1 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
随着人类社会发展速度的不断加快，人类赖以生存的地球这个大家园正面临着能源危机、生态危机的严峻考验。近年来，温室效应、物种加速灭绝、全球变暖、土地荒漠化、臭氧层破坏以及酸雨等问题越来越严重。世界各个国家为保证社会、经济的平稳发展，选择坚持走可持续发展道路[1]。可持续发展要求降低资源和能源消耗做到人与自然和谐发展。
在全球能源消耗中，建筑业的能源消耗平均占 30%左右，所占比重较大，仅次于工业消耗排名第二位，根据 2017 版《BP 世界能源展望》数据预测，未来 20 年建筑业的能源消耗还将持续增长，如图 1.1 所示。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
装配式建筑起源于上世纪 50 年代，当时二战结束用房紧张，工业化建筑解决了这一难题。在欧洲，法国、英国、德国等国家最早推行装配式建筑，也是目前装配式技术较成熟的国家。
在亚洲，日本最先推行装配式建筑，岛国特性使其呈现出与他国不一样的建造特点。法国发展装配式建筑较早，从上世纪 50 年代到 70 年代间，法国建筑工业化道路实现了模板工具式和大板全装配式现浇工艺[4]。上个世纪 90 年代，法国装配式建筑开始以装配式混凝土结构建造为主，主要采用预应力混凝土装配式框架结构体系，大大提升了劳动效率[5]。在英国，装配式建筑技术体系主要是钢结构、木结构以及模块化建筑体系，已成为英国建筑业的主流技术。有数据显示，英国近年的新建项目中有 70%以上都是装配式钢结构和模块化建筑，真正实现了从初期设计、工厂生产到后期供应的完整的供应链模式[6]。
德国的装配式建筑涵盖范围较广，从装配式混凝土、装配式钢结构再到装配式木结构都具有较完善的标准规范。现在德国追求可持续发展，在建造中采用节能环保材料。德国建筑工业化水平随着 BIM 技术的应用大幅提高，装配式建筑在新建项目中占比越来越大[7]。日本的建筑工业化不仅表现在主体结构上，内部装饰发展的也很成熟。装配式主体结构主要是以装配式混凝土结构为主，目前可以建造高度超过 200m 的超高层，装配式钢结构和装配式木结构体系主要用于多高层住宅中。《预制建筑技术集成》一书由日本预制建筑协会编制，书中涵盖了装配式建筑结构技术，并对结构构件模数和加工标准进行制定[8]。
Wi11em.K.Korthals Altes 研究了建筑工业化程度的影响因素，指出建筑构件生产厂商缺乏长期合作关系，没有形成有效的产业链是建筑工业化程度低的主要原因[9]。Lara Jaillon 通过对几栋装配式建筑进行对比研究，提出装配式建筑设计标准化可提高生产效率；装配式建筑可有效缩短工期，提高工程质量，减少现场管理工作并降低环境污染[10]。Penny Janelle 通过对美国 22 个绿色建筑与传统建筑对比研究，得出绿色建筑将更少的使用能源，维护成本较低，排放的 CO2 更少[11]。LH Xian,AlHusseinMohamed, LeiZhen, AjwehZiad 等人对装配式建筑风险管理进行研究，项目风险评估采用模拟仿真，并用模糊层次法对装配式建筑有关风险因素排序[12]。Wen-Hsien Tsai 等提出 0-1 混合整数综合决策模型，并用来分析绿色建筑全寿命周期各阶段成本，该研究能更好的进行成本管理并有助于建筑公司合理配置资源[13]。
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2 装配式建筑概念及相关理论基础
2.1 装配式建筑概念及特点
所谓装配式建筑就是结构系统、外围护系统、设备与管线系统、内装系统的主要部分采用预制部品部件集成的建筑[26]。
装配式建筑的特点：
（1）工程施工快，周期短，适于工期紧的工程项目。
（2）节能环保，施工噪音小，散装材料及建筑垃圾排放少，有利于环保。
（3）现场的劳动力消耗减少，成本降低，构件安装效率提高。
（4）施工现场材料堆放量减少，材料库存成本降低。（5）化解产能过剩，生产工艺优化，材料浪费减少。
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2.2 全寿命周期成本效益理论
2.2.1 全寿命周期
全寿命周期是指事物从摇篮到消亡的整个过程。建设项目全寿命周期是指一个建筑产品从可行性研究、立项、设计、建设准备、实施建设、投入运营、后评价到回收再利用的整个寿命周期的全过程[27]。具体表示如图 2.1 所示。
2.2.2 全寿命周期成本
建设项目全寿命周期成本是指项目从策划、设计、施工、经营一直到项目拆除的全过程所消耗的总费用。全寿命周期成本包括建设前期成本、建设期成本、运营成本及报废拆除成本，每个成本又可以分为一些子成本。具体成本构成如图 2.2 所示。
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3 装配式建筑生态成本效益分析..........................................12
3.1 装配式建筑生态成本分析.............................................12
3.1.1 生态成本界定..............................................12
3.1.2 装配式建筑生态成本分析.................................12
4 实证研究....................................44
4.1 项目概况..................................40
44.2 项目生态成本效益测算............................46
5 结论与展望...........................64
4 实证研究
4.1 项目概况
本项目位于包头市青山区鹿城新都市中心区域，由四个地块构成，且用地东西短而南北长，小区中心设置带状绿化及交通系统，沿南北向贯穿四个地块，分四期建设（如图 4.1）。项目总用地面积 415.13 亩, 建筑面积 98.1 万平方米，容积率 3.0，绿地率达 35%，规划总居住户数为 5 536 户，停车位共 3 010 个，26 栋错落有致的高层建筑群体平行于城市界面。
万郡大都城三期项目总建筑面积 185 598 平方米，地下 2 层，地上 30-34 层，建筑高度 99.8m，耐火等级一级，抗震设防烈度八度。三期项目采用钢管束组合剪力墙结构住宅体系，该体系由钢管束组合结构剪力墙、H 型钢梁、装配式钢筋桁架楼承板等主体结构构成，形成一整套高效能的钢结构住宅体系。
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5 结论与展望
面对资源紧缺、环境污染的现状，建筑业作为三大能耗之一已经被提上节能减排的日程。“装配式建筑”将可持续发展理念引入建筑领域，成为解决问题的重要途径。本文以装配式建筑理论、全生命周期成本效益理论、生态经济学理论为理论基础，对装配式建筑的生态成本效益进行了系统全面的分析。研究结论如下：
（1）结合生态经济学理论，对装配式建筑生态成本的概念及范围进行界定：装配式建筑生态成本是指装配式建筑在全寿命周期内的建设环境成本、工程建设成本以及工程建设社会成本之和。装配式建筑生态效益划分为直接效益和间接效益，具体涵盖了经济效益、环境效益和社会效益。
（2）结合国内外研究现状，从全生命周期角度将装配式建筑划分为建设前期原材料准备阶段、工程建设阶段、运营管理阶段、报废拆除阶段。并对各阶段的生态成本与生态效益进行定量分析，在此基础上构建了装配式建筑生态成本生态效益计算模型。
（3）由装配式建筑生态成本计算模型，确定了 10 个函数变量，确定其概率分布，构建了生态成本的蒙特卡罗模型，引入 Crystal Ball 软件对装配式建筑生态成本蒙特卡罗模型进行仿真模拟。
（4）通过包头市万郡大都城三期钢结构住宅项目进行了实例验证，该项目总建筑面积为 185 598 ㎡，根据项目的具体特点对其生态成本和生态效益进行实证测算。结果显示：
① 该项目全寿命期 54 年内生态成本为 158 265.39 万元，单位面积生态成本为 8500 元/㎡。
② 以 Crystal Ball 软件对项目生态成本进行蒙特卡罗仿真模拟，得出该项目全寿命期内生态成本最小值为 142 753.98 万元、最大值为 178 052.26 万元，均值为 159051.78 万元，标准差为 6 157.62 万元；在灵敏度分析中，折现率的改变对该项目生态成本的影响最大，相关绝对值达 81.1%，建筑运营阶段环境成本次之，相关绝对值为18.2%；工程建设材料费相关绝对值为 0.5%。
③ 该项目全寿命期 54 年内生态效益为 203 951.17 万元，单位面积生态效益为11 000 元/㎡。
参考文献（略）