尤朝暉

（溫州市鐵路與軌道交通建設(shè)工程技術(shù)中心，浙江 溫州 325000）

0 引言

幕墻是一種重要的建筑外墻，對(duì)建筑的可靠性和美觀性有重要影響。研究表明，大多數(shù)幕墻中都包含大量的金屬結(jié)構(gòu)，這些金屬結(jié)構(gòu)的成本較高，嚴(yán)重降低了幕墻工程的經(jīng)濟(jì)效益。除此之外，近幾年我國(guó)的科技進(jìn)步越來(lái)越快，出現(xiàn)了許多新型幕墻材料。采用新型幕墻材料能降低材料成本，提高幕墻的綜合性能，還可以優(yōu)化施工效率，縮短施工時(shí)間，減少人工成本費(fèi)用。黃靜[1]認(rèn)為使用平價(jià)適宜的石材可以在一定程度上替代幕墻工程中的金屬結(jié)構(gòu)，降低幕墻工程的總成本，在施工過(guò)程中，可以使用石材表面拋光加工法控制石材表面的平整度，選擇質(zhì)量較高，單價(jià)較低的石材連接幕墻主體構(gòu)件；劉仕杰[2]根據(jù)現(xiàn)有的幕墻工程建設(shè)原則，提出了立面造型線條處理技術(shù)，按照有效的幕墻操作空間處理隱蔽部位，提高幕墻工程的經(jīng)濟(jì)性；杜嘉賓等[3]在層次分析和熵權(quán)法的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)了幕墻施工規(guī)模與金屬結(jié)構(gòu)施工機(jī)械費(fèi)用問(wèn)題，給出了相關(guān)的成本分析建議，構(gòu)建了建筑幕墻造價(jià)控制模式。價(jià)值鏈預(yù)算可以根據(jù)不同的施工環(huán)節(jié)調(diào)整施工方向，從多個(gè)方面入手，降低工程成本，本文在此基礎(chǔ)上，總結(jié)了幕墻工程的施工特點(diǎn)，提出了一種全新的幕墻工程金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法。

1 幕墻工程中金屬結(jié)構(gòu)成本價(jià)值鏈預(yù)算控制方法設(shè)計(jì)

1.1 基于價(jià)值鏈預(yù)算構(gòu)建幕墻工程成本控制體系

價(jià)值鏈預(yù)算是一種新型的管理控制方法，因此，本文基于價(jià)值鏈預(yù)算構(gòu)建了一套幕墻工程的成本控制體系。在前期準(zhǔn)備階段，需要根據(jù)幕墻工程的具體要求預(yù)設(shè)施工工期，降低資金鏈的斷裂風(fēng)險(xiǎn)；在設(shè)計(jì)階段，需要根據(jù)目前工程的功能需求、施工方法、施工使用材料等進(jìn)行估計(jì)，由相關(guān)人員按照要求完成采購(gòu)；在施工階段，需要重點(diǎn)判斷金屬材料的消耗問(wèn)題；在維護(hù)階段，需要考慮幕墻工程的維護(hù)與保養(yǎng)成本。結(jié)合上述的成本控制價(jià)值鏈可以得到幕墻工程成本影響因素，并對(duì)不同的因素進(jìn)行賦權(quán)處理，構(gòu)造的判斷矩陣如表1 所示。

表1 判斷矩陣

基于表1 的判斷矩陣可以進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算不同行列的綜合權(quán)重，并進(jìn)行有效的歸一化處理，此時(shí)計(jì)算的CI 權(quán)重如公式（1）所示。

公式（1）中，λmax代表各階段最高權(quán)重，n代表指標(biāo)項(xiàng)數(shù)，根據(jù)上述計(jì)算方式可以對(duì)影響因素權(quán)重進(jìn)行排序，消除量綱對(duì)該體系造成的影響，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)綱量化處理，待通過(guò)了一致性檢驗(yàn)后，可以得到的基于價(jià)值鏈預(yù)算的幕墻工程金屬結(jié)構(gòu)成本控制體系如表2 所示。

表2 幕墻工程金屬結(jié)構(gòu)成本控制體系

由表2 可以對(duì)不同的金屬結(jié)構(gòu)成本控制影響因素進(jìn)行識(shí)別，得到的組合式λi如公式（2）所示。

公式（2）中，wj代表層次分析權(quán)重，vj代表熵權(quán)重，使用上述的金屬成本控制方法可以在幕墻工程的各個(gè)階段進(jìn)行有效準(zhǔn)備，在前期準(zhǔn)備階段、設(shè)計(jì)階段、生產(chǎn)階段、運(yùn)輸階段、施工階段進(jìn)行合理預(yù)算，從而提高成本控制的關(guān)聯(lián)性，實(shí)現(xiàn)全面成本控制。

1.2 安裝幕墻龍骨骨架

常規(guī)的幕墻工程施工中，為了提高幕墻排布的可靠性，往往會(huì)設(shè)置多個(gè)金屬支撐鋼筋，導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)成本飛速上升。為了解決該問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)大型的約束龍骨骨架[4]，該骨架的主體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗的金屬材料總量較低，滿足金屬結(jié)構(gòu)成本控制要求。

其安裝過(guò)程如下：首先對(duì)待安裝的龍骨骨架主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量放線處理，降低幕墻外砌偏差，確定骨架的埋板位置，提高主體結(jié)構(gòu)的受力效果；而后根據(jù)龍骨骨架的長(zhǎng)度、錨栓尺寸等進(jìn)行安裝打孔，對(duì)待安裝的部分進(jìn)行防腐蝕處理，再使用M12錨栓進(jìn)行固定；最后確定彈線位置，在不同的幕墻安裝層設(shè)置承重角鋼，與主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行充分焊接。此時(shí)后置預(yù)埋件與主龍骨完成了有效連接，幕墻龍骨骨架的安裝示意圖如圖1 所示。

圖1 幕墻龍骨骨架安裝示意圖

由圖1 可知，上述安裝的幕墻龍骨骨架與外圍護(hù)墻的間距合理，使用EPDM 絕緣墊片進(jìn)行充分處理，可以有效避免骨架出現(xiàn)腐蝕變形問(wèn)題。

幕墻需要設(shè)置排水孔，因此本文設(shè)計(jì)的金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法使用石材防水板替代原本的金屬泛水板，利用密封膠進(jìn)行了封閉處理。選取的石材泛水板為花崗巖，利用C25 混凝土進(jìn)行灌注處理，施加防水透氣膜，提高幕墻的防潮特性。安裝龍骨骨架后，幕墻的砌筑方式發(fā)生了一定的改變，需要利用水平約束錨件進(jìn)行荷載傳遞處理。在施工前需要對(duì)龍骨骨架安裝的位置進(jìn)行核對(duì)，設(shè)置水平連續(xù)加強(qiáng)筋，提高幕墻鋼筋的抗剪切力。除此之外，需要使用砌筑砂漿調(diào)整錨件放置的卡槽，龍骨體系與螺栓進(jìn)行有效連接。

然而不同位置的承重角鋼容易受磚內(nèi)交錯(cuò)布置影響，出現(xiàn)失穩(wěn)問(wèn)題，需要額外增加不銹鋼棒支撐，這會(huì)導(dǎo)致幕墻工程的金屬成本大大提高。針對(duì)該問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)的方法使用砂漿進(jìn)行了灌實(shí)處理，同時(shí)調(diào)整不銹鋼限位拉片的位置，可以最大程度上減少金屬材料的損耗。

1.3 優(yōu)化幕墻金屬結(jié)構(gòu)板材排樣分布

幕墻金屬結(jié)構(gòu)板材的排樣分布效果會(huì)直接影響消耗的材料成本。因此，為了實(shí)現(xiàn)成本控制，本文設(shè)計(jì)的方法優(yōu)化了幕墻金屬結(jié)構(gòu)板材的排樣分布。假設(shè)板材分割的位置與空白區(qū)域，對(duì)該區(qū)域進(jìn)行排列組合，得到的排樣分布示意圖如圖2 所示。

圖2 幕墻金屬結(jié)構(gòu)板材排樣分布示意圖

由圖2 可知，為了提高金屬結(jié)構(gòu)板材的排樣分布利用率，本文基于上述分布關(guān)系設(shè)計(jì)了金屬板材排樣目標(biāo)函數(shù)f（x），如公式（3）所示。

公式（3）中，Li代表板材的長(zhǎng)度，W代表板材的寬度，L代表分割后板材的長(zhǎng)度，W代表分割后板材的寬度，金屬板材按照上述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行排布時(shí)，閑置面積最少，此時(shí)金屬板材的利用率最高，消耗的成本最低。面對(duì)多塊板材時(shí)，需要根據(jù)面積集合進(jìn)行優(yōu)化布局，得到的最優(yōu)排樣分布式F如公式（4）所示。

公式（4）中，bi代表排布預(yù)設(shè)面積，aj代表切縫寬度，使用上述的排樣分布式可以有效降低金屬板材損耗，減少幕墻工程的綜合成本。

2 實(shí)例分析

2.1 概況及準(zhǔn)備

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的基于價(jià)值鏈預(yù)算的幕墻工程中金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法的效果，本文選擇了X 國(guó)際大廈幕墻工程進(jìn)行實(shí)例分析。

X 國(guó)際大廈是一座大型建設(shè)工程，包含60 層地上使用層和6 層地下使用層。該項(xiàng)目的建筑面積為165 842m2，高度為360m。它是一個(gè)商務(wù)辦公多元化超高層寫(xiě)字樓建筑。通過(guò)結(jié)合幕墻排布優(yōu)化結(jié)果，將設(shè)計(jì)的基于價(jià)值鏈預(yù)算的金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法應(yīng)用于X 國(guó)際大廈幕墻工程。該方法可以通過(guò)精確的成本估算和控制措施，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)成本進(jìn)行有效控制。在實(shí)例分析過(guò)程中，可以綜合考慮幕墻材料的選用、加工和安裝成本等因素，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的成本進(jìn)行評(píng)估和預(yù)算。同時(shí)，還可以通過(guò)優(yōu)化幕墻的布置和設(shè)計(jì)，降低金屬結(jié)構(gòu)的使用量和成本。該建筑的幕墻分布示意圖如圖3 所示。

圖3 X 工程建筑幕墻分布示意圖

由圖3 可知，X 工程的首堂為大堂，2F 為商業(yè)中心，3 ～5F為服務(wù)與餐飲，-1 ～-6F 為地下車庫(kù)。該項(xiàng)目的玻璃幕墻包括6 層以上部分，6 層以下使用連廊幕墻。其中塔樓頂部使用單元式玻璃、石材幕墻，連接處使用連廊幕墻。幕墻總面積為64 000m2，包括55 000m2的塔樓幕墻。

使用的幕墻材料單元板塊寬度為1.45m，符合標(biāo)準(zhǔn)層高要求，分格高度為1.4m，設(shè)置了高度為0.95m 的開(kāi)啟扇。玻璃幕墻面與結(jié)構(gòu)邊距離為300mm，使用的鋁材尺寸為300mm×250mm。幕墻層間使用8/10mm 鋼化玻璃，使用康寧膠完成幕墻固定。在施工前，需要加工幕墻板塊，完成單元吊裝重組，各個(gè)施工區(qū)段規(guī)劃的幕墻板塊如表3 所示。

表3 施工區(qū)段幕墻板塊

由表3 可知，待幕墻板塊規(guī)劃完畢后，即可控制安裝工藝流程，確保滿足實(shí)際工程要求，利用SAP ERP 項(xiàng)目成本分析軟件輸出最終的成本控制結(jié)果。

2.2 成本控制結(jié)果與討論

根據(jù)上述的概況及準(zhǔn)備，可以得到幕墻工程中金屬結(jié)構(gòu)成本控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文選取的項(xiàng)目包括6 層以上的立面幕墻部分及6 層以下的裙樓幕墻部分，此時(shí)使用本文設(shè)計(jì)的基于價(jià)值鏈預(yù)算的幕墻工程金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法進(jìn)行控制，將控制后各個(gè)項(xiàng)目的成本與工程預(yù)設(shè)成本對(duì)比，實(shí)例分析結(jié)果如表4 所示。

表4 實(shí)例分析結(jié)果

由表4 可知，本文設(shè)計(jì)的價(jià)值鏈預(yù)算的幕墻工程金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法在不同的控制項(xiàng)目中消耗的成本均低于工程預(yù)設(shè)成本，證明設(shè)計(jì)的成本控制方法的控制效果較好，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和可行性。

3 結(jié)論

綜上所述，幕墻工程中的金屬結(jié)構(gòu)成本控制是一個(gè)系統(tǒng)性的工作，需要從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、施工等多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面的管理和控制。

（1）通過(guò)科學(xué)的預(yù)算和精細(xì)化的管理，可以有效降低成本，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

（2）受市場(chǎng)波動(dòng)與新材料生產(chǎn)的影響，我國(guó)的幕墻工程存在金屬材料成本過(guò)高，利潤(rùn)偏低等問(wèn)題。對(duì)此，本文設(shè)計(jì)了一種基于價(jià)值鏈預(yù)算的金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法。實(shí)例分析結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的金屬結(jié)構(gòu)成本控制方法的效果較好，具有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。