淺談優(yōu)化建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低工程造價(jià)

余瑞君

【摘要】有效控制工程造價(jià)是建設(shè)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段和保障，而優(yōu)化設(shè)計(jì)又是降低工程造價(jià)的重要組成部分，選擇最經(jīng)濟(jì)和最合理的設(shè)計(jì)方案，是保證和確定合理造價(jià)的前提，也是有效控制工程造價(jià)的關(guān)鍵。本文結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，針對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一些現(xiàn)實(shí)，闡述分析了優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低工程造價(jià)的具體思路。

【關(guān)鍵詞】?jī)?yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 工程造價(jià) 措施

目前在設(shè)計(jì)階段，大多數(shù)項(xiàng)日實(shí)行了限額設(shè)計(jì)，初步設(shè)計(jì)概算控制在批準(zhǔn)投資估算的合理幅度內(nèi)，也使得工程造價(jià)得到一定的控制。但據(jù)研究表明，設(shè)計(jì)費(fèi)雖然只相當(dāng)于建設(shè)工程全壽命費(fèi)用的1%不到，但它對(duì)工程造價(jià)的影響卻高達(dá)65%，并且設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)整個(gè)工程建設(shè)的效益是至關(guān)重要的，因此控制工程造價(jià)的重點(diǎn)應(yīng)放在設(shè)計(jì)階段。因此通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案來(lái)進(jìn)一步有效控制工程造價(jià)，是解決工程造價(jià)的有效措施。

所謂方案優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是在原設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合新工藝和設(shè)備的使用，新材料的投人，進(jìn)行局部設(shè)計(jì)的改變，不僅使技術(shù)更可行，更加滿足功能要求，還能節(jié)約材料，使工程造價(jià)明顯降低。往往同一建設(shè)項(xiàng)目，同一單項(xiàng)、單位工程，可以有不同的設(shè)計(jì)方案，從而形成不同的工程造價(jià)，因此要通過(guò)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行選擇，使之真正達(dá)到以最優(yōu)的設(shè)計(jì)、最經(jīng)濟(jì)的投資，建造最好的工程項(xiàng)目的目的。

在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，不同方案的選擇及不同建筑材料的選用對(duì)工程造價(jià)會(huì)有較大影響，象基礎(chǔ)類型選用、進(jìn)深與開(kāi)問(wèn)的確定、層高與層數(shù)的確定、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在滿足同樣功能的條件下，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)，可降低工程造價(jià)10%左右，有的可達(dá)20%。建筑結(jié)構(gòu)由基礎(chǔ)、柱、墻體、梁、樓板、屋面板等部分組成，各部分占工程總造價(jià)的比例不盡相同，結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化時(shí)對(duì)工程造價(jià)的影響也就不一樣，因此在方案優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)人們所考慮的重點(diǎn)要有所側(cè)重。

基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價(jià)與工程所在地的地質(zhì)條件密切相關(guān)，其工期約占整個(gè)建筑物主體工程的25%～30%，造價(jià)約占總造價(jià)的10%～20%，并且基礎(chǔ)工程的重要性顯而易見(jiàn)。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視地質(zhì)勘察報(bào)告的交底工作，選擇合理的基礎(chǔ)形式，控制基礎(chǔ)的截面尺寸與埋深。

柱網(wǎng)布局是確定柱子的行距（跨度）和間距（每行柱子相鄰兩柱間的距離）的依據(jù)。一般來(lái)講，柱網(wǎng)尺寸在6m-12m之閱，柱距小則傳力路線短，上部結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，但可能基礎(chǔ)費(fèi)用高，因而柱網(wǎng)布局是否合理，對(duì)工程的結(jié)構(gòu)造價(jià)有很大的影響。此外，柱子截面形狀及大小的選擇也對(duì)工程造價(jià)有著直接的影響。

矩形截面梁是最普通的受彎構(gòu)件，在設(shè)計(jì)時(shí)常被使用，但材料利用率很低。其原因有以下兩方面：a.靠近中和軸的材料應(yīng)力較低；b.粱的彎矩沿梁長(zhǎng)是變化的。由于等截面梁大部分區(qū)段應(yīng)力低，材料得不到很好利用，只有在軸心受力時(shí)，材料利用率才可提高。因此，設(shè)計(jì)時(shí)可采用平面桁架代替矩形梁，平面桁架相當(dāng)于掏空的梁，將梁中多余的材料掏去，這樣既經(jīng)濟(jì)，又可減輕自重。它還可發(fā)展為空間網(wǎng)架，材料的利用率就能大幅提高。某超大跨度工業(yè)廠房，設(shè)計(jì)時(shí)用桁架外形的設(shè)計(jì)代替矩形截面粱，經(jīng)濟(jì)上取得相當(dāng)好的結(jié)果。

對(duì)于多層普通住宅來(lái)說(shuō)，矩形柱結(jié)構(gòu)比異形柱結(jié)構(gòu)工程造價(jià)直接費(fèi)低1%～3%左右，住宅采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比采用磚混結(jié)構(gòu)定額直接費(fèi)略高些，占普通裝修住宅的總造價(jià)4%左右。隨著人們生活水平的提高，建筑裝飾造價(jià)越來(lái)越高，結(jié)構(gòu)造價(jià)占房屋總售價(jià)的比例將越來(lái)越低，從房屋總造價(jià)考慮，磚混住宅與混凝土結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)差價(jià)將更小。

提高投資效益，優(yōu)化設(shè)計(jì)降低造價(jià)可采取如下措施：

（1）設(shè)計(jì)要能夠最大程度地滿足建筑內(nèi)部平面、空間高度、建筑立面等使用功能和外形感觀的要求，為使一幢好的建筑物誕生要考慮的因素很多，包括結(jié)構(gòu)體系的選擇，傳力的途徑，構(gòu)件的布置，構(gòu)件的選用和材料的使用等。

（2）目前越來(lái)越多的建筑體型復(fù)雜化，不規(guī)則化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量做到使建筑體型產(chǎn)生規(guī)則的結(jié)構(gòu)效應(yīng)。使傳力中心和剛度中心盡量接近或重合，結(jié)構(gòu)就基本具備了規(guī)則的條件。結(jié)構(gòu)傳力途徑應(yīng)力求簡(jiǎn)單、直接，否則空間關(guān)系復(fù)雜部位會(huì)出現(xiàn)多次轉(zhuǎn)換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣會(huì)導(dǎo)致造價(jià)提高，也容易產(chǎn)生安全問(wèn)題。結(jié)構(gòu)傳力多種多樣，支撐構(gòu)件也可以根據(jù)傳力途徑是否合理進(jìn)行變換，沒(méi)有一成不變的結(jié)構(gòu)布置，也沒(méi)有一成不變的傳力途徑。采用最簡(jiǎn)單、直接的傳力途徑，可以省去中間傳力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，減少結(jié)構(gòu)的安全風(fēng)險(xiǎn)，使結(jié)構(gòu)受力更加明確，造價(jià)也相對(duì)經(jīng)濟(jì)。

（3）應(yīng)充分理解和靈活運(yùn)用規(guī)范條文?，F(xiàn)在地下結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)越來(lái)越重要，更要講究合理與經(jīng)濟(jì)：對(duì)于處于不同抗震等級(jí)區(qū)域的建筑方案，設(shè)計(jì)人員應(yīng)采用更合適的抗震等級(jí)，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)調(diào)整建筑方案。

（4）地面以上的結(jié)構(gòu)形式對(duì)建筑物的造價(jià)也有很大的影響。根據(jù)建筑的類型，功能用途，提出不同的結(jié)構(gòu)解決方案，通過(guò)比較選擇較優(yōu)的結(jié)構(gòu)類型，既要保證結(jié)構(gòu)安全，同時(shí)以工程造價(jià)為準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。

總之，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是有效控制工程造價(jià)的重要手段，是具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)平衡的復(fù)雜過(guò)程。在設(shè)計(jì)中，對(duì)各種方案進(jìn)行分析、計(jì)算、比較、評(píng)審，從中選出技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的最優(yōu)方案，是保證和確定合理造價(jià)的前提，也是有效控制工程造價(jià)的關(guān)鍵。從經(jīng)濟(jì)性而言，設(shè)計(jì)費(fèi)雖然占工程壽命費(fèi)用不到1%，但在決策正確的條件下，設(shè)計(jì)對(duì)工程造價(jià)的影響程度達(dá)到65%以上。要達(dá)到設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)的平衡，首先應(yīng)健全機(jī)制，加強(qiáng)監(jiān)管。政府應(yīng)設(shè)立專業(yè)部門(mén)對(duì)設(shè)計(jì)成果考核，建立必要的設(shè)計(jì)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制：設(shè)計(jì)經(jīng)營(yíng)應(yīng)采取招投標(biāo)方式，并且加大對(duì)招投標(biāo)的監(jiān)管力度，保證公平公正；設(shè)計(jì)單位內(nèi)部應(yīng)加強(qiáng)管理，提高設(shè)計(jì)人員的責(zé)任感。

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