多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析.pdf
第 3 6卷第 1期 2 0 1 0年 2月 四川建筑科学研究 S i e h u a n Bu i l d i n g S c i e n c e 49 多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析 邹 晶 , 刘德文 , 李元齐 1 . 同济大学土木工程学院, 建筑钢结构教育部工程研究中心, 上海2 0 0 0 9 2 ; 2 . 招商局地产 南京 有限公司, 江苏 南京2 1 0 0 0 5 摘要 基于实际工程调研数据, 通过对多层钢结构住宅与多层传统住宅造价的对比分析, 研究了钢结构住宅的各分部工程 及综合经济性能, 从定量的角度确定影响多层钢结构住宅造价的主要因素。在此基础上, 基于“ 整体成本” 的概念, 综合考虑 了钢结构体系的相对经济技术指标。研究工作为推广钢结构住宅体系提供了依据。 关键词 钢结构住宅; 土建造价 ; 综合经济效益; 整体成本 中图分 类号 T U 3 9 1 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 81 9 3 3 2 0 1 0 0 1 0 4 9一O 5 0 引 言 钢结构住宅由于 自重轻、 强度高、 抗震性能优 越 , 同时节能环保 , 在发达 国家广泛应用于住宅建筑 中, 占住宅建筑 总量 的 4 0 % ~5 0 %。但是 , 目前我 国仅有几百万平方米 的钢结构住宅 , 这与我 国 目前 的钢产量现状 2 0 0 7年接近 5亿吨 及 国家大力提 倡建筑节能环保的国策严重不符l 1 ] 。但另一方面 , 钢结构住宅是否能被接受 , 关键 还要看其价格能否 被社会所接受。否则 , 钢结构住 宅就不会有更广阔 的市场 , 也就无从谈起钢结构住 宅体 系的推广和应 用。本文对多层钢结构住宅与传统住宅的工程造价 及其各 自 优势进行了调查研究, 尽可能选取具有代 表性及可比性的工程数据 , 对 多层钢结构住宅进行 各项经济指标和综合经济效益分析 , 从定量 的角度 确定影响多层钢结构住宅造价的主要 因素 。在此基 础上, 基于“ 整体成本” 的概念 , 综合考虑钢结构体 系的相对经济技术指标 。研究工作为推广钢结构住 宅体系提供依据。 1 多层 钢 结构 住 宅 与传 统 住 宅造 价 比较 为了具有可比性 , 本文选择 了同一地 区层数层 高相当、 开工年份相近、 结构布局相似的钢结构和砖 混结构多层住宅作为调研对象 , 并将其工程造价进 行详细比较 。两个工程的工程概况和工程特征见表 l和表 2 。 收稿 臼期 2 0 0 8 - 0 7 - 0 9 作者简介 邹晶 1 9 8 2一 , 女 , 辽宁大 连人 , 硕士 , 主要从 事钢结 构 住宅产业研究 。 Ema i l z o u j i n g 0 8 1 9 1 6 3 . e o m 表 1 工程概况 钢结构 砖混结构 地点 绍兴 绍兴 层数 5 5 层高 底层 3 . 3 m , 其余各层 3 . 2 n l 3 . 0 m 总建筑面移 m 3 9 7 3 . 0 0 3 8 8 0 . 4 6 结 构 体 系 钎 墨 i 3 、 砖 混 篡 檠 是 嘉 承 重 施 工工期 4 5个 月 2 0 0 5年8~ 9个月 2 0 0 5年 基础形式 桩基础 内外 墙 AL c板 厚 1 5 0 I / l/ n 。 墙 面 体 系 器 } 鬟 mm厚 压型 钢板 混凝 土组 合 屋 面 屋面体系 板上 覆珍 珠岩 块 和煤 渣找 坡保 温 楼面体系 压型钢板混凝土组合楼板 门窗形式 塑钢窗 , 装饰木门 桩基础 2 4 0 m m 厚 红 砖 墙 , 两 侧加抹灰共 2 8 0 mm厚 现浇混 凝 土 屋 面板 上 覆珍珠 岩 块 和煤 渣 找 坡保温 现浇混凝土楼板 塑钢窗 , 普通 木门 上述两种结构体系的多层住宅除结构形式不同 外 , 其他基本建筑情况相似 , 由于所用的结构材料不 同, 使其梁柱截面 、 墙体尺寸不同, 结构 自重不 同, 同 时 , 两者施工速度有较大差异。两种结构的工程造 价比较如下 本文所指的工程造价皆为土建工程造 价 。 1 . 1 结构承重体 系直接造价 比较 表 3给 出了两种结构承重体 系直接造价 比较。 钢结构住宅建筑结构承重体系的梁、 柱用钢量 总计 为 1 5 1 . 0 0 t , 直接造价为 9 9 9 9 2 2元 。砖混结构住宅 建筑结构承重体系 的梁、 柱的钢筋用量 总计 为 3 2 . 7 3 t , 混凝土用量总计 为 3 0 6 . 5 6 1 1 3 , 红砖用量总 计为 1 2 1 0 . 7 0 m , 直接造价为 6 8 9 0 9 1元。 5 0 四川建筑科学研究 第 3 6卷 表 3 结构承重体系直接造价比较 从表 3可以看 出, 就结构承重体系直接造价而 言 , 采用钢 结构 比砖 混结构 的主 材造价 高 3 1 0 8 3 1 元 , 钢结构比砖混结构的主材造价高大约 3 1 . 1 %。 1 . 2 基础直接造价 比较 表 4给出了两种基础直接造价比较。采用钢结 构住宅体系时, 由于墙体使用轻质材料 , 梁 、 柱采用 H型钢 , 上部结构重量大大减轻 , 基础受力较小 , 基 础混凝土用量 总计为 1 3 5 . 8 2 m , 基 础钢筋用量总 计为 2 0 . 0 2 t , 直接造价为 3 8 1 6 0 6元。采用砖混结 构体系时, 由于墙体使用红砖 , 与钢结构体系相 比较 上部结构重量大 , 导致基础受力较大 , 基础混凝土用 量总计为 2 6 9 . 0 0 m , 基础钢筋用量总计为 3 5 . 8 1 t , 直接造价为 7 6 3 1 5 0元 。就基础直接造价而言 , 采用 砖混结构 比钢结构 的主材造价高 3 8 1 5 4 4元 , 砖混结 构 比钢结构的主材造价高大约 5 0 . 0 %。 表4 基础直接造价比较 上部结构重量 的减轻给下部基础带来了许多好 处, 从表 4中可以看 出, 主体结构的 自重不同, 基础 的形式和费用也不 同, 从而影响整体结构 的总造价 的不同。在这两种结构中砖混结构 的基础造价费用 大, 若采用钢结构基础可减轻近一半 , 进而对地基的 地耐力要求降低 , 因此 , 在多层钢结构住宅中一般均 采用浅基础 , 其埋深 范围是 04 m, 这将使地基处 理工作变得简单 J 。同时 , 上部结构 自重减轻 , 基 础减轻 , 建材运输量也相应减少。值得注意的是 , 本 文相关调研主要集 中在江浙地区 , 这一地 区由于地 基土多为淤泥, 或者其他不良基础, 对于砖混结构地 基处理的造价非常大 , 钢结构和砖混结构基础造价 差距会更悬殊。 1 . 3 墙体工程直接造价比较 墙体在钢结构 住宅建筑 中 占重 要的地位。 目 前, 墙体材料主要采用砖、 块材和板材三种形式。在 我国住宅建筑 中, 大部分的住宅采用粘土砖为墙体 材料 , 粘土砖热损耗非常大, 隔声、 防潮 、 抗裂等性能 也很差 ; 砌块材料品种少 , 分为小型混凝 土空 心砌 块 、 加气混凝土砌块和沙加气混凝土砌块 ; 板材的综 合性能较好、 科技含量较高 , 是可以大力发展的墙体 材料。表5 对这两种结构体系的墙体工程直接造价 进行比较。 表 5 墙体工程直接造价比较 注 对钢结构 , 面层及 粉刷用量一项包含在板材用量和防火板 的面层 涂料两项 中。 从表 5可 以看出, 钢结构 比砖混结构的墙体造 价高出将近 4倍 。在两种墙体材料 中, 虽然红砖 的 造价比 A L C板的造价相对便宜很多, 但是 由于它们 的保温、 隔声 性能不好 , 综合 性 能差 , 若要 达到与 A L C板相同的保温、 隔声效果 , 需要另外采用非 主 材来弥补。但是 , 对于钢结构住宅来说 , A L C板材 造价和防火板及面层涂料造价还相对较高 , 导致钢 结构住宅的墙体工程 的总造价较高 , 若板材和防火 涂料的费用降低到一定水平 , 就可以使两种墙体工 程的总造价基本持平。同时 , 从这两种墙体材料在 工程施工中所需时间和 占用 的面积的不 同, 我们 注 意到板材墙体结构的优势是 明显的。 1 . 4其他分部工程直接造价比较 表 6和表 7分别给出了两种楼面工程和屋面工 程直接 造价 比较 。 表 6 楼面 工程直接造价 比较 钢结构 砖混结构 楼 面 体 系 和 楼 板 厚 度压 萋 混凝 土用量及造价 4 2 9 5 . 9 8 O 0 元 0 / m m 3 钢筋用量及造价 2 9 . 2 2 5 6 .4 3 t m 。 压 型 钢 板 5 1 tm 面层及粉刷用量及造价 一 楼 而 诸 价 1 3 0 06-,/m2 台 现浇混凝土楼板 1 o 0 mm 2 9 4. 91 m3 5 4 . 0 4元/ m 3 2 . 2 4t 4 3 . 9 0元/ m 2 7 7 4. 5 3 m 6 2 . 6 9 m 1 6 3 . 0 1元|/m 从表 6和表 7可以看出, 砖混结构楼面和屋面 工程造价分别 比钢结构高出 3 2 . 9 5 m 2 0 . 2 % 和 5 . 0 1 m 1 0 . 3 % 。可 以说, 两种结构体系 的 楼面和屋面工程造价相差并不是很大 , 特别是两者 的屋面工程造价基本持平 。 2 0 1 0 N o . 1 邹 晶, 等 多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析 5 1 表 7 屋面工程直接造价 比较 钢结构 砖混结构 屋面体系和屋面 压型钢板混凝 土组 板厚度 面板 1 1 0 r f lm 混凝土用量及造价 1 2 6 . 4 4 . 5 7 0 m m 3 钢筋用量及造价 7 .妄 m 2 面层 、 保温层及粉刷 6 3 0 . 0 0 m 量及造价 2 4 . 0 8元/ m 屋面总造价 4 3 . 8 5元/ m0 屋 现浇混凝土屋面板 1 o o mm 6 5 . 9 7 m3 1 O . 2 1 r l l 8. O 6 t 1 0 7 6V V ./ m 6 1 3 . 1 1 1 T I 2 7 . 8 9 m 4 8. 8 6 mz 1 . 5 直接总造价汇总比较 由表 3~表 7列 出的两个工程的各单项直接造 价汇总 , 可以得到表 8中的总工程造价 比较。图 1 对两种住宅结构体系各项直接造价进行 了直观的比 较。 表 8 直接 总造价汇总比较 / 元/ m 注 钢结构住宅里其他项内含 花岗岩、 楼梯、 扶手、 外墙、 脚手架、 卫 生 间、 地砖 、 墙砖 、 耐磨地坪费用。 ■ 钢结 构 口 砖混 结构 结构体系基础 墙体 楼面 屋面 门窗 水电 其他 图 1 两 种 住 宅 结 构 体 系各 项 直 接 造 价 比较 从表 8数据 以及图 1中可 以清楚看到两种结构 体系的土建部分工程造价 。两种结构体系造价的差 别主要体现在结构体系、 基础和墙体造价方面 , 钢结 构总工程造价较砖混结构高出约 2 0 . 8 9 %, 这是 由 于用钢量和墙体造价太高造成的。由于土建部分工 程造价只 占总工程造价 的 3 0 %不 到, 因此 , 想要客 观全面地反映工程造价, 还必须考虑装饰费用、 制作 安装费用和人工成本 费用等诸多 因素 的影 响。但 是, 由于资料的局限性 , 本文没有考虑以上因素对工 程造价的影响。 通 过对以上两个实际工程 的工程 造价对 比分 析 , 不难理解 , 我国发展钢结构住宅在材料供应上 、 技术水平上基本没有困难, 而且在质量上与传统结 构相 比具有绝对优势的情况下 , 为什么一直没有得 到足够的重视 , 在住宅 中一直 没有得到大规模发展 的原因。归根结底, 是钢结构工程 的土建造价还相 对过高, 主要表现在钢材和墙体材料的价格居高不 下 , 从而给人们造成 了一种钢结构住宅造价太高 的 错觉。事实上 , 长期 以来许多专业人员 、 非专业人员 及业主也都普遍认为, 钢结构住宅体系用钢量大、 造 价高, 作为住宅不适合中国国情。 然而作者个人认为 , 这种观念是不全面的 , 也正 是这种观念上 的误 区严重影 响 了钢结构住 宅的推 广 。事实上 , 考虑一个结构系统的优势 , 判别一种结 构体系的经济性能 , 要 以其综合经济效益为评价指 标 。也就是说 , 除了要将结构的工程造价进行 比较 , 还必须综合考虑所有影 响工程造价的因素, 以及 由 于建筑体系的改变对建筑使用的影响和由这种影响 所带来的经济效益。 为此 , 有必要根据 目前我 国钢结构住宅的发展 状况 , 将多层钢结构住宅和其 他传统住宅体系的综 合经济效益进行分析 比较。 2 多层 钢 结 构 住 宅 综合 经济 效 益 分 析 对于钢结构住宅来说 , 除了要考虑工程直接投 资外 , 还应从建筑 的内在价值 , 即有效使用面积、 基 础处理、 施工速度、 施工对周围环境影响以及建筑的 可持续性发展等综合 因素作全面、 系统的分析 , 应 以 其综合经济效益为依据来评 价钢结构住宅 的适 用 性 。本文主要针对现有工程采用较多的多层纯钢框 架结构体系, 从开发商 、 施工方 以及使用者等多角度 开展调研工作 , 详尽地对这三种结构体 系进行综合 经济效益分析。 当前 , 我国国情是人 口较多 , 特别是在大 中型城 市中 , 土地资源就更加宝贵 , 低层低密度的轻钢住宅 建筑不可能成为中国住宅产业发展 的主流。为了满 足我国住宅市场的消费需求 , 多层及小高层钢结构 住宅在我国试点工程 中应用越来越多 图 2 。从 目 前已有的资料统计分析得到 , 多层住宅土建部分工 程造价大致为 9 0 0~1 1 0 0 m ; 用钢量为 4 5~5 8 k g / m。 。 表 9~表 1 1 将纯钢框架结构、 钢筋混凝土框架 结构 和砖混结构三种结构体系作 了综合经济效益 比 较分析 。为了便于比较 , 计算工程造价时, 建筑层数 为 5层 , 建筑面积折算为 3 5 0 0 I l l 。 姗 湖 枷 枷 m 如 0 g 一 、 辎删 5 2 四川建筑科学研究 第 3 6卷 图 2 多层 纯钢框 架住宅 表 9工程概况 表 l 0 工程特征 纯 钢 框 架 结 构 ; i 砖 混 结 构 基础 墙体 屋 面 楼地面 楼板 门窗 础 部 内 外 墙 AL C 板 厚 M 5浆砌 K P 1多孔砖 外墙 K P 1多 孔 I S 0 mm, 加 抹 灰 共 外墙 , 内墙 M5浆砌 砖 , 内墙 M 5浆 1 6 0 m m厚 三孔砖 砌三孔砖 髓 黧 PV C 合 屋 面 板 上 覆 珍 珠 面 板 , 卷 材 岩 块 和 煤 渣 找 坡 保 嚣 侣 仳 饿 工 防 水 层 ,水 泥 瓦 温 屋面 水泥砂浆面层 水泥砂浆面层 水泥砂浆 面层 暮 板 混 凝 土 组 钢 筋 混 凝 土 现 浇 板鬟 蓑 混 凝 土 现 塑钢窗, 装饰木门 铝合金窗 铝合金窗 1 1 6 混合砂浆 内 装 修混 合 砂 浆 粉 刷 兰 批 容 子两遍 外 装 修外 墙 涂 料 粪 砂 浆 粉 刷 、 夕 墙 外 墙 涂 料 表 l l 给出了 3个工程的工程造价分析表 。 表 1 1 工程造价分析 / f r. / m 注 1 建筑功能、 施工环境分析同表 3 ~ 9 。 2 其他 包括包 干费、 质量奖 、 赶工措施费等。 3 综合费率 含差额利润 、 劳动保险费及劳保统筹增加费。 从表 l 1的调研数据来看, 多层纯钢框架结构住 宅的工程造价高于多层钢筋混凝土框架结构住宅和 多层砖混结构住宅。钢结构住宅 的工程造价高于钢 筋 混 凝 土 框 架 结 构 3 3 . 7 8 % ,高 于 砖 混 结 构 1 5 . 8 8 %。从表 1 1中 3个工程 的各单项造价来看 , 纯钢框架结构住宅 的材料费、 综合费率和税金 比另 外两种结构体系高, 这主要也是 由于三者 的开工年 份不同。在与设计施工人员 的交流中得知 , 多层 纯 钢框架结构住宅的工程造价较高 , 主要是由于墙 体 材料、 含钢量以及钢结构特有的防腐、 防火费用引起 的。要想降低多层钢结构住宅 的造价 , 必须从这几 方面进行深入研究。 值得一提的是 , 在多层住宅施工中, 钢结构住宅 的人工费用始终 比传统住宅低 表 l 1 。在我国人 口 众多、 劳动力资源丰富的情况下, 这一部分的工程 费用的节省在短时期 内并不能得到足够的重视。但 是 , 随着 国家对人力资源的重视程度的提高 以及劳 动力 自身素质和专业技能的提升 , 在今后 的建筑施 工 中, 钢结构施工的人工费用较低 的优势将会越来 越明显 。由此 , 钢结构施工工期短 的优势也会更 加 突出。 在调研 中也发现 , 影响多层钢结构住宅的综合 经济效益的因素很多。自重轻 , 节约基础造价 1 0 % ~ 2 0 %; 强度高, 增加建筑有效使用面积4 % ~ 8 %; 施工速度快 , 缩短工期 3 0 % ~ 4 0 %等 J 。除上述主 要 因素外 , 还有一些因素及其产生的经济效益难 以 转化成经济衡量单位供评价使用 , 但这部分经济效 益及社会效益也是非常可观 的。比如 , 采用钢结构 住宅体系所产生 的结构抗震性增强、 建筑布置及造 型灵活性大、 结构 品质及精确度高 、 施工对周围环境 影响小且时间短等优点 。 表 1 2为钢结构住宅与传统住宅在施工工期和 住宅使用面积方面的经济指标对 比, 并 给出了按照 传统算法得到的工程造价。 表 1 2经济指标对比 3基于“ 整体成本“ 的经济性能比较 基于表 1 2数据 , 可 以从更加科学合理的角度来 计算这三种结构体系的造价, 本文称之为“ 整体成 本” 。这里 的整体成本不是指工程 的总投资额 , 邹 晶, 等 多层钢结构住宅造价及综合经济性能分析 5 3 而是指工程的土建造价和由于采用不同结构材料和 体系所产生的结构施工工期和使用 面积 的差异 , 并 由此带来的经济收益转换而成的等效成本之和。 其计算分析过程如下 1 钢结构住宅施工工期缩短带来的直接经济 效益 利息节约 万元 每层工期缩短 天X 层数/ 3 6 5 天X工程造价 万元 X年利率 租金收益 万元每层工期缩短 天层数/ 3 0 天总建筑面积 万 m 租金 m / 月 2 钢结构住宅使用面积提高带来的直接经济 效益 使用面积率提高的收益 万元总建筑面积 万 m 砖混结构的住宅面积率 提高 的使用面 积率 住宅售价 T t_ ,/ m 整体成本 万元 工程造价 万元 一利息节 约 万元一租金收益 万元一使用面积率提高 的 收益 万元 引入了“ 整体成本” 这个概念和计算公式以后, 参照钢结构住宅与传统住宅在施工工期和住宅使用 面积两方面的经济指标, 并假定一定的年利率和租 金等价值衡量标准 , 可以计算出包括利息节约和租 金收益在内的与工程有关的成本节约以及使用面积 率提高的收益, 具体计算结果见表 1 3 。 表 l 3 整体 经济效益对比 注 1 年利率按照 1 0 %计算 ; 2 租金按照 3 O元/ m2 / 月计算 ; 3 砖混结构的住宅面积率按照 7 5 %计算 ; 4 住宅售价按工程造价 3 倍除砖混结构的住宅面积率计算。 由表 1 3可看出, 钢结构住宅的整体成本 由传统 算法计算高于钢筋混凝土框架结构 3 3 . 7 8 %, 高于 砖混结构 1 5 . 8 8 % , 在考虑施工工期缩短和使用面 积提高的综合收益后, 实际降为比钢筋混凝土框架 结构高 1 6 . 9 6 %, 比砖混结构低 8 . 3 1 %。这里平均 整体成本是按照传统算法用整体成本除以总建筑面 积, 如果站在购房者的角度考虑“ 得房率” 的因素, 而采用 整体成本 一 使用面积率提高的收益 / 使用 面积的算法, 则三种结构体系的平均整体成本分别 为 1 0 4 9 . 7 m , 7 6 1 . 9 m , 9 7 5 . 8 m , 钢结 构住宅比钢筋混凝土框架结构高 2 7 . 4 %, 比砖混结 构高 7 . O %。 计算及分析过程表明, 钢结构住宅工业化程度 越高, 工期缩短越多, 生产效率的提高带来的效益会 越 明显 ; 钢材强度越高, 结构所 占面积越小 , 住宅使 用面积提高的效益越 明显 ; 而且在我 国当前技术水 平下 , 随着住宅层数增加 , 综合效益也会越显著。钢 结构住宅的这些优势能够取得较可观的经济效益, 从而可抵消一部分因采用钢结构而增加的费用, 进 而使得工程的整体成本明显降低。 4 结 论 本文分析 了多层钢结构住宅的经济性能 , 对钢 结构体系与传统结构体系 钢筋混凝土框架结构 和 砖混结构 的经济性能做 了详 细的对 比与分析 , 得 出如下有关多层钢结构住宅综合经济 陛能的结论 1 根据我们 国家现有 的钢结构发展水平 , 多 层钢结构住宅的工程造价的确高于传统住宅体系, 主要因素除了钢结构体系本 身用钢量较大之外 , 主 要在于其建筑 内外墙板、 楼板 、 防腐防火及构配件成 本较高。 2 国产化 、 定型化、 批 量化设计 建造, 可 以在 一 定程度上降低材料成本。从目前我国钢结构住宅 的综合造价来看 , 钢结构住宅的制作、 安装费用大约 为 5 0 0 0~ 6 5 0 0 吨, 相对偏高。预测显示 , 如果钢 结构住宅体系实现工业化生产 、 现场化装配并使用 预制的标准化部品, 成本有望降低 1 5 %。 3 随着我国市场经济 的发展 , 住宅 建设 与开 发越来越多地依赖贷款, 钢结构住宅建设周期的缩 短 , 降低 了发展商为贷款所必须支付 的利息, 这将成 为开发商盈利的一项有利条件。 4 即使不考虑建筑 钢结构住 宅在抗震、 节能 环保方面的优势 , 根据本文的土建造价分析 , 采用多 层钢结构住宅较之砖混结构住宅目前尚不具备明显 的直接经济优势。而在人 口密度较大的城市市区内 以及高层住宅发展较迅速的地区 , 钢结构住宅具有 相 当广 阔的发展前景 。 参 考 文 献 [ 1 ] 邹晶 , 李元齐 . 钢结构住宅体系 在我国的发展现状及 存在问 题[ J ] . 钢结构, 2 0 0 7 , 2 2 7 1 0 1 5 . [ 2 ] 刘晓, 沈祖炎. 多层钢结构住宅综合经济指标分析[ J ] . 工业 建筑 增刊 , 2 0 0 3 , 5 6 0 - 6 3 . 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