谈结构设计优化与工程成本控制

谈结构设计优化与工程成本控制
随着当前我国经济格局的不断变化，国家对于房地产市场的调控力度正逐年增加，宏观方面的调控不断增强。

新的经济结构之下，竞争呈现空前加剧的态势。

成本控制已经成为当前工程建设必须要解决的问题。

对许多开发企业来说，成本控制是否贯穿于项目建设全过程，是否卓有成效已然成为开发成败的关键因素之一。

而结构成本因其在工程总造价中所占的比例之大显得尤为重要。

在结构设计各环节中引入成本优化概念，有效控制成本，可以增强工程项目的核心竞争力。

本文就结构设计优化与工程成本控制进行了探讨。

标签：结构；设计优化；工程成本；控制
一、建筑结构设计和工程造价的内涵
1、建筑结构设计
充分实现建筑设计方案是建筑结构设计的目的，以保证结构安全为己任，严格遵守设计规范，在实施过程中优化设计，节约造价，将设计师的构想实体化为可施工的蓝图。

因此，建筑结构设计是对建设项目进行全面规划的过程，是工程建设的灵魂，是具体描述实施意图的过程，是科学技术转化为生产力的机器，是技术和经济的处理关键环节，统一了技术与经济的对立，是工程造价的确定与控制的重点阶段。

2、工程造價
工程造价是指项目的总费用，包括工程前期策划、可行性研究、方案论证、设计招标、工程实施以及实施中的管理等所有环节的成本和费用。

项目工程的不同阶段所占工程造价的比例不同，根据相关资料，设计阶段对整个项目造价影响高达35-75%。

二、结构设计优化与工程成本控制
1、建筑层高对成本的影响与控制
1.1建筑层高对成本的影响
建筑高度不是结构可以左右的，是建筑定位，使用功能所确定的，所以，在结构设计角度对于层高的设计，只能在不改变净高的程度上进行结构优化，比如采取屋面反梁、无梁楼盖等措施。

对于时下人工劳务费快速增长，时间成本、融资成本高启的大背景下，合理布置次梁，降低制模难度在一定程度上也变相的节约了成本。

（1）对于地面以上部分
减少层高可以减少所有结构柱、剪力墙等竖向构件的长度和体积；减少建筑的总高度、降低结构的总荷载，间接降低结构成本；降低上部结构所承受的地震力、风荷载，间接降低结构成本；
（2）对于地面以下部分
减少层高可以减少地下室土方开挖及运输的数量、基坑支护的面积、基坑支护的单价；减少地下室底板及侧壁的截面及配筋；减少抗拔桩、抗拔锚杆的费用；减少基坑降水的数量及费用。

1.2建筑层高对成本的控制
减少层高可以更好地满足节能规范的要求、减少空调等设备的负荷量、减少后期空调等设备的运营成本。

在满足建筑功能的前提下，可以以各种技术措施减少层高。

实际上，对于许多建筑，包括地下空间，规范或者客户所真正关注的并不是建筑物的层高，而是使用空间的净高。

所以净高的控制才是我们成本控制的关键。

影响净高主要有两因素：
（1）结构梁高
对于结构梁高的设计，设计院通常的做法是取结构本身最经济的梁高（一般为1/8-1/12的跨度），而实际上综合各种成本因素，取值应较正常结构本身最经济的梁高降低10%-30%，建议为1/12-1/18的跨度更加节约成本，就是说对于结构梁本身，梁高即使相对最经济梁高减少，造成配筋加大了，但综合上述的各种成本因素，总体成本还是节约的。

即降低梁高要在降低层高，保证净高的角度出发。

当然也应该根据建筑本身的功能定位以及荷载取值来确定最为合理的梁高。

（2）机电的管道空间
设计院通常的做法是空调、电缆、水管各占一个标高，实际空间利用率很低。

实际上可以要求设计院做每一层的综合管线图，来优化各专业管线的交叉布置和统一协调，采用综合管线图，对机电管线进行认真的优化设计后，对于地下室经常可以节省出近200mm的高度空间。

如果能结合建筑的平面布局来布置次梁，给相关管线留下通路，即结构布置时就考虑管线的走向可能，就可以优化整体净空。

所以结构设计人员一定程度上也要熟悉设备专业的基本知识。

2、结构超限对成本的影响与控制
2.1结构超限对成本的影响
在超限高层中，总结结构超限的相关影响是非常有必要的。

结构超限必然会增加结构成本，同时必然增加设计周期，延长开发周期。

（1）总体造价与分析
相对高层建筑而言，超高层建筑设计复杂，对项目设计及管理水平要求严格，因此设计、工程管理费用可能增加；配套设施建设费或会因建筑物层数不同而收费基准有异。

超高层建筑造价增加主要体现在以下四个方面：项目整体设计与建筑标准；基础及结构；屋面及外立面。

（2）施工难度、成本分析，施工周期的长短
100m和150m建筑的施工难度对于有经验的特级施工企业来说没什么区别，施工时垂直运输的成本会有所增加，如果用滑动脚手架，则脚手架的每平方成本会有所下降，总的来说100m和150m建筑施工成本变化很少；施工周期会按比例相应的有所拉长，由于垂直运输的时间加长，到顶部几层施工的时间相应的会加长1～2天。

结构超限不仅仅是结构高度的超限，还有高宽比、平面、立面的规则性等方方面面。

高宽比是对结构刚度、整体稳定、承载能力和经济合理性的宏观控制的一个重要的指标。

在设计初期，结构方案制定时有效的避免结构超限问题，至少不要因为结构专业的方案错误导致结构超限。

在我的从业经历中，有遇到过因为结构师设缝位置不合理，在大开洞边上设缝，导致结构超限的案例，一定要在设计过程中避免。

3、勘察要求及成果对成本的影响与控制
一般来讲勘察的费用仅占整个项目建设费用的很小一部分，但由勘察成果决定的基础的成本却占土建成本的相当大的比例，所以对勘察的要求和成果应该引起足够的重视。

对此，必须在初勘和详勘阶段对于以下问题予以重点把握：3.1初勘尽可能的做，并且初勘和详勘最好不是同一单位，对于地块较大的项目，勘察可以有两单位同时进行，有利于最终成果的对比，择优选用，利于成本的优化控制；
3.2对于勘察成果，必须根据地方经验或者相邻工程经验，对其成果的合理性进行判断；
3.3对于有地下室的项目，勘察要求需提供最高水位标高，优化地下室的抗浮和抗拔桩的设计，由于此数据有一定的风险，勘察单位往往不予提供。

3.4对于地质情况比较复杂或者据特殊地质情况的项目，勘察布点要求可以适当提高甚至进行超前钻。

4、地下室的设计
地下室设计是建筑物结构设计成本控制的重要部分。

地下室层高及柱网尺寸应结合停车、消防、人防等使用功能要求进行多方案比较后合理确定；地下室底板及顶板宜采用双向板梁板结构，当地下室有防水要求时，底板厚不小于250mm，侧墙厚不小于250mm，构件配筋宜采用长纵筋+短纵筋布置方案，以节
省钢筋。

地下室外墙土压力应为静止土压力，土水分算或土水合算外侧配筋。

内侧配筋满足受力裂缝计算和构造要求即可，不必取与外侧相同配筋。

同时，还应重视找坡问題，地下室可考虑采用结构找坡方式解决排水坡度问题。

同时还可以节省垫层找坡材料，并减少层高，节约成本，并不影响工程整体进度。

5、剪力墙的布置及配筋率
某项目工程楼房由于平面的不规则，设置了抗震缝，设置防震缝后，虽解决了凹口过深等平面不规则的问题，却增加了防震缝处基础和剪力墙的费用，导致结构侧向刚度减弱。

因此，实际设计过程中，考虑到建筑外形和房型等因素，为有效地控制成本，即使出现不规则的情况，应该对各种加强或构造措施进行全面的对比和分析，选取经济、适用的措施。

楼房剪力墙数量之多、厚度之厚，都是由于高宽比较大引起长度增大时水平力的增长速率比剪力墙增多抗力增大的速率要大所造成的。

建筑布置是整个设计阶段第一步，它从总体和宏观上对成本进行控制.建筑布置的好坏不仅在建筑设计阶段影响成本控制的效果，还将在很大程度上决定和限制后续的结构布置和构件设计。

6、材料选用
6.1钢筋
钢筋在整个工程造价中占较重比例，其费用约占总材料费用的60%～70%，选取钢筋时尽量采用高强度钢筋，以达到减少材料费用、降低成本的目的。

规范提倡使用高强度钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋，这也是建设部在全国大力推广应用的新材料、新技术之一。

在钢筋选材中，采用III级钢整个结构的钢筋用量可以明显地减少，从而较大幅度地降低工程成本。

另外，根据计算结果配筋时，应配够就行，有些结构设计人员一味地放大配筋量，既浪费造价又不科学，可能还会存在安全隐患。

6.2混凝土
混凝土的延性和抗裂性都随强度的增大而降低，在满足结构设计的条件下，混凝土强度等级不宜过高。

如果建筑高度过高，混凝土的强度等级可随着楼层的增加而逐渐减小，这也是降低工程成本的一个方法。

对由轴压比控制的墙柱，提高标号可以显著减少墙柱的尺寸，提高建筑的利用率，但对梁的承载力无显著影响，而楼板则应越低越好。

三、结束语
在保证建筑功能及品质的前提下，合理确定建筑结构设计目标成本及工料消耗资源要素，建立设计成本优化模型，在设计各阶段、各步骤中向设计人员提供成本优化构件设计量化指标，以成本最优来引导、控制、调整设计。

参考文献：
[1]卜志勇.论建筑工程设计项目管理及控制[J].科技传播，2012（12）.
[2]杨英姿.浅谈如何在建筑结构设计环节中控制开发成本[J].山西建筑，2011（8）.。