公积金贷款作为一种常见的住房贷款方式，在购房过程中被广泛应用。以张先生为例，他计划购买一套总价为300万元的房产，首付比例为30%，即需要支付90万元作为首付，剩余的210万元通过公积金贷款来解决。张先生的公积金账户余额为40万元，月缴存额为5000元，缴存比例为12%，贷款年限为15年。

根据上述信息，我们可以计算出张先生可申请的最高贷款额度。公积金贷款额度上限通常由以下几个因素决定：个人账户余额、月缴存额、贷款年限以及当地政策。在张先生所在的城市，公积金贷款额度上限为账户余额的20倍加上月缴存额的12倍与贷款年限的乘积。张先生可申请的最高贷款额度为40万元×20+5000元×12×15=100万元。但由于实际贷款额度还需考虑其他因素如信用状况、还款能力等，故最终批准的贷款额度可能会低于100万元。在此案例中，假设张先生能够获得全额贷款，则贷款金额为210万元。

接下来，我们来计算每月应还贷款本金和利息。公积金贷款利率一般在2%3.5%之间浮动，以3%为例，贷款期限为15年，即180个月。采用等额本息还款法，每月需偿还的本金和利息总额为：

\[ \text{每月还款额} = \frac{\text{贷款本金} \times \text{月利率} \times (1 + \text{月利率})^n}{(1 + \text{月利率})^n 1} \]

其中，贷款本金为210万元，月利率为3%/12=0.25%，n=180个月。将数值代入公式中，计算得出每月应还贷款总额约为16,328元。具体到每月还款结构上，随着贷款时间的推移，每月的本金还款部分逐渐增加，而利息部分逐渐减少。例如，在第1个月时，张先生需偿还的利息为210万元×0.25%=5250元，本金为11,178元；而在第180个月时，张先生需偿还的利息仅为322元，本金则增加至16,006元。

值得注意的是，如果张先生选择缩短贷款期限，比如将贷款年限调整为10年，那么每月的还款额将会进一步增加，但总的利息支出会显著减少。按照同样的计算方法，张先生在10年内每月需偿还的贷款总额为25,236元，总利息支出为约28.7万元。相比之下，15年的贷款方案下，张先生的总利息支出为约51.5万元。从节省利息的角度来看，缩短贷款期限确实是一个值得考虑的选择。

公积金贷款的计算涉及多个变量，包括贷款额度、利率、贷款期限等，这些因素共同决定了最终的每月还款额及总利息支出。对于购房者而言，合理规划贷款方案，既能满足购房需求，又能有效降低财务负担。