建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化對工程造價影響研究

李 銳 (黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化對工程造價影響研究

李 銳 (黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150025)

設(shè)計階段的造價管理是指在優(yōu)化設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，采用科學(xué)合理的手段和方法將工程項目的投資成本控制在業(yè)主要求的合理范圍內(nèi)。通過設(shè)計階段的結(jié)構(gòu)設(shè)計及設(shè)計優(yōu)化工作可以使工程造價結(jié)構(gòu)更加合理化，使工程項目投資資金使用更加合理化和效率化，提高資金的使用效率。對項目結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化對工程造價影響進(jìn)行了研究。結(jié)構(gòu)設(shè)計在安全合理的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，減少了建筑材料使用量，降低了工程造價，符合我國住宅建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的長遠(yuǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)。

建筑；結(jié)構(gòu)設(shè)計；優(yōu)化；工程造價

1 基礎(chǔ)設(shè)計及設(shè)計優(yōu)化要點

地基是建筑物的必要組成部分，在某些建筑物中，地基部分工程造價高達(dá)全部項目總投資的約1/3。且地基屬于地下隱蔽工程，其一旦出現(xiàn)質(zhì)量安全事故，造成的后果往往是十分慘重的。因此，必須合理選擇地基基礎(chǔ)設(shè)計方案。基礎(chǔ)形式的選擇通常具有一定的地域性特征，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時可以參考項目建設(shè)地區(qū)大量已有基礎(chǔ)設(shè)計工作，借鑒已有勘察設(shè)計資料及相關(guān)經(jīng)驗對基礎(chǔ)形式的選擇及設(shè)計進(jìn)行總結(jié)。

設(shè)計過程中，選擇何種基礎(chǔ)方案直接影響到項目的工程造價。基礎(chǔ)方案的設(shè)計優(yōu)化要遵循以下原則：一是基礎(chǔ)質(zhì)量可靠性原則，如在深厚飽和土層中，以人工挖孔灌注樁與預(yù)制樁型為優(yōu)，其中人工挖孔灌注樁質(zhì)量可靠性最優(yōu)；二是工程造價最低原則，各類型基礎(chǔ)方案均與經(jīng)濟(jì)性有關(guān)，而經(jīng)濟(jì)性主要體現(xiàn)工程造價，滿足工程要求主要取決于樁的承載力值，所以優(yōu)化設(shè)計指標(biāo)只能用工程造價指標(biāo)來表示，選擇工程造價最低為原則[1-2]。

由于樁基礎(chǔ)設(shè)計簡單，且安全系數(shù)比較高，導(dǎo)致很多設(shè)計單位在基礎(chǔ)方案設(shè)計過程中往往有限選擇樁基礎(chǔ)，而即使有條件很好的天然基礎(chǔ)方案也不用。造成了巨大的投資浪費(fèi)。有資料顯示，天然基礎(chǔ)的工程造價通常僅為樁基礎(chǔ)造價的30%～70%。在歐美等很多國家中，采用天然基礎(chǔ)的建筑很多，尤其在超高層建筑中多采用天然地基處理，這一比例高達(dá)50%～70%。即使處于地震多發(fā)國家的日本地區(qū)也有約60%的的超高層建筑采用天然基礎(chǔ)，而我國這一比例不足日本一半，即使可以采用條形基礎(chǔ)或交叉梁基礎(chǔ)的項目，設(shè)計單位往往也采用樁基礎(chǔ)處理以增加其安全系數(shù)，造成了巨大的成本浪費(fèi)。

2 基礎(chǔ)設(shè)計優(yōu)化對工程造價影響

表1 不同類型的基礎(chǔ)對工程造價影響

1)不同基礎(chǔ)形式對工程造價影響 不同類型的基礎(chǔ)對項目的工程造價也有所不同，由于部分工程項目基礎(chǔ)部分造價占建筑物全部造價的比例很大，因此基礎(chǔ)部分工程造價直接影響建筑物整體工程造價。建筑物基礎(chǔ)形式的選擇通常受到建筑物所在區(qū)域的地基條件影響。由于地基條件過差需要加固處理地基可能使基礎(chǔ)部分工程造價增加20%以上。表1為不同類型的基礎(chǔ)對工程造價影響。

從表1中可以看出板式基礎(chǔ)實行的工程造價最低，僅為8.70元，較工程造價費(fèi)用最高的灌注鋼筋混凝土樁條形基礎(chǔ)降低一半左右，且其水泥用量較低。但是該種基礎(chǔ)形式一半僅適用于建設(shè)規(guī)模較小的磚混結(jié)構(gòu)住宅，鋼筋需求較大，在鋼材價格較高或不穩(wěn)定情況下采取該種基礎(chǔ)類型的工程造價未必最低。而在上述條件下采用綜合價格較高的灌注鋼筋混凝土樁條形基礎(chǔ)則具備一定優(yōu)勢。因此，在選擇基礎(chǔ)形式時應(yīng)該根據(jù)建筑市場建筑材料價格及現(xiàn)場條件等綜合考慮。

2)建筑物上部結(jié)構(gòu)決定基礎(chǔ)工程造價 除了地基基礎(chǔ)條件外，建筑物的上部結(jié)構(gòu)也是決定建筑物基礎(chǔ)形式的重要因素。如鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于大量使用鋼材和混凝土材料，導(dǎo)致建筑物上部結(jié)構(gòu)很重，需要承載力較大的地基才能夠保持建筑物的整體性；而磚混結(jié)構(gòu)盡管其建筑層高較矮，但由于大量采用實心磚填充墻體，導(dǎo)致建筑物的所需要的基礎(chǔ)承載力也大大增加；而鋼結(jié)構(gòu)則由于上部結(jié)構(gòu)較輕，甚至在不用單獨(dú)處理地基條件下就可以滿足建筑物上部結(jié)構(gòu)的承載力要求，從而節(jié)約基礎(chǔ)部分的工作量及工程造價。表2為某建筑物磚混結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)引起的基礎(chǔ)部分工程造價對比分析。

表2 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方案和磚混結(jié)構(gòu)設(shè)計方案基礎(chǔ)部分工程造價對比

從表2中可以看出，在相同選址條件下，建筑物選擇不同的結(jié)構(gòu)類型會引起建筑物上部結(jié)構(gòu)自重發(fā)生變化，從而引起建筑物基礎(chǔ)部分所受到不同的承載力作用，進(jìn)而影響基礎(chǔ)形式及所需要的工作量及工作造價變化。在表2中采用磚混結(jié)構(gòu)所需要的樁基礎(chǔ)造價196.66元/m2，而同等條件下選用鋼結(jié)構(gòu)類型其基礎(chǔ)造價僅為96元/m2。

3 結(jié)構(gòu)類型選擇對工程造價影響

3.1基本結(jié)構(gòu)類型及優(yōu)缺點

1)磚混結(jié)構(gòu) 磚混結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于材料比較容易獲得，施工工藝較為簡單，由此也造成了磚混結(jié)構(gòu)類型建筑物的工程造價較低、建設(shè)施工工期較短等特點；其缺點在于該種類型建筑物的抗剪、抗拉強(qiáng)度較低，且大量采用砌塊造成建筑物上部結(jié)構(gòu)自重很大，不宜用于高層建筑，且磚砌體施工多為手工低水平重復(fù)性勞動，其勞動作業(yè)效率較低。目前，采用磚混結(jié)構(gòu)較多的為農(nóng)村住宅。在大城市中基本上已經(jīng)很少采用磚混結(jié)構(gòu)為主體的建筑物。

2)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是以鋼筋，水泥、骨料及水組成的混凝土為主要材料的結(jié)構(gòu)類型。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有整體性強(qiáng)、抗震性能好及經(jīng)久耐用等優(yōu)點，目前已經(jīng)應(yīng)用于建筑市場各個角落，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是以鋼筋混凝土，即鋼筋、水泥、粗細(xì)骨料(碎石)、水等的材料組成的混合體。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有抗震性能好、整體性強(qiáng)、抗腐蝕能力強(qiáng)、經(jīng)久耐用、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點。

3)鋼結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)是以鋼材料為主的結(jié)構(gòu)類型，是目前新興建筑結(jié)構(gòu)類型之一。鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、可靠性強(qiáng)、抗震性能好、綠色環(huán)保、節(jié)能、造價較低等優(yōu)點，很多標(biāo)志性建筑物都采用該種結(jié)構(gòu)類型。但其結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)差，且由于大量使用鋼材，對建筑物的防腐蝕性和耐高溫性要求很高，后期的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用較高。

表3 土建分部各工程占工程造價比例

3.2結(jié)構(gòu)類型對工程造價影響

表3為磚混結(jié)構(gòu)建筑物中土建工程各工程造價比例情況。

從表3中可以看出，影響磚混結(jié)構(gòu)工程造價最大的2個工程為墻體工程和柱梁板工程，即墻體材料的選擇及柱梁板尺寸的具體設(shè)計。而有資料顯示，墻體工程在整個磚混結(jié)構(gòu)中的自重比例高達(dá)70%，其勞動消耗額占全部土建工程的35%以上。因此，墻體工程是磚混結(jié)構(gòu)中工程量最大，工程造價金額僅次于柱梁板工程的項目。對磚混結(jié)構(gòu)中墻體工程造價的控制尤其重要。具體可以通過墻體組合方案設(shè)計及墻體工程量大小2個方面完成[3-5]。

4 結(jié)語

設(shè)計階段與工程造價關(guān)系主要體現(xiàn)在設(shè)計階段影響工程項目的一次性費(fèi)用，設(shè)計方案中的建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)方案選擇以及材料的選用均對項目一次性費(fèi)用產(chǎn)生較大影響；設(shè)計工作影響項目建成后經(jīng)常性費(fèi)用，工程項目一次性投資費(fèi)用與經(jīng)常性費(fèi)用呈現(xiàn)出反比關(guān)系；設(shè)計質(zhì)量間接影響項目投資，是誘發(fā)工程質(zhì)量事故的重要原因。不同結(jié)構(gòu)類型對工程造價影響不同，在選擇結(jié)構(gòu)類型時應(yīng)該遵循：當(dāng)磚混結(jié)構(gòu)與鋼混結(jié)構(gòu)造價接近時，盡量采用鋼混結(jié)構(gòu)類型；了解項目所在地區(qū)民眾對建筑類型的選擇需求；高層建筑應(yīng)盡量選用剪力墻結(jié)構(gòu)類型；多層建筑應(yīng)多選用鋼筋混凝土、砌體結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)類型，優(yōu)先考慮框架結(jié)構(gòu)。

[1]劉雪珍. 建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中降低造價的幾點體會[J]. 有色金屬設(shè)計, 2003(4):55-57.

[2]李輝政. 結(jié)構(gòu)設(shè)計與工程造價的分析和探討[J]. 山西建筑, 2009(17):57-58.

[3]孫佳樂. 部分地下結(jié)構(gòu)設(shè)計選型經(jīng)濟(jì)性的研究[J]. 地下工程與隧道,2006(3):57-59.

[4]邱磊,陳存恩,范文龍. 論結(jié)構(gòu)方案優(yōu)化設(shè)計對工程造價影響[J]. 山西建筑, 2007(8):270-272.

[5]陳威文,黃雄. 磚混住宅結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟(jì)性的分析與優(yōu)化[J]. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟(jì), 2006(7):171-173.

[編輯] 易國華

TU318

A

1673-1409(2013)22-0095-02

2013-05-13

李銳(1980-)，男，碩士，講師，現(xiàn)主要從事鋼鐵混凝土性能研究設(shè)計方面的教學(xué)與研究工作。