)械的個(gè)性化需求使機(jī)械費(fèi)用有所增加。在組裝過程中，樓板接縫的處理費(fèi)用會更大，而疊合梁、預(yù)制柱在預(yù)制工廠內(nèi)生產(chǎn)，其規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)較為統(tǒng)一，現(xiàn)場吊裝精準(zhǔn)度提升，帶來的工期效益約為12元/㎡，造價(jià)效果較明顯。綜合考慮成本增量、預(yù)制構(gòu)件性價(jià)比、工日比等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，得出以下結(jié)論：
1.相比現(xiàn)澆構(gòu)件，疊合板造價(jià)增加最多，增長幅度接近2倍；其次為預(yù)制墻，增長幅度接近1.5倍，應(yīng)當(dāng)避免。
2.墻體構(gòu)件中，雙葉疊合墻造價(jià)增量較小，預(yù)制構(gòu)件性價(jià)比優(yōu)秀，使用它作為預(yù)制構(gòu)件時(shí)可以在滿足裝配率的情況下使成本造價(jià)較低，具有很高的效益。
3.構(gòu)件梁、柱在采用預(yù)制形式時(shí)，成本增量相對優(yōu)秀且預(yù)制構(gòu)件性價(jià)比較低，在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況下可以適當(dāng)選用。
工程實(shí)例驗(yàn)證
本部分以某公租房項(xiàng)目７號樓為例，樓房共17層，1-3層為現(xiàn)澆式設(shè)計(jì)，4-17層為裝配整體式設(shè)計(jì)（建筑面積為6483.2㎡）。依據(jù)投標(biāo)文件及圖紙，針對裝配式施工和現(xiàn)澆式施工兩種施工工藝分別進(jìn)行4-17層的成本核算及優(yōu)化，得到表4。其中每一種施工方式的造價(jià)計(jì)算均只討論土建工程部分中現(xiàn)澆鋼筋混凝土和PC構(gòu)件安裝項(xiàng)目。
結(jié) 論
1.與現(xiàn)澆構(gòu)件相比，疊合板造價(jià)增加最多，增長幅度接近2倍；其次為預(yù)制墻，增長幅度接近1.5倍，應(yīng)當(dāng)避免．雙葉疊合墻的成本造價(jià)最低，預(yù)制柱、疊合梁的經(jīng)濟(jì)效果相對優(yōu)秀。因此在同等裝配率情況下，應(yīng)當(dāng)盡量減少疊合板、預(yù)制柱的使用，增加雙葉疊合墻的應(yīng)用。
2.在采取組合式預(yù)制構(gòu)件的情況下，由于雙葉疊合墻造價(jià)增量較小，預(yù)制構(gòu)件性價(jià)比優(yōu)秀，因此盡量地多采用疊合墻與預(yù)制梁或預(yù)制柱相結(jié)合的組合方式，可以有效降低裝配式建筑的成本，與現(xiàn)澆式相比成本造價(jià)僅增加20%左右。
3.為了增加評價(jià)分值，提高裝配率的標(biāo)準(zhǔn)，可在梁、板等構(gòu)件滿足規(guī)范中裝配式建筑評分表里最低評分標(biāo)準(zhǔn)的情況下，優(yōu)先增大豎向預(yù)制柱及疊合墻構(gòu)件的預(yù)制部品部件比例，使得造價(jià)較優(yōu)且裝配式建筑評分也較高。