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          行業研究
          裝配式建筑發展報告系列之三


          一、裝配式建筑引領工程建造新模式,PC構件迎發展契機


          PC構件市場迎來發展契機


          與傳統現澆建筑相比,裝配式建筑更加強調前期設計、生產和施工的一體化,同時國家政策積極推動支持,裝配式建筑產業鏈各環節的資源整合將成為行業的發展趨勢。目前裝配式建筑造價高于傳統現澆建筑,但未來成本改善空間較大。近年來國家和各地方政府建議裝配式項目采用工程總承包模式,實現建筑設計、構件生產和建筑施工等環節的資源整合,降低中間環節產生的成本。

          2016年以來,國家和各地方政府陸續出臺鼓勵裝配式建筑發展的產業政策,帶動了一大批企業進入裝配式建筑領域。裝配式建筑根據材料形態可分為混凝土結構、鋼結構和木結構,在三大結構體系中,裝配式鋼結構目前應用于超高層建筑以及部分試點的保障住房,裝配式混凝土結構(PC)因具有成本相對低、居住舒適度高、適用范圍廣等優勢,在我國占主導地位。2017年所有在建的裝配式建筑中,混凝土結構、鋼結構和木結構的建筑面積占比分別為60%、34%和6%。因此,眾多建筑設計、施工等企業紛紛進入PC領域,在全國掀起投資建設PC構件工廠的熱潮,從而帶動了PC構件市場的快速發展。

          二、PC工廠加快落地,2025年PC構件將達千億規模


          PC構件廣泛應用于住宅,工廠集中分布于核心城市群


          由于裝配式混凝土結構在我國民用建筑應用最為廣泛,PC構件主要在住宅建筑上使用,在公共建筑、工業建筑及市政基礎設施等領域應用較少。我國住宅建筑中的PC構件主要有預制墻板、預制樓板、預制梁、預制柱等,應用對象以裝配整體式結構工程為主。

          隨著全國大力推進裝配式建筑,PC行業迎來快速發展,一大批有規模和實力的科研、設計、施工等企業紛紛投資建設PC構件工廠。2016年以來,全國新建的PC工廠已超600家,截至2019年底,全國年設計產能在3萬立方米以上的PC工廠已超1000家。

          由于各地區的政策目標及推進力度不同,全國的PC工廠布局分布產生不均衡現象。目前PC工廠主要集中在長三角、京津冀等重點推進的大中城市,近期中西部大城市也開始建設PC工廠。北京、上海推進裝配式建筑的政策力度較大,整體技術管理水平較高,PC構件市場初具規模;合肥、南京、深圳、濟南、成都、長沙、武漢等中心城市制定鼓勵發展PC的政策,積極推廣裝配式建筑。根據行業經驗,PC構件的經濟運輸半徑在150公里內,而一二線城市的土地資源極為稀缺,綜合考慮地價和運輸成本等因素,很多PC工廠會選址在距核心需求城市150公里左右的地區。


          PC構件市場空間巨大,2025年將達到1307億元


          隨著裝配式混凝土結構建筑的快速發展,我國PC構件的市場規模從2013年的3億元增長到2017年的56億元,年均復合增長率高達108%。我們認為未來PC構件市場空間巨大,2025年將達到1307億元。

          我們預測的PC構件市場規模計算公式如下:PC構件市場規模=裝配式混凝土建筑的新建面積×預制率×每平米混凝土體積系數×PC構件單價



          三、PC構件成本改善空間大,優化裝配式設計和規模化生產是關鍵


          目前裝配式混凝土結構建筑造價顯著高于傳統現澆建筑,其中PC構件成本在裝配式增量成本中占比最高,是制約裝配式建筑推廣發展的主要障礙。因此,如何降低PC構件成本是裝配式建筑未來在全國能夠大面積推廣的關鍵所在。

          在PC構件成本中,生產成本占比最高,但成本改善空間大,主要有兩種方式:(1)優化裝配式設計可顯著降低PC構件的直接生產成本和運輸費;(2)規模化生產可有效降低PC構件的間接生產成本、直接生產成本和運輸費,提高企業的盈利能力。因此,隨著PC構件設計水平的不斷優化,加之規模化生產的效益,PC構件成本將呈現下降趨勢。

          PC構件成本


          PC構件成本主要包括生產成本、運輸費、營銷費用、財務費用、管理費用和稅費等。與現澆構件相比,PC構件增加了工廠生產和物流環節。其中,生產成本占比最高,生產成本分為直接生產成本和間接生產成本。直接生產成本主要包括材料費、人工費、模具費等;間接生產成本主要包括購置土地形成的無形資產攤銷、廠房及設備等固定資產折舊等費用的分攤。運輸費包含了構件從廠家生產到消費者所在場地的所有運輸費用。

          在PC構件成本中,直接生產成本占55%~65%,其中占比最大的是材料費、人工費和模具費;間接生產成本占8%~12%,主要系各類資產折舊和費用攤銷所致。


          以疊合樓板為例,與現澆混凝土板相比,裝配式疊合樓板的綜合單價高出82%。其中,直接生產成本(人工費、材料費和模具費)和運輸費均高于現澆混凝土板。


          造成上述四種費用較高的主要原因有:

          (1)人工費:各生產環節工人的人工費,包括制作人工費、鋼筋人工費、修補人工費、輔助人工費等。產品標準化程度低,經常出現異形構件,只能采用固定模臺生產,不能實現流水作業;且PC構件的鋼筋規格和間距不統一,連接部位都有外漏鋼筋,無法采用機械代替人工實現批量生產,只能采用人工綁扎,降低了工人的有效工時,從而影響了生產線效率。

          (2)材料費:目前很多企業缺乏裝配式設計經驗,只是在傳統建筑設計圖上進行修改,裝配式各環節認識不充分,使得在構件生產過程中設計圖往往需要修改,造成原材料的浪費。

          (3)模具費:模具周轉次數低,通常鋼模具模板的厚度在6~10mm,理論上可以周轉使用200次以上。但由于標準化設計程度低,未實現規模化生產,目前行業內模具的重復使用率較低,一般行業平均在50次左右,對應模具成本高達326元/m3。

          (4)運輸費:運輸費高的原因主要有兩方面。一是設計標準化程度低導致的單車裝載率較低;二是運輸距離過遠導致的單次運輸成本較高,一般的經濟運輸距離為100~150km。運輸距離與運輸成本大致呈線性關系,運距越遠,成本越高。

          目前PC構件成本雖然高于現澆構件,但成本改善空間大,主要有兩種方式,一是優化裝配式設計可顯著降低PC構件的直接生產成本和運輸費,二是規模化生產可有效降低PC構件的間接生產成本、直接生產成本和運輸費。

          優化裝配式設計可降低直接生產成本和運輸費


          通過合理配置鋼筋,選用標準化程度高的生產方式,提高構件標準化,可顯著降低直接生產成本(材料費、人工費和模具費)和運輸費。以恒大某標準樓型的48塊單向桁架疊合板為對象,從以下4個方面闡述如何通過優化裝配式設計降低成本:

          (1)合理配置鋼筋可節省原材料:桁架疊合板的物料組成中,混凝土、桁架鋼筋和受力筋占比較大,為影響物料成本的主要因素。在不改變板厚的前提下,優化桁架鋼筋和受力鋼筋的含量是降成本的重點。合理選用受力鋼筋的直徑和配筋間距可適當降低含鋼量。受力鋼筋按規范要求合理配置,含鋼量可降低13.2kg/m3,PC構件單方成本可降低2.5%。

          (2)長線法生產顯著提高生產效率:桁架疊合板可采用長線法生產或流水臺模生產。長線法臺模只需在臺模中間增加隔斷模即可生產任意長度、寬度和高度在一定范圍的疊合板,生產線人員采用人員流水配置,不同工種的工人在長臺模上流水作業。而流水線臺模尺寸固定,依靠邊模固定PC構件,臺模按照節拍時間在流水線的不同工位上流轉,生產人員固定在一個工位或臨近工位,需在節拍時間完成工作,因此流水線生產對構件的標準化要求較高。

          采用長線法生產人均砼日產量比流水線高21%,單線配置人數比流水線少,是較為經濟的生產方式,PC構件成本可降低2.1%。


          (3)降低模具費:采用長線法生產時,提高標準構件的比例并增加可拼接構件比例可降低模具用量,PC單方成本可降低2.6%。

          (4)降低運輸費:設計通過優化疊合板尺寸裝載率可提高10%,PC單方成本降低1%。

          綜上所述,通過優化裝配式設計可降低桁架疊合板單方成本共8.2%。


          規模化生產可降低間接生產成本、直接生產成本和運輸費


          規模化生產是指工廠有組織、有秩序按照固定模式進行大批量的生產。在一定的產量范圍內,隨著產量的增加,平均成本不斷降低,即形成所謂的規模經濟。同等預制率情況下,裝配式項目規模的增加可顯著減少增量成本。在PC預制率30%的剪力墻結構中,項目規模增加一倍,增量成本可顯著降低47%。


          通過規模化生產,可有效降低PC構件的間接生產成本、直接生產成本和運輸費。

          (1)規模化生產降低間接生產成本:PC構件企業作為一般意義上的制造企業,初始投資的固定成本較大,主要包括土地投資、廠房及設備投資、固定或流動模臺等,這些都屬于間接生產成本,會分攤到PC構件成本中。間接生產成本占比一般為8%~12%,有的工廠前期投入大,比例甚至會更高。而間接生產成本屬于固定成本,不受PC構件產量的影響。因此,PC構件生產有較強的規模效益,規模越大,間接生產成本的分攤就越低,企業的盈利能力也越高。

          (2)規模化生產降低直接生產成本:以模具費為例,規模化生產使模具重復使用率提高,模具費用變得更低。目前整個行業的模具成本消耗較大,模具費用占PC構件成本的比例在10%左右,模具周轉次數一般在50次。若實現規模化生產,模具周轉次數從50次提高至200次時,模具費用可降低244元/m3,降幅高達75%。此外,規模化生產可提高生產線使用效率,工人的有效工作時間增加,使得人工費的分攤也會降低。


          (3)規模化生產降低運輸費:規模化生產幫助企業在運輸PC構件中贏得運費優惠,且產品的標準化提高了單車裝載率,從而降低了PC構件成本。

          通過規模化生產,PC構件企業可以更好地提高資源使用效率,擴大產量,降低成本,提高企業的盈利能力。實現規模化生產主要有以下四種途徑:

          (1)確定適宜的工廠投資規模:確定適宜的工廠投資規模,根據周邊市場需求設計一個相對合理的產能水平,為實現規模化生產提供基礎。

          (2)提高構件設計標準化水平:在設計初期對各個空間進行標準化的模塊拆分,通過對預制構件的模塊化、標準化設計,減少構件種類,優化工廠模具,統一構件邊緣銜接設計,達到以少量標準化構件組合滿足差異化項目需求的目標,從而為規模化生產創造條件。

          (3)提高生產的柔性制造水平:柔性制造強調對小批量和個性化需求的解決能力。在柔性制造情況下,企業能適應由于市場需求變化和工程設計變更所出現的變動,進行多品種生產,且能實現機器操作最大限度替代人工操作,因而在提高適應能力的同時也能在成本控制方面表現良好,是實現規模化生產的關鍵因素。

          (4)加強與裝配式建筑全流程的協作:PC構件企業應加強與裝配式建筑全流程的協作,解決設計、生產和施工一體化過程中技術與管理的脫節問題,優化資源配置,合理安排生產,為實現規模經濟提供保障。
          來 源:中國建設報經報道


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