装配式混凝土建筑综合效益分析

1. 建造阶段资源能源消耗对比

通过对典型案例进行数据调研，并按照钢材、混凝土、木材、保温材料、水泥砂浆、水资源、能源、建筑垃圾等方面分项统计分析如下。

（1）钢材消耗。由于不同建筑高度和设计方案导致的钢筋消耗量差异会对两种建造方式的钢材消耗量对比产生较大干扰，因此，本部分仅选取相同建筑高度和设计方案的某项目进行对比，见表3-1所示。

表 3-1 两种建造方式的单位平方米钢筋消耗量对比表

由表3-1可以看出，装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米钢筋用量增加了3.29%。增加的部分包括四方面：一是由于使用叠合楼板，较现浇楼板增加了桁架钢筋。二是由于采用三明治外墙板，比传统住宅外墙增加了 50mm的混凝土保护层，进而增加了这部分的钢筋用量。三是预制构件在制作和安装过程中需要大量的钢制预埋件，增加了部分钢材用量。四是由于目前预制装配式建筑在我国仍处于前期探索阶段，部分项目考虑到建筑的安全与可靠，在一些节点的设计上偏于保守，导致配筋增加。

减少的部分包括两方面：一是预制构件的工厂化生产大大降低了钢材损耗率，提高了钢材的利用率，以某项目为例，钢材损耗率降低了48.8%。二是预制构件的工厂化生产减少了现场施工的马凳筋等措施钢筋。

（2）混凝土消耗。由于不同建筑高度和设计方案导致的混凝土消耗量差异会对两种建造方式的混凝土消耗量对比产生较大干扰，因此，本部分仅选取相同建筑高度和设计方案的某项目进行对比，见表3-2所示。

由表3-2可以看出，装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米混凝土消耗量增加1.31 %。增加的部分包括两方面，一是由于使用叠合楼板增加了楼板厚度导致混凝土消耗量增加，现浇楼板厚度一般为100 ～ 120mm，而叠合楼板做法一般为130 ～ 140mm （预制部分一般为60mm，现浇部分一般为70mm以上）。二是部分项目的预制外墙采用夹芯保温，根据结构设计要求，比传统住宅外墙增加了50mm的混凝土保护层，而在传统住宅中，外墙外保温一般采用10mm砂浆保护层。减少的部分在于预制构件厂对混凝土的高效利用，避免了以往在现场施工受施工条件等原因造成的浪费，提高了材料的使用效率。

表 3-2 两种建造方式的单位平方米混凝土消耗量对比表

（3）木材消耗。装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米木材节约55.4%，优势明显，如表3-3所示。主要是因为其预制构件在生产过程中采用周转次数高的钢模板替代木模板，同时叠合板等预制构件在现场施工过程中也可以起到模板的作用，减少了施工中木模板的需求。

表 3-3 两种建造方式的单位平方米木材消耗量对比表

（4）保温材料消耗。由于研究样本中很多对比项目的保温材料的选取不同，比如部分传统现浇项目采用保温砂浆，无法直接与装配式建造方式采用的保温板消耗量对比，因此，本部分选取两组保温材料均为保温板的项目进行对比，如表3-4所示。

装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米保温材料消耗量节约51.85%。一方面由于材料保护不到位、竖向施工操作面复杂以及工人的操作水平和环保意识较低，导致现浇住宅在现场施工过程中保温板的废弃量较大。

表 3-4 两种建造方式的单位平方米保温材料消耗量对比表

另一方面，本专题计算过程中取现浇住宅保温材料用量的两倍与装配式住宅保温工程量进行对比。原因包括：一是目前装配式混凝土建筑采用的外墙夹心保温寿命可实现与结构设计50年使用寿命相同，而现浇住宅外墙外保温的设计使用年限只有25年。二是预制三明治外墙板常用挤塑聚苯板（XPS )，传统现浇建造方式常用膨胀聚苯板（EPS )，而XPS的导热系数小于EPS。以北京为例从节能计算上推算满足同样的节能设计要求XPS的用量要少于EPS的用量，但因XPS有最小构造要求，导致两者的实际用量差异不大，而预制三明治外墙板的保温效果较普通外保温有所提高。

（5）水泥砂浆消耗。装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米水泥砂浆消耗量减少55.03%，如表3-5所示。原因包括，一是外墙粘贴保温板的方式不同，装配式建造方式的预制墙体采用夹心保温，保温板在预制构件厂内同结构浇筑在一起，不需要使用砂浆及粘结类材料；二是预制构件无须抹灰，减少了大量传统现绕方式的墙体抹灰量。

表 3-5 两种建造方式的单位立平方米水泥砂浆消耗量对比表

（6）水资源消耗。由表3-6可以看出，建筑施工的大多数工序都离不开水，以沈阳市为例，建筑工程的建造和使用过程用水占城市用水的47%。但目前施工环节的用水量大、水利用效率较低。

装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米水泥砂浆消耗量减少23.33%。原因主要是三方面，一是由于构件厂在生产预制构件时采用蒸汽养护，养护用水可循环使用，并且养护时间和输气量可以根据构件的强度变化进行科学计算和严格控制，大大减少了构件养护用水。二是由于现场混凝土工程大大减少，进而减少了施工现场冲洗固定泵和搅拌车的用水量。三是现场工地施工人员的减少导致施工生活用水减少。

表 3-6 两种建造方式的单位平方米水资源消耗量对比

（7）能源消耗。由表3-7可以看出装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米电力消耗量减少18.22%。原因主要包括四方面，一是现场施工作业减少，混凝土浇捣的振动棒、焊接所需电焊机及塔吊使用频率减少，以塔吊为例，装配式建造方式施工多是大型构件的吊装，而在传统现浇施工过程中往往是将钢筋、混凝土等各类材料分多次吊装；二是预制外墙若采用夹芯保温，保温板在预制场内同结构浇注为一体，减少了现场保温施工中的电动吊篮的耗电量；三是由于传统现浇方式较装配式建造方式相比传统现浇方式的木模板使用量较大，加工耗电量增加；四是由于预制构件的工厂化，减少或避免夜间施工，工地照明电耗减少。

表 3-7 两种建造方式的单位平方米电力消耗量对比表

续表

（8）建筑垃圾排放。表3-8显示装配式建造方式相比传统现浇方式单位平方米固体废弃物的排放量降低69.09%，减排优势非常明显。减少的固体废弃物主要包括废砌块、废模板、废弃混凝土、废弃砂浆等。装配式建筑施工现场干净整洁，各项措施完善，管理严格，废弃物的产生量极大减少，同时预制构件厂在构件生产过程中控制严谨、管理规范，混凝土的损耗量很小。

表 3-8 两种建造方式的单位平方米建筑垃圾排放量对比表

2. 建造阶段粉尘和矂声排放对比

为测定装配式建筑施工阶段的空气质量和噪声排放，在同一时间对同一项目内的两栋不同建造方式的建筑进行了数据实测。

（1）施工现场粉尘浓度监测数据统计。对施工现场粉尘浓度的监测形式为现场取样和实验室分析，主要检测的空气成分为:PM10、PM2.5等。

监测结果（见表3-9）表明装配式施工现场的PM2.5和PM10的排放较少。主要原因包括四方面：一是由于采用预制混凝土构件，减少了建筑材料运输、装卸、堆放、挖料过程中各种车辆行驰过程中产生的扬尘；二是外墙面砖采用工业化直接浇捣于混凝土中，预制内外墙无须抹灰，大大减少了土建粉刷等易起灰尘的现场作业；三是基本不采用脚手架，减少落地灰的产生；四是减少了模板和砌块等的切割工作，减少了相关空气污染物的产生。

表 3-9 PM2.5和PM10浓度实测表

（2）施工现场矂声排放测算。依据《建筑施工厂界环境噪声排放标准》GB 12523-2011和《声环境质量标准》GB 3096-2008等标准，选择若干装配式混凝土和现浇项目施工现场的测点对噪声进行了检测，经背景噪声修正后的测量结果，如表3-10所示。

根据监测结果可以看出，装配式施工的测点均满足噪声排放国家标准要求，现浇混凝土施工区域测点中超标的数据较多。在传统施工过程中，采用的大型机械设备较多，产生了大量施工噪声，如挖土机、重型卡车的马达声、自卸汽车倾卸块材的碰撞声等，其混合噪声甚至能达到100d B以上。主体工程施工阶段，噪声主要来自切割钢筋时砂轮与钢筋间发出的高频摩擦声，支模、拆模时撞击声，振捣混凝土时振捣器发出的高频蜂鸣声等。这些噪声的强度大都在80 ～ 90d B。

相对而言，装配式施工过程缩短了最高分贝噪声的持续时长。由于采用的是工业化方式，构件和部分部品在工厂中预制生产，减少了现场支拆模的大量噪声。同时，预制构件的安装方式减少了钢筋切割的现场工序，避免高频摩擦声的产生。

表 3-10 施工现场矂声监测结果

3. 建造阶段碳排放对比分析

如表3-11所示，对于混凝土建筑，装配式建造方式相比传统现浇方式在建造阶段单位平方米可减少碳排放27.26kg，如表3-11所示。根据《中共中央国务院关于进一步加强城市规划建设管理工作的若干意见》中提出的“力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30%”发展目标，如按装配式混凝土建筑占新建建筑的比例达到 20%计算，到2025年，装配式混凝土建筑在建造阶段可实现碳减排1000万吨，即 353万吨标煤，约占“十二五”期末实现建筑节能1.16亿t标准煤任务的3.04%，约占“十二五”期末实现新建建筑节能4500万t标准煤任务的7.84%。

表 3-11 两种建造方式的碳排放量对比

4. 经济效益和社会效益分析

1）经济效益

（1）集群发展拉动地方经济。装配式建筑有利于形成产业链、培育新的产业集群，可以直接诱发建筑业、建材业、制造业、运输业以及其他服务行业的发展，有利于消解钢铁、水泥、机械设备以及建材部品等过剩产能，是建设行业落实“稳增长、调结构”政策的有效途径。以沈阳市为例，2012年沈阳市现代建筑产业集群已经突破1000亿元，2014年将近达到2000亿元，有力地推动了当地经济发展。

（2）节约资金时间成本。装配式建筑由于大量采用预制构件，主要工作在工厂里进行，如能实现大规模穿插施工，则现场施工工期可大幅度缩短，形成了“空间换时间”方式，可以大大加快开发周期，节省开发建设管理费用和财务成本，从而在总体上降低开发成本，特别是在旧城改造和安置房建设中的优势更加明显。

（3）降低综合造价。装配式建筑发展初期，装配式建筑工程造价比传统方式高200～500元，其主要原因在于标准化部品应用量不足导致无法充分发挥工业化批量生产的价格优势。但如果能够在标准化、模数化的基础上，提高通用产品应用比例，形成规模化生产，工程造价可与传统现浇方式基本持平。

2）社会效益

（1）促进农民工向产业工人转变，实现“人的城镇化”。80后农民工已开始成为我国建筑业劳动力市场的主力，他们大都不愿意从事脏而笨重的体力劳动，劳动力市场结构性短缺已开始显现。装配式建筑的工厂化建造模式，大大改善了劳动条件、提高了劳动技术含量，有助于引导农民工转型为产业工人，促进其稳定就业，并在城镇定居，实现农业转移人口市民化。

（2）提高劳动效率，节约人力成本。我国人均竣工住宅面积仅30多平方米，是美国和日本的1/4和1/5;建筑业人均增加值仅为美国的1/20、日本的1/42。日本通过持续地推动住宅产业化，现场用工量从每平方米20～30人•小时下降到了每平方米5～8人•小时，大大提高了施工效率。

（3）提升质量和性能，提高居住舒适度。采用装配式建造方式可以确保诸多建筑工程质量的关键环节得到控制，提高工程质量的均好性，减少系统性质量安全风险，有效解决质量通病问题，如通过采用外墙保温结构整体预制体系、预制楼梯、外墙外窗一次成型、外立面装饰面反打工艺等，解决外墙渗漏、保温开裂等问题并提升了住宅质量和品质。

（4）提升行业竞争力，培育产业内生动力。装配式建筑以现代的住宅制造取代了传统的住宅建造，实现了工业化与信息化的深度融合，不仅使相关企业通过转型升级提高了自身竞争力，而且提高了建设行业的工业化水平，推动了相关领域装备制造业的发展，有利于形成国际竞争力、实现制造强国的战略目标。

（5）有利于安全生产，推动产业技术进步。采用装配式建筑方式，大幅减少了工程施工阶段对施工人员的需求，仅需要几十个甚至更少的起重人员、组装人员和管理人员进行现场的吊装、拼装工作。同时，装配式建筑需要专门从事建筑工业化生产的工人，这些产业工人技术水平相对较高、专业知识较多、安全意识较强、综合素质较好，从而减少了施工生产过程中人为的不安全因素的影响。

在提高产业工人的综合素质的同时，装配式建造方式有利于提高建筑业的科技水平，推动技术进步，提升生产效率，促进生产方式转型升级。