建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程造價(jià)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(jì)質(zhì)量越高，工程造價(jià)可能越高。在現(xiàn)代工程管理背景下，必須要在設(shè)計(jì)階段很好地平衡各類(lèi)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(jì)人員應(yīng)明確建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)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(jì)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(jì)來(lái)控制工程造價(jià)的方法。

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

一、建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與造價(jià)成本的關(guān)系

1.建筑成本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念

之前設(shè)計(jì)單位成本管控能力較弱，但隨著時(shí)代變遷，設(shè)計(jì)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(jì)公司競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。這便是建筑成本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念誕生的基本背景。在建筑成本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念下，設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)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(lèi)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(jì)與造價(jià)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(jià)成本的60%。若是土層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本還會(huì)進(jìn)一步提升。而上層建筑砌筑部分，一般這一部分占造價(jià)成本的12%，水電工程部分占18%，措施費(fèi)用占造價(jià)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(jì)，直接決定了建筑工程總造價(jià)成本水平[1]。

二、建筑結(jié)構(gòu)影響造價(jià)的因素

1.建筑的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式

建筑最常見(jiàn)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(diǎn)是：混合結(jié)構(gòu)一般不超過(guò)6層，框架結(jié)構(gòu)不得超過(guò)15層，剪力墻結(jié)構(gòu)不得超過(guò)180m，筒體結(jié)構(gòu)不得超過(guò)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(jià)。例如同一個(gè)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(jì)人員沒(méi)有認(rèn)真分析材料、埋深、受力、構(gòu)造形式等影響，就會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)工程過(guò)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(jià)。

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(gè)建筑造價(jià)成本會(huì)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(guò)程中出現(xiàn)施工變更。因此會(huì)導(dǎo)致材料浪費(fèi)，最終會(huì)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(shí)形成的建筑造價(jià)成本便會(huì)越高。這是源于目前我國(guó)材料市場(chǎng)當(dāng)中，綠色材料單價(jià)是普通材料的1.5-3倍。

5.設(shè)計(jì)質(zhì)量

如今在節(jié)省投資理念之下，建設(shè)單位一般都會(huì)要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師對(duì)同一個(gè)項(xiàng)目給出不同方案，不同方案對(duì)應(yīng)著不同工程成本造價(jià)。另外，設(shè)計(jì)質(zhì)量也指設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案是否科學(xué)合理，如果不科學(xué)的設(shè)計(jì)方案指導(dǎo)施工必然導(dǎo)致施工過(guò)程中出現(xiàn)材料浪費(fèi)、人力浪費(fèi)、設(shè)備浪費(fèi)情況，就會(huì)直接增加造價(jià)成本。

三、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在成本控制中的重要性

科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠讓整個(gè)工程成本下降6%-34%。這是因?yàn)樵诤侠碓O(shè)計(jì)前提下，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和建筑設(shè)計(jì)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(jì)和建筑設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)起來(lái)，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(jià)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師如果擁有結(jié)構(gòu)優(yōu)化思維，就會(huì)直接降低建筑施工成本。例如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)及時(shí)利用BIM技術(shù)來(lái)做碰撞實(shí)驗(yàn)，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(shí)不影響建筑穩(wěn)定性[2]。同時(shí)在剪力墻配筋時(shí)正確計(jì)算，有效避免過(guò)量配筋。不管是保證結(jié)構(gòu)合理性還是避免過(guò)量配筋，都能節(jié)省大量材料，直接有效降低工程造價(jià)。另外，科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)有良好影響，可以加快施工進(jìn)度，縮短工期，這一點(diǎn)也能夠有效降低工程造價(jià)。

四、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段控制造價(jià)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(jì)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(duì)六層以下多層建筑采用框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就會(huì)增加工程造價(jià)。誠(chéng)然，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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?yàn)榻Y(jié)構(gòu)不合理造成的材料浪費(fèi)。在選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)需要考慮到層高對(duì)建筑含鋼量影響、考慮到層高增加以后會(huì)不會(huì)導(dǎo)致總高超過(guò)100m。若是超過(guò)100m還需要在地面全面匹配消防系統(tǒng)，這也會(huì)增加建筑造價(jià)。建筑戶(hù)型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣會(huì)影響建筑造價(jià)，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(wú)需在一些受力關(guān)鍵點(diǎn)增加配筋。而一些風(fēng)車(chē)型、長(zhǎng)條型的建筑存在扭曲現(xiàn)象，需要在受力關(guān)鍵點(diǎn)增設(shè)配筋，最終會(huì)增加建筑造價(jià)成本。所以想要控制建筑造價(jià)成本，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jià)是源于需要根據(jù)不同土質(zhì)情況來(lái)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(huì)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(shí)，還需要綜合分析哪一種能夠滿(mǎn)足抗壓等要求，同時(shí)也能夠降低施工成本。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師在確定基礎(chǔ)形式時(shí)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(shí)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(shí)選用軟性基礎(chǔ)。誠(chéng)然，具體選擇哪一種基礎(chǔ)形式，需要充分結(jié)合地質(zhì)報(bào)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(gè)基礎(chǔ)形式方案，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家組反復(fù)研究后最終選定性?xún)r(jià)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(shí)需要結(jié)合不同建筑對(duì)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(jì)師能夠做到因地制宜，有效根據(jù)構(gòu)件位置、功能來(lái)有效配筋，就會(huì)解決構(gòu)件截面、配筋率和建筑質(zhì)量、建筑成本的矛盾問(wèn)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(guò)以上數(shù)據(jù)可以看到配筋率都存在一個(gè)區(qū)間，而結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師需要根據(jù)具體情況來(lái)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(guò)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(jí)

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(duì)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(jí)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(guò)程中的相關(guān)費(fèi)用。實(shí)驗(yàn)證明混凝土強(qiáng)度從C30提升到C60時(shí)，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(lái)能夠有效改善業(yè)主居住體驗(yàn)。深圳市賢成大廈原本計(jì)劃采用C40混凝土，后來(lái)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(jì)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)

上述幾個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因素節(jié)省建筑造價(jià)的方法都需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師擁有充足行業(yè)經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)能力。建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)師，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)建筑的靈魂，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師專(zhuān)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(jì)節(jié)省建筑成本這一目的，必須要提高設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。設(shè)計(jì)人員在加強(qiáng)書(shū)本知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，還要與時(shí)俱進(jìn)，開(kāi)拓眼界，不斷開(kāi)拓思維邏輯。需要其在設(shè)計(jì)中秉持人文設(shè)計(jì)這一理念，能夠在降低工程造價(jià)同時(shí)，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(huì)責(zé)任感以及較高的職業(yè)素養(yǎng)。

結(jié)束語(yǔ)：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段通過(guò)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(jì)科學(xué)性對(duì)于我國(guó)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(jì)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(jí)五個(gè)抓手，來(lái)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?xún)r(jià)比。

參考文獻(xiàn)

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