文摘

预制装配式结构已被广泛接受为替代传统现浇施工,鉴于其改进的性能。也一直尽最大努力发展预制施工工艺在中国。然而,缺乏一个合适的模式来评估其综合经济的优点,和合理的数学模型提供了一个比较分析传统现浇和预制建筑项目尚未被开发。因此,本文旨在研究全面评价的经济效益实现预制施工技术以超越经济障碍,促进预制建筑在中国的发展。综合经济评价是在资源利用效率方面,制定项目进度,和激励政策。一个公寓在上海被选中作为一个案例研究。施工进度BIM平台上模拟时相同的案例研究是合理转换从预制传统现浇施工技术。研究结果表明,综合经济价值可以达到¥739.6 /米²当选择预制施工过程。缩短施工周期带来的经济效益可以被视为最重要的因素。然而,当前的激励政策只贡献7.1%的综合经济评价。总的来说,这项研究有助于评估框架,在建筑施工的技术管理决策。BIM-based仿真方法可以极大地帮助投资者识别相关的经济因素和采用最新的激励政策。

1。介绍

采用新的技术进步在建筑业实现项目的成功起着重要的作用。例如,预制技术已经在许多国家广为流传,培育重大变化近几十年来全球建筑业的发展(1,2]。预制装配式结构指的是设计和制造建筑元素制造工厂、建筑工地运输元素,组装完成的元素更大程度快速现场组装相比传统零碎的现场施工(3,4]。由于建筑元素可以选择在工厂实现自动化生产和组装现场通过semimanufacturing施工方法,可互换的术语与现有文献的预制装配式结构包括非现场预制(5),非现场施工(6),和非现场制造建设(7]。

预制混凝土结构可以被看作是一个被广泛接受的替代传统的现浇混凝土结构由于很多好处对投资者和承包商,如安全的施工环境,施工进展更快,增强质量输出,和更少的劳动力返工现场(8- - - - - -10]。施工进度可以显著缩短大量的建设活动,可以自动执行和完成生产工厂。室内建筑环境也有助于改善施工安全,健康和安全风险高和施工活动可以有效地减少甚至避免在建筑工地11]。在factory-controlled环境中,更少的风险和水分有关的问题,环境危害,和污垢,工厂有严格的流程和程序,保护工人从在职受伤12- - - - - -14]。至于环境可持续性,预制混凝土施工提供了好处在减少废物15),促进一些组件的重用16),减少用水量(17]。预制建筑模块也可以设计和制造客户满足生活舒适要求的请求(18]。

基于上述优点,预制建筑(PRBs)也被极大地开发满足可持续发展的要求和中国的住房需求1]。中国也开始了若干举措促进预制(19]。例如,住房和城乡建设部近日表示,中国将努力增加伪随机位序列的比例到30%的新建筑领域和高度熟练的产业工人的数量增加到300万在10年内(20.]。然而,相比传统建筑(民国)建设,应考虑也有明显的缺点,如交通限制和时间限制(21]。复审委员会项目还需要增加和更详细的协调阶段,这就增加了困难,进度监控和规划。从经济的角度来看,预制组件招致更多的初始投资,更高的税收,和更多的增量成本22,23]。

2。文献综述

考虑可用性和施工工艺的选择,应进行复审委员会项目的经济分析预测潜在的支出和显示他们的经济利益。最近,宋et al。24)选择一个案例研究在韩国通过Web-CYCLONE模拟和评估几个性能指标与form-latticed取代传统的钢筋混凝土柱时预制钢筋混凝土柱。结果发现1.32%的成本节省。2017年,阿夫扎尔et al。25)提出研究涉及经济评估和性能对预制和传统的施工技术。他们的研究报告约574万PKR性价比良好(巴基斯坦卢比)预制时用于给定的案例研究建筑工程的建设。然而,一些研究的实用性表示担心预制结构的经济效益(26,27]。例如,认为高成本一直被视为四大主要障碍之一在澳大利亚的预制装配式结构28]。特别是,材料增量成本和劳动力成本能够对生产成本产生重大影响(29日]。2018年,香港等。1]调查基本成本组成的预制和检查的影响采用预制建筑项目的总成本。结果表明,运输可能占总成本的10%,平均增量成本与预制率线性相关,包括¥237 / m²¥437 / m²为选定的项目。毛泽东等人的工作。23)也进行了分析支出项目预制和常规施工方法在中国通过一个案例研究的方法。研究比较了民用住宅建筑设计的项目预算成本按照复审委员会设计与传统设计方案根据招标文件和施工图纸、说明复审委员会增量成本可能达到¥32 / m²。

总体而言,经济效益的实现预制施工工艺应澄清。因此,有必要全面评估经济效益从复审委员会项目为了打破经济障碍,促进PRBs在中国的发展。特别是,潜在的经济影响所产生的资源使用效率,项目进展和激励政策需要进一步调查在中国建筑行业。此外,开发一个适当的模式获取精确的成本数据和合理的数学模型提供了一个比较分析民国和复审委员会项目也是挑战。在应对这些挑战,建筑信息模型(BIM),随着数字基于模型的过程,成为解决快速模拟和识别不同施工工艺的经济影响。

建筑信息模型(BIM)被认为是一个工程从工程项目数据平台,集成了各种数据基于三维(3 d)数字技术30.]。改进3 d模型可以用于关联整个施工过程的进度和成本信息通过仿真(31日,32]。BIM平台的自动计算工具也能够有效地降低错误率的成本计算结果。此外,女子已被应用于预制结构(33]。例如,在2017年,一个新的BIM-based 4 d施工仿真框架提出了李和金(34]探索改进的模块化的建设项目管理方法。的基础上的新框架,一个视觉优化生产过程是从资源的角度,确定材料,和质量,这也验证了,对模块的制造时间和成本可能减少了拟议的框架。此外,Baltasi和Akbas [35)展示了一种分段装配成本分析方法使用BIM和原型资源整合规划和仿真软件,即GSimX,证明BIM-based成本估算方法能够迅速、准确地产生经济效益。的协同整合BIM和预制也可以减少不必要的和昂贵的返工,节约资源36]。

然而,相对较少的研究存在关于综合经济评价采用BIM在预制行业,和一些数学模型考虑可能的经济价值是由时间和政治因素造成的。因此,本文的研究目的是提出一个比较分析民国和复审委员会项目基于BIM模拟。复审委员会项目合理转化为民国BIM平台项目通过案例研究方法。该数学模型考虑潜在的经济影响所产生的资源使用效率,项目进展和激励政策进行全面的经济评价。评估测量可以有利于决策者考虑适当的施工技术在建筑施工项目。

3所示。方法

为了全面调查实现预制施工工艺的经济效益,本研究建立了一个框架来评估多维经济效益三个方面,即资源使用效率,项目进展和激励政策。

首先,提出了相应的模型确定的资源节约的经济成分后,缩短建设周期,和最新政策补贴。具体来说,建筑活动和工程机械,使用不同的资源,比如水,电,燃料,确定为了探索保存资源的潜在经济效益。基于这个想法,预制建筑活动从组件生产到现场组装阶段,传统建筑活动充分展示了。各种活动持续时间也较短排序确定经济效益指标与缩短建设周期。此外,由于政策补贴主要影响资本的性能,所有的现金流入和流出的整个期间,包括融资、土地购买、建设、和建立销售、识别的研究。政策补贴,如财政补贴、税收优惠、和销售激励,分析探讨组合的经济效益时,采用最新政策补贴。

其次,通过BIM-based模拟产生的结果,同样的案例研究从复审委员会到民国。这是因为比较分析使用两个相似但不同的情况下可能会导致不准确的评估。此外,BIM平台基于常用的商业软件工具能够产生相对可靠的数据和计算结果。

3.1。造型的资源使用效率

如前所述,复审委员会项目的经济效益从资源利用效率的角度主要是来源于节约成本因为预制结构可以减少自然资源和能源的使用,比如水,电,煤,汽油和柴油。与传统的现浇施工技术相比,在工厂预制结构模式可以实现自动化生产,采用现场装配过程。因此,劳动力成本也可以极大地减少了机械化。图1表明经济效益的构成从保存的资源通过区别传统的识别和预制施工技术。

经济效益的资源节约的预制建筑可以制定 在哪里代表的资源节约的经济效益;和(m³)表示梁柱连接的工程数量和预制组件,分别;(m²)代表总建筑面积;(t/机械一班)表示电机功率消耗的钢铁工程模拟交通研究项目;(t /机械一班)表明机器的增量消费对钢铁工程;(m²/机械一班)代表了消费机的模板工程的墙柱连接模拟交通研究项目;(m²/机械一班)表示机器的增量消费墙柱模板工程的连接;(m³/机械一班)表示的消费机器的脚手架工程模拟交通研究项目;(m³/机械一班)代表增量消费机的脚手架工程; , ,和表示单位价格的水、电、柴油;和 , ,和系数。

3.2。造型减少施工时间

减少施工时间不牺牲质量有利于节约工程成本,降低贷款利息,并避免一些财务费用。因此,缩短建设周期造成预制结构可以提供一些经济效益。图2显示资本费用的角度来解释它所面对的潜在经济效益和建设成本,用于与传统现浇施工技术。

经济效益采用预制施工技术引起的施工时间短, ,可以被定义为 在哪里代表了减少贷款付款天数;和表明利率和贷款支付的总额,分别; , ,和表示施工进度的天数减少,装饰工程,混凝土工程,分别;和 , ,和代表的单位租金价格项,如模板和脚手架,单位租金的价格类型的设备,如砂浆泵系统和悬浮平台,和混凝土泵的单位租金价格系统,分别在¥/月。

3.3。造型的政策补贴

在开发的早期阶段,地方政府常常问题几个激励政策,如财政补贴和税收优惠,预制施工技术的采用和传播。这些激励政策不仅减少审查委员项目成本和减少贷款,也带来更多的投资项目的经济效益。应该考虑各种经济因素,如补贴每米单价²增值税免税的比例,比例为企业所得税免税和补贴面积比率(图3)。

经济效益的政策补贴采用预制施工技术引起的, ,可以表示为方程(3复利),算法用来计算还款的储蓄和税收: 在哪里和代表了建筑面积和土地面积;表明的利率一年;表明补贴每米单价²;表示偿还期限;表示为增值税的免税比例;和代表了对增值税和企业所得税的支出,分别;和表示单位价格每米²土地和建筑;表明企业所得税免税的比例;和代表销售面积的比例,根据地方政府奖励销售预制建筑。

4所示。背景和案例研究数据

4.1。选定的情况下

初步的应用算法在前一节中,选择一个现有的公寓为例演示全面的经济评价,包括资源使用效率,项目进展和激励政策。所选项目位于青浦,上海,中国。这个项目可以被看作是一个代表性的案例是适用于当地政府颁发的奖励政策。左边的图的形象4显示目标建筑,基于BIM模型是由研究者开发使用Autodesk Revit,如正确的图像。Revit BIM平台提供了丰富的数据和信息对建筑材料和施工技术(38,39]。

所选建筑剪力墙结构采用一个组装的积分。总土地面积是4015米²。主要承重预制组件包括预制层合板、预制楼梯,预制阳台,预制外墙。Non-load-bearing预制室内墙壁和预制混凝土预制组件正面面板。图5显示之间的转换预制施工工艺和Revit的现浇施工技术平台。预制组件提供嵌入式锚,用于起重机起重。此外,预制外墙往往更厚比现浇外墙防护层,以避免随后的装饰工程。钢桁架的预制层压木板旨在减少钢修复任务。

这种情况下项目的总时间是207天,从2017年3月10日到10月3日2017年,,主要施工阶段的持续时间和装修阶段是85和59天,分别。图6展示了预制和现浇施工技术之间的差异,这是Revit平台上实现模拟施工过程。建设项目持续时间随施工过程的变化变化。在下一节中说明了模拟结果。

4.2。数据预处理

的变量和值系数确定后选择。方程的系数(1),即 , ,和 ,确定基于建筑法规,如消费限额的预制装配式结构(TY01-01 (01) -2016) (41),消费额度的建筑和装饰工程(ty01 - 31 - 2015) [42),全国统一消费限额机械设备(43]。表1列出了系数通过分析主要施工程序,如生产预制构件、起重、混凝土浇注,和装饰,并调查各种费用,如劳动力、材料、机器和措施。

每个资源节约型系数对水、电、柴油等于单位交通研究项目的资源消耗-单位相应的复审委员会项目的资源消耗。因此,只有积极的系数,指伪随机位序列与民国相比,储蓄的部分。水储蓄来自不同的建设活动,和的值 , ,和指细胞_2、4第二行和列4日细胞_1、4,细胞_17日4在表1,分别。Electricity-related和diesel-related储蓄源于能耗建筑施工机械和设备的不同类型的活动。的值和可以由加法行6尺11寸的5和6尺11寸的列求和行6列,分别。的值 , ,和指的是12 - 14行5列的总和,13 - 14日行6列的总和,和细胞_17日,6。是细胞的总和_15日,7和细胞_15日8和的值和来自细胞_15日8和细胞_16日8,分别。此外,在这个案例研究中, , , , , ,和被定义为425.64³750米³、38.28吨/机械一、643500米²/机械一班,2921.63米³/机械一班,和4015米²分别根据建筑图纸,成本计划,采购文件,和其他文件。 , ,和56545.02米,674.87吨/机械一班吗²/机械一班,和4549.92米³/机械一班,分别基于BIM模拟和代码设计的混凝土结构44]。单位价格的水、电、柴油( , ,和 )设置为4.57¥/t1.86¥/千瓦时,分别和6.1¥/ L。

假定金融资源主要来源于可用资金和银行贷款。表2列出了在项目投资和计划的详细信息。第一阶段的贷款,¥1012700,用于最初的投资。总投资资本¥6000000。可用资本的投资必须超过20%的总投资资本,根据规则。因此,可用资本¥2988000。贷款资金¥3012000的1.85%的利率。

此外,根据地方政府的激励政策发布在中国(45,46的补贴),每米单价², ,设置为¥100 / m²在方程(3)。增值税免税的比例, ,被定义为100%。此外,还有15%的比例在企业所得税免税,即 。地方政府奖励销售预制房屋的销售面积的3%,也就是说, 。

5。模拟结果和分析经济效益

5.1。经济指标的具体表现

5.1.1。节约资源的角度

BIM平台是用来模拟这两个建设过程。收集相关数据设计和项目消费数量然后代入方程(1)的经济评价。预制装配式结构,增加经济效益/ m²列于表3相比之下。

通过总结所有值,可以得出结论,从资源节约的总经济效益是¥52.52 /米²。的成本节约用水量达到¥17.1 /米²和降低总成本的32.6%,占如图7。与混凝土、手动治愈和振实、蒸汽养护混凝土能够准确控制水、电的使用制造工厂。此外,节水主要发生在三个建筑活动,即混凝土浇注的column-beam连接(A11),生产预制组件(A12)和踢脚线装饰(首次购物)。这些指标可以提供相应的经济效益¥1.005 /米²,¥0.92 /米²,¥15.2 /米²,分别。指示器A11占5.9%的比例,A12为5.4%,A13 89.6%从节水的角度来看。此外,预制装配式结构产生一个保存成本¥4.3 /米²由于耗电效率,占了总成本的8.2%。经济的优点¥2.1 /米²,¥2.0 /米²,¥0.23 /米²发生在钢铁工程建筑活动(A21),复合混凝土模板(A22),和踢脚线装饰(A23)。此外,预制装配式结构可以节省成本¥31.1 /米²由于更高的利用率达到柴油。项目通常需要更少的耗油率机械设备,如混凝土泵车。经济价值降低总成本的59.2%,占成本组成的保存¥25.1 /米²在脚手架工程(A31)和¥5.05 /米²在垂直交付(A32)。总的来说,节省柴油的消费可以从节约资源的角度被认为是最重要的因素。

5.1.2中。节省时间的角度

的天数为偿还贷款,还款总额和施工时间来自施工管理计划和财务报告。基于建筑安装工程工期定额(ty01 - 89 - 2016),偿还天,施工持续时间计算。这两个时期减少20到35天,分别。减少还款时间有利于节省费用的贷款利息。减少施工时间导致租金费用的减少材料,模板和脚手架等设备租赁费用,如泵和平台。表4列出了经济价值,缩短施工周期的结果。

总经济效益通过缩短工期达到¥552.9 /米²,降低了贷款利息支付费用(B1)¥173.3 /米²降低费用,占总数的31.3%。从保存的费用达到¥379.64 /米²,包括材料的租赁(B2)和设备租赁(B3)。B2和B3指标产生的经济价值¥170.2 /米²(30.8%)和¥209.5 /米²(37.9%),分别如图8他们的比例,但没有区别。B2-related经济价值主要来源于上的保存费用模板租赁(B21)和脚手架租赁(B22)。B21 B2和B22占46.2%和53.9%,分别。此外,采用预制装配式结构可以节省费用的¥43.1 /米²租赁的砂浆泵系统(B31),¥28.9 /米²暂停租赁的平台(B32)和¥137.5 / m²在混凝土泵系统的租赁(B33)。B31、B32 B33占20.6%,13.8%,和65.6%的B3,分别。

5.1.3。政策的角度

表5提供经济价值转换的结果从预制施工工艺传统现浇。

具体来说,总的经济效益采用最新的激励政策达到¥155.63 /米²。本金和利息的降低费用(C11)¥8.9 /米²因为金融补贴(C1)。它占5.7%的总经济效益,如图9。此外,需要注意的是,免税(C2)仅适用于预制建筑项目,由地方政府检查和确定的建筑面积,装配,结构特点,施工技术在中国。其他可持续的建设项目,如绿色建筑,只有刺激通过财政补贴。至于选择的情况下,受益于免税(C2)达到¥66.4 /米²,包括企业所得税免税(C21)和增值税免税(C22)。这两个因素,C21 C22,¥23.9 /米的经济价值²和¥42.4 /米²在C2,分别占36%和64%。当地政府回报投资者的销售地板的复审委员会项目领域。因此,销售激励(C31)增加¥80.4 /米²占51.7%的总经济效益采用最新的预制结构的激励政策。

5.2。经济效益的总体表现

先前的研究表明,增加的成本可以达到¥464.41 /米之间²和¥783.94 /米²当采用预制装配式结构在中国(47,48]。然而,目前的研究认为综合经济价值可以达到¥739.6 /米²通过提高资源使用效率,更快的项目进展,目前采用预制结构的激励政策。拟议中的经济效益能够抵消增量成本,甚至产生收入。此外,综合增量效益和经济组件不直接受到网站的大小的影响。作为讨论的部分3,节约资源的效益评价主要依赖于材料和其他资源被机器。缩短施工时间的效益评估是由项目进展,和收到的效益评估政策消退与建筑规模和预制结构技术的应用情况。然而,复审委员会项目的综合经济效益往往是与规模成正比。增加了项目规模促进经济效益的能力。例如,从节约资源的角度来看,一个更大的面积意味着更多的建筑组件制造和建筑材料,如模板,再利用生产工厂。更大的面积也意味着更多的建筑组件,如外墙、预制,因此,现场施工进度可以更明显加速。方程(3)也表明补贴和重述有关项目规模。在这种情况下,经济效益从缩短施工周期可以被视为最重要的因素,即¥552.9 /米²,占74.8%的综合经济评价。目前的激励政策提供综合经济评价的最小值,即¥52.3 /米²,占7.1%。

为了进一步确定的时间变化在项目的综合经济效益,节约资源的经济效益,缩短建设时间,接收政策补贴计算施工期间主要建设天的方程(1)- (3)。表中列出的结果6并绘制在图10显示时间的变化对项目经济效益。

建设项目进展可分为三个阶段,即构建阶段,装饰阶段、销售阶段。建筑和装修阶段后,没有经济效益造成的资源或规则。然而,综合经济价值将增加到¥739.6 /米²由于销售激励。建筑工程,施工阶段的持续时间从每天1到85年,装饰阶段从207年85天。图10表明综合增量效益显著增长天1和110之间。

趋势线在卖空的增量效益建设时间旨在情节带来的累积经济优点主要天的预制施工工艺节省时间的观点。它可以观察到有一个快速增长的经济价值,由于现场施工进度快,当选择预制施工工艺。其变化趋势是相似的线综合增量效益,及其经济价值大于其他经济成分后20天左右。这意味着节省时间的因素可以被认为是最大的贡献者预制施工工艺的经济效益,认为早期的建筑项目。最快的增长发生在90和207天,这意味着装饰工程更重要产生的增量值更快预制施工工艺的施工进度。这是因为生产预制组件简化了外墙的现场工作,石板,和其他建筑部分。高质量的预制组件与隔热层可以避免数量的装饰任务涉及抹和绝缘,减少材料和设备的租赁费用。

此外,节约资源已经最低的因素在项目期间的综合经济效益。它经历一个相对快速增长85年25天至一个缓慢增加从207年85天。相比装饰阶段,施工阶段可以提供更多的经济效益,由于预制结构的资源使用效率。至于政策补贴带来的增量效益预制装配式结构,其相对快速增长发生在建筑的早期阶段;然而,销售激励措施将有助于经济效益的增长造成的政策补贴后装修阶段。

6。结论

总体而言,预制装配式结构被认为是一个被广泛接受的替代传统现浇混凝土施工,因为它能够为投资者和承包商提供很多好处。然而,研究者持有不同观点复审委员会项目的经济价值。因此,考虑到可用性和施工工艺的选择,经济分析的项目,应进行预测的潜在支出和显示他们的经济利益。本研究旨在全面评估实现预制施工工艺的经济效益以超越经济障碍,促进PRBs在中国的发展。综合经济评价是在资源利用效率方面,制定项目进度,和激励政策。一个公寓在上海被选中作为一个案例研究。施工进度BIM平台上模拟时相同的案例研究是合理转换从预制传统现浇施工技术。采用预制装配式结构,显著经济效益的结果保存资源,缩短建设周期,和政策补贴。

研究结果表明,综合经济价值可以达到¥739.6 /米²当选择预制施工过程。缩短工期所提供的经济效益可以被视为最重要的因素,因为一大部分。在project-progress-related因素,降低了机械租赁和材料租赁费用被视为最大的和最小的部分,分别,但没有显著差异。奖励政策,从政策的角度中扮演最重要的角色。它可以提供一个经济效益80.4 /米²和占总数的一半以上政策的经济效益。

此外,评估测量可以有利于决策者考虑预制施工技术在建筑施工项目的潜在经济效益。结果有助于明智的建设模式和激励政策的有效利用率。这项研究将有助于进一步改善通过加入更详细的施工流程和解决更多的经济数据指标在未来的研究。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢中国国家重点研发项目的支持(2016 2016年yfc0701810 yfc0701800),北理工大学科技创新项目(18 xn149),和北理工大学玉杰人才发展计划(18 xn154)。