建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計工程造價成本分析

陳興虎

摘要：建筑結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、材料要求越嚴(yán)格、設(shè)計質(zhì)量越高，工程造價可能越高。在現(xiàn)代工程管理背景下，必須要在設(shè)計階段很好地平衡各類矛盾，確保建筑質(zhì)量以及建筑結(jié)構(gòu)合理性基礎(chǔ)上，要盡可能降低工程成本。因而，設(shè)計人員應(yīng)明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價成本關(guān)系、了解建筑結(jié)構(gòu)影響因素、了解結(jié)構(gòu)設(shè)計在成本控制中發(fā)揮的重要作用，才能最終形成系統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計來控制工程造價的方法。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);結(jié)構(gòu)設(shè)計;設(shè)計工程;工程造價;造價成本;成本分析

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價成本的關(guān)系

1.建筑成本結(jié)構(gòu)設(shè)計理念

之前設(shè)計單位成本管控能力較弱，但隨著時代變遷，設(shè)計公司紛紛改變了傳統(tǒng)業(yè)務(wù)模式，從建設(shè)單位角度為其節(jié)省成本成為了設(shè)計公司競爭的主要手段。這便是建筑成本結(jié)構(gòu)設(shè)計理念誕生的基本背景。在建筑成本結(jié)構(gòu)設(shè)計理念下，設(shè)計師在設(shè)計過程中要掌握建筑結(jié)構(gòu)、施工工藝和建筑成本關(guān)系，進(jìn)而調(diào)節(jié)各類影響因素，保證達(dá)成科學(xué)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上盡可能降低建筑成本。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計與造價成本的關(guān)系

從行業(yè)數(shù)據(jù)可知，建筑基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)部分成本占造價成本的60%。若是土層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本還會進(jìn)一步提升。而上層建筑砌筑部分，一般這一部分占造價成本的12%，水電工程部分占18%，措施費用占造價成本的10%。所以，建筑基礎(chǔ)以及上部結(jié)構(gòu)部分形成科學(xué)設(shè)計，直接決定了建筑工程總造價成本水平[1]。

二、建筑結(jié)構(gòu)影響造價的因素

1.建筑的常見結(jié)構(gòu)形式

建筑最常見的結(jié)構(gòu)形式包括混合結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)等。這幾種結(jié)構(gòu)應(yīng)用特點是：混合結(jié)構(gòu)一般不超過6層，框架結(jié)構(gòu)不得超過15層，剪力墻結(jié)構(gòu)不得超過180m，筒體結(jié)構(gòu)不得超過300m。

2.建筑的基礎(chǔ)形式

建筑基礎(chǔ)形式根據(jù)材料、埋置深度、受力性能、構(gòu)造形式不同而不同，一共有十余種基礎(chǔ)。不同基礎(chǔ)不同造價。例如同一個工程剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)相比，柔性基礎(chǔ)成本較高。若是設(shè)計人員沒有認(rèn)真分析材料、埋深、受力、構(gòu)造形式等影響，就會出現(xiàn)基礎(chǔ)工程過度消耗材料、人力并且影響施工進(jìn)度的情況，而最終也必然抬升建筑工程造價。

3.結(jié)構(gòu)上部體系和構(gòu)件

結(jié)構(gòu)上部體系包括梁板、墻柱等。上部構(gòu)件復(fù)雜，結(jié)構(gòu)體系就越復(fù)雜，整個建筑造價成本會越高。結(jié)構(gòu)體系復(fù)雜，構(gòu)件容易發(fā)生碰撞，容易導(dǎo)致后期施工過程中出現(xiàn)施工變更。因此會導(dǎo)致材料浪費，最終會導(dǎo)致建筑成本明顯提高。

4.結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度

如果建設(shè)單位所要求的結(jié)構(gòu)材料品質(zhì)越高，最終施工成本越高。尤其是建設(shè)單位要求融入綠色施工理念，要求融入綠色材料，此時形成的建筑造價成本便會越高。這是源于目前我國材料市場當(dāng)中，綠色材料單價是普通材料的1.5-3倍。

5.設(shè)計質(zhì)量

如今在節(jié)省投資理念之下，建設(shè)單位一般都會要求結(jié)構(gòu)設(shè)計師對同一個項目給出不同方案，不同方案對應(yīng)著不同工程成本造價。另外，設(shè)計質(zhì)量也指設(shè)計師的設(shè)計方案是否科學(xué)合理，如果不科學(xué)的設(shè)計方案指導(dǎo)施工必然導(dǎo)致施工過程中出現(xiàn)材料浪費、人力浪費、設(shè)備浪費情況，就會直接增加造價成本。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計在成本控制中的重要性

科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠讓整個工程成本下降6%-34%。這是因為在合理設(shè)計前提下，結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計彼此依存彼此借鑒，能有效地降低施工成本。尤其是在如今節(jié)能減排的大環(huán)境下，更需要結(jié)構(gòu)設(shè)計和建筑設(shè)計關(guān)聯(lián)起來，目的是保證建筑結(jié)構(gòu)科學(xué)性、藝術(shù)性的基礎(chǔ)上，有效降低工程造價。結(jié)構(gòu)設(shè)計師如果擁有結(jié)構(gòu)優(yōu)化思維，就會直接降低建筑施工成本。例如結(jié)構(gòu)設(shè)計時及時利用BIM技術(shù)來做碰撞實驗，將多余的結(jié)構(gòu)去除，進(jìn)一步保證結(jié)構(gòu)的科學(xué)性、合理性，在減少構(gòu)件同時不影響建筑穩(wěn)定性[2]。同時在剪力墻配筋時正確計算，有效避免過量配筋。不管是保證結(jié)構(gòu)合理性還是避免過量配筋，都能節(jié)省大量材料，直接有效降低工程造價。另外，科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計直接對施工現(xiàn)場有良好影響，可以加快施工進(jìn)度，縮短工期，這一點也能夠有效降低工程造價。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計階段控制造價成本方法

1.采用合適的結(jié)構(gòu)形式

前文所述幾種結(jié)構(gòu)形式并非是隨意使用的，結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須要隨著建筑高度不同而選擇不同的結(jié)構(gòu)形式。換言之，如果針對六層以下多層建筑采用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計、筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計，就會增加工程造價。誠然，結(jié)構(gòu)設(shè)計師也必須要認(rèn)真了解建筑用途、建筑造型、建筑具體組成，要做到全面考慮，這樣才能避免因為結(jié)構(gòu)不合理造成的材料浪費。在選擇結(jié)構(gòu)形式時需要考慮到層高對建筑含鋼量影響、考慮到層高增加以后會不會導(dǎo)致總高超過100m。若是超過100m還需要在地面全面匹配消防系統(tǒng)，這也會增加建筑造價。建筑戶型結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣會影響建筑造價，例如一般T字型結(jié)構(gòu)、品字型結(jié)構(gòu)不存在結(jié)構(gòu)扭曲現(xiàn)象，無需在一些受力關(guān)鍵點增加配筋。而一些風(fēng)車型、長條型的建筑存在扭曲現(xiàn)象，需要在受力關(guān)鍵點增設(shè)配筋，最終會增加建筑造價成本。所以想要控制建筑造價成本，結(jié)構(gòu)設(shè)計師必須要采取最合適的結(jié)構(gòu)形式。

2.基礎(chǔ)形式的確定

基礎(chǔ)形式之所以決定造價是源于需要根據(jù)不同土質(zhì)情況來選擇不同的基礎(chǔ)形式。如果土質(zhì)情況不佳，基礎(chǔ)形式就要復(fù)雜一些，成本自然會明顯增加。另外，同一地質(zhì)情況可選擇的基礎(chǔ)形式有多種，此時，還需要綜合分析哪一種能夠滿足抗壓等要求，同時也能夠降低施工成本。結(jié)構(gòu)設(shè)計師在確定基礎(chǔ)形式時要參考土質(zhì)條件、建筑高度等情況。地基承載力較大而且建筑層數(shù)不高且規(guī)模不大，此時便可以采用剛性基礎(chǔ);地基承載力小且建筑層數(shù)較高時選用軟性基礎(chǔ)。誠然，具體選擇哪一種基礎(chǔ)形式，需要充分結(jié)合地質(zhì)報告。另外，基礎(chǔ)形式確定還需要考慮到工程復(fù)雜與否，若是工程較為復(fù)雜必須要出具多個基礎(chǔ)形式方案，經(jīng)過專家組反復(fù)研究后最終選定性價比最佳的方案。

3.合理選擇上部體系和構(gòu)件

上部體系必須要符合基礎(chǔ)形式，同時需要結(jié)合不同建筑對抗震、抗剪、抗風(fēng)方面的要求，合理分配墻、柱、梁、樓面屋面的重量、強(qiáng)度、

4.構(gòu)件截面以及配筋率的選取

在現(xiàn)代建筑當(dāng)中構(gòu)件大小和配筋率有著一定的比例關(guān)系，即在截面尺寸越小的情況下，配筋率是越大的，而且構(gòu)件作用功能不同，配筋率不同。這其中的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范十分詳盡，只要結(jié)構(gòu)設(shè)計師能夠做到因地制宜，有效根據(jù)構(gòu)件位置、功能來有效配筋，就會解決構(gòu)件截面、配筋率和建筑質(zhì)量、建筑成本的矛盾問題。例如受彎構(gòu)件配筋率在0.25-0.5%，梁構(gòu)件配筋率需要處在0.5-1.2%，剪力墻等配筋需要盡可能選擇規(guī)定配筋率的中限[3]。通過以上數(shù)據(jù)可以看到配筋率都存在一個區(qū)間，而結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要根據(jù)具體情況來選擇固定的配筋率，一般建筑構(gòu)件可以選擇下限，而重要構(gòu)件則需要選擇上限，通過這樣的綜合調(diào)整，最終能夠保證構(gòu)件截面以及配筋率的合理性，達(dá)到工程成本控制的目的。

5.控制混凝土強(qiáng)度等級

一般混凝土構(gòu)件由于強(qiáng)度一般，構(gòu)件一般都比較厚重。而強(qiáng)度較高的混凝土構(gòu)件比較輕巧。所以在考慮到建筑整體重量對基礎(chǔ)壓力以及建筑成本控制基礎(chǔ)上，需要綜合考慮控制混凝土強(qiáng)度等級的方案。相同條件下，使用高強(qiáng)度混凝土?xí)p少構(gòu)件截面尺寸，減少結(jié)構(gòu)自重，又能減少施工過程中的相關(guān)費用。實驗證明混凝土強(qiáng)度從C30提升到C60時，受壓構(gòu)件混凝土量能夠節(jié)省30-40%，受彎構(gòu)件混凝土用量可以節(jié)省10-20%。因此，在現(xiàn)代綠色施工理念下最好選擇強(qiáng)度合理的混凝土，避免出現(xiàn)建筑肥梁胖柱的現(xiàn)象，要將內(nèi)部空間節(jié)省出來能夠有效改善業(yè)主居住體驗。深圳市賢成大廈原本計劃采用C40混凝土，后來改為C60混凝土，內(nèi)部空間節(jié)省了千余平方米。

6.提高設(shè)計人員的專業(yè)素養(yǎng)

上述幾個結(jié)構(gòu)設(shè)計因素節(jié)省建筑造價的方法都需要結(jié)構(gòu)設(shè)計師擁有充足行業(yè)經(jīng)驗以及設(shè)計能力。建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要是設(shè)計師，結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個建筑的靈魂，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計師專業(yè)素養(yǎng)的高低在一定程度上決定了建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣。所以，想要達(dá)成結(jié)構(gòu)設(shè)計節(jié)省建筑成本這一目的，必須要提高設(shè)計人員的專業(yè)素養(yǎng)、總結(jié)經(jīng)驗。設(shè)計人員在加強(qiáng)書本知識學(xué)習(xí)的同時，還要與時俱進(jìn)，開拓眼界，不斷開拓思維邏輯。需要其在設(shè)計中秉持人文設(shè)計這一理念，能夠在降低工程造價同時，保證建筑結(jié)構(gòu)合理性、建筑質(zhì)量的安全性，這需要其擁有社會責(zé)任感以及較高的職業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)束語：在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段通過科學(xué)的綜合安排能夠有效減少建筑工程成本，最大可以節(jié)省34%成本。故而提高結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)性對于我國建筑業(yè)綠色發(fā)展有著積極促進(jìn)作用。在具體的成本控制中，結(jié)構(gòu)設(shè)計師需要抓住結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式、上部體系以及構(gòu)件、構(gòu)件截面以及配筋率、混凝土強(qiáng)度等級五個抓手，來有效統(tǒng)籌安排，調(diào)整建筑質(zhì)量、建筑成本間矛盾，讓施工圖紙擁有最佳性價比。

參考文獻(xiàn)

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[3]韓燕. 探析建筑工程中結(jié)構(gòu)設(shè)計對工程造價的影響[J]. 建筑與裝飾， 2020（30）：2.