秦志生

（北京科技建筑設(shè)計院有限責(zé)任公司一院，北京 100020）

0 引言

根據(jù)相關(guān)研究資料可以發(fā)現(xiàn)，在一個建筑工程項目之中，設(shè)計費用所占的比例大部分不超過1%，但是若根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計，獲取到的決策并無任何錯處，那么對于整個工程的成本影響可以達到70%。由此可見，控制成本的最佳環(huán)節(jié)，就是結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段將成本優(yōu)化工作做好，可以達到事半功倍的效果[1-2]。本文對建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段工程成本控制的技術(shù)方法進行分析，并探討關(guān)于優(yōu)化成本的方法和對策。

1 價值工程理論應(yīng)用于設(shè)計優(yōu)化

項目的造價成本與投資控制貫穿了工程的全過程，而對整個項目造價影響高達35%~75%的設(shè)計階段無疑是工程造價的控制重點。為了有效控制工程造價，可以將價值工程理論應(yīng)用于設(shè)計優(yōu)化。價值工程理論是以最低成本實現(xiàn)必要功能，是提高產(chǎn)品或是作業(yè)價值的科學(xué)方法。其基本內(nèi)涵為V=F/C，這是功能與成本的關(guān)系式。其中V代表的是價值，即產(chǎn)品給企業(yè)或是用戶帶來的經(jīng)濟利益的流入，而產(chǎn)品自身的價值則是產(chǎn)品功能與成本的綜合反映；C代表的是成本，包括產(chǎn)品生產(chǎn)時企業(yè)的制造成本和用戶消費時的使用成本；F代表的是功能，即用戶消費產(chǎn)品感知到的使用價值。

根據(jù)價值工程理論的功能與成本公式可以看出，由于V只與F、C有關(guān)，通過降低成本提高效益，即提高V的數(shù)值，有5個途徑：

（1）F不變，降低C；

（2）C不變，提高F；

（3）F提高，降低C；

（4）提高C，F(xiàn)得到的提高大于C的提高；

（5）F降低，C降低幅度大于F。

不難理解，價值工程理論的核心就是尋找功能與成本的最佳組合點，以達到價值最高。將價值工程理論具體運用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，即要想降低造價以最大幅度提高經(jīng)濟效益，必須在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段推行價值工程，找到功能與成本的最佳組合點。事實證明，在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段利用價值工程可以避免設(shè)計中的諸多問題，對于工程造價，可節(jié)約5%~15%，某些工程中，甚至可以高達35%[3]。

2 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段成本控制的主要技術(shù)內(nèi)容

總體來說，主要是參考國家及地方結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的技術(shù)措施，從而提出建筑結(jié)構(gòu)成本控制的技術(shù)內(nèi)容[4-5]。

2.1 控制層高

2.1.1 控制地下室層高

地下室層高直接影響地下室基坑開挖的土方量及基坑支護面積與單價，并影響其他方面的成本（如豎向構(gòu)件、水壓力、設(shè)備及運營等）。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗，地下室每加深100mm，增加成本約30元/m2。

2.1.2 控制地面以上層高

可以通過降低墻、柱的總體高度來控制地面以上層高，選擇適合的梁，如寬扁梁、變截面梁、無梁樓蓋等來達到降低層高的目的。選取合適的梁高，結(jié)構(gòu)梁布置與管線布置平行同樣也可以達到控制層高的目的。

2.2 控制建筑高寬比

抗震超限的審查范圍不包括高寬比，但是高寬比對于一個建筑來說卻非常重要，它的超限程度直接影響著建筑結(jié)構(gòu)成本。建筑高寬比越大，風(fēng)荷載和地震荷載對建筑物產(chǎn)生的傾覆力矩就越大，當(dāng)然為了保證結(jié)構(gòu)安全，需要采取的相應(yīng)措施就越多，從而導(dǎo)致建筑工程造價增加。某工程建筑物高寬比超限與造價影響如表1。建筑物的高寬比不建議超過表2所列最大值。

表1 某建筑物高寬比超限與增加造價

表2 鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)的最大高寬比

2.3 控制剪力墻的布置

2.3.1 布置原則

布置剪力墻的時候整體遵循“均勻、分散、對稱、周邊”的布置原則，盡量布置在兩端或周邊，減少布置或盡量不布置內(nèi)部和中間位置。

2.3.2 剪力墻數(shù)量

對于純剪力墻結(jié)構(gòu)來說，層間位移比一般控制在1/1000，剪力墻截面面積與樓層建筑面積之比如表3所示。

表3 布墻率

2.3.3 控制剪力墻長度

剪力墻的長度直接影響工程造價。太長會造成結(jié)構(gòu)成本增加，又使地震力增加；太短則結(jié)構(gòu)抗震性能不好，構(gòu)造配筋成倍放大，成本增大。工程經(jīng)驗如下：（1）剪力墻長度宜為寬度的8倍+100mm；（2）翼墻設(shè)計長度通常取墻厚的3倍。

2.3.4 控制剪力墻的厚度

剪力墻的厚度計算應(yīng)嚴(yán)格按照《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DB J15-92-2013）規(guī)定確定。

2.4 控制梁的布置與配筋

十字梁通常適合于承受荷載較小的上部樓層，井字梁通常適合于承受荷載較大的地下室頂板。如：8.5m×8.5m 柱網(wǎng)下，井字梁的造價比十字梁造價增加16%~22%；廚房、衛(wèi)生間等部位的短墻下不設(shè)梁；梁頂貫通鋼筋應(yīng)采用小直徑鋼筋。住宅標(biāo)準(zhǔn)層梁寬為200mm 或250mm 時，梁支座負筋采用小直徑鋼筋，角筋兼做通長筋，減少搭接；主次梁相交處不用布置吊筋，一般用加密箍筋就夠了。

2.5 控制樓板的厚度

住宅項目中，樓板的主要作用有以下幾點：

（1）承受水平方向的豎直荷載；

（2）墻、柱水平方向的支撐及聯(lián)系桿件；

（3）保持墻柱的穩(wěn)定性；

（4）承受風(fēng)載和地震作用引起的水平荷載；

（5）傳遞水平荷載給墻、柱，再由墻、柱并傳給基礎(chǔ)。

針對樓板的重要作用，在設(shè)計板厚時應(yīng)依據(jù)板的跨度、荷載狀況初選跨度的1/40左右，必須符合《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50010-2010）中各種用途房屋樓板的最小厚度要求。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)細化樓板的厚度，建議按表4取值。

表4 實際工程參考樓板厚度

2.6 合理選擇混凝土強度等級和鋼筋材料

一般混凝土強度等級每提高一級，價格增加15~35元/m3?；炷翉姸鹊燃壴礁?，價格增加越多，每增加一級，單價提高5%~8%。選擇鋼筋材料時盡量采用高強鋼筋，高強鋼筋構(gòu)造配筋率低。實際工程中，建議HRB400級螺紋鋼用于結(jié)構(gòu)墻、柱、梁；樓板鋼筋優(yōu)先選高強、高延性CRB600H級鋼筋。

2.7 優(yōu)先選用天然地基或采用復(fù)合地基

地基關(guān)系到樁基的配筋，從而影響工程的造價。設(shè)計時優(yōu)先選用天然地基，尤其是淺基礎(chǔ)。因為天然地基上的淺基礎(chǔ)造價低廉、施工方便、施工速度快。當(dāng)天然地基的變形和承載力不能滿足時，則應(yīng)考慮復(fù)合地基。

3 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段優(yōu)化成本的方法與對策

3.1 運用價值工程優(yōu)化設(shè)計方案

價值工程又稱價值分析，以提高產(chǎn)品價值為中心，對其各項功能進行分析評價，使之以最低的總成本，實現(xiàn)必要的功能。建筑設(shè)計中如何將工程項目的功能要求與投資有機結(jié)合，根據(jù)工程的實際情況，既不單純追求降低成本，也不片面追求提高功能，而是力求提高功能與成本的比值，獲得最佳的設(shè)計方案，價值工程作為一種相當(dāng)成熟而又行之有效的管理辦法，在許多國家的工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。

3.2 優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計

眾所周知，地基是建筑工程的重中之重，有了好的基礎(chǔ)，才能實現(xiàn)高樓聳立。那么在結(jié)構(gòu)設(shè)計中，地基結(jié)構(gòu)設(shè)計會影響到整體設(shè)計效果，進而影響整體工程的成本。所以，在設(shè)計過程中，要想優(yōu)化成本，就必須要優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計。這就需要設(shè)計人員對建筑力學(xué)以及結(jié)構(gòu)形式等方面進行綜合系統(tǒng)的分析，同時結(jié)合地基周圍環(huán)境，開展調(diào)研工作，在充分了解實際情況之后，再合理優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)計，這樣才能獲取最優(yōu)化的地基設(shè)計結(jié)構(gòu)。

3.3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計造價

當(dāng)前，人們的審美水平在提高，對建筑結(jié)構(gòu)的不規(guī)則和復(fù)雜性有一定的需求，這類需求的設(shè)計會影響成本的控制。如果要優(yōu)化成本，設(shè)計者就要明確具體影響成本的因素，如結(jié)構(gòu)體系、傳力途徑、構(gòu)件形式、建材選用等，都關(guān)系到工程造價。對此，設(shè)計人員需要全面掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計理論和材料性能與價格體系，在使建筑結(jié)構(gòu)本身穩(wěn)定性得到保證的前提下，滿足業(yè)主需求的同時最大化降低成本。

3.4 選用靈活的結(jié)構(gòu)形式

成本的優(yōu)化與結(jié)構(gòu)形式的選擇直接相關(guān)，若結(jié)構(gòu)形式過于笨重，后續(xù)對于一些施工材料的需求會耗費更多的成本。因此，靈活選用結(jié)構(gòu)形式十分關(guān)鍵。例如，現(xiàn)階段很多樓房的層數(shù)在6層以下，那么在設(shè)計之初，選取混合結(jié)構(gòu)，就可以保證后續(xù)應(yīng)用最少量的鋼筋混凝土，滿足建筑強度要求的同時，還能最大化降低成本；針對一些高層建筑，整體層數(shù)超出了6層，那么就要側(cè)重于復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式，但是需要特別注意一點，一旦選定了某種結(jié)構(gòu)形式，即不可隨意更改。現(xiàn)階段，最受人們青睞的結(jié)構(gòu)類型就是框架結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)具體的建筑類型，選取異形柱或者是矩形柱等。

4 結(jié)束語

總之，在整個建筑工程的建設(shè)過程中，成本控制貫穿其首尾，但根據(jù)大量的分析可以發(fā)現(xiàn)，對成本起到最重要作用的是結(jié)構(gòu)設(shè)計階段。為了最大化優(yōu)化工程成本，保證設(shè)計質(zhì)量，同時為后續(xù)的施工保駕護航，必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計階段進行著手：在開展設(shè)計之前，就融入優(yōu)化成本的理念；在設(shè)計的過程中，結(jié)合優(yōu)化成本的方法，落實后續(xù)施工中的種種考慮，選取最具科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)形式；在結(jié)構(gòu)設(shè)計最后階段，仍然要開展系統(tǒng)的審核工作，避免出現(xiàn)問題，導(dǎo)致后續(xù)成本增加。設(shè)計人員也要不斷提升自身的設(shè)計能力，學(xué)習(xí)并掌握更多成本優(yōu)化技能，才能確保在最初的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計階段，更好地優(yōu)化成本，為后續(xù)的施工建設(shè)奠定堅實的基礎(chǔ)，控制整體的成本，最終促進建筑企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。