試論優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)成本控制的影響

摘 要：結(jié)構(gòu)成本是整個(gè)設(shè)計(jì)階段成本中的重中之重，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)成本往往因?yàn)橐?guī)劃和設(shè)計(jì)方案的好壞出現(xiàn)很大的波動(dòng)。文章將淺談結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)成本控制的作用。如何降低工程成本、增加行業(yè)利潤(rùn)，是每一個(gè)建筑行業(yè)人關(guān)注的問題。結(jié)構(gòu)成本是整個(gè)設(shè)計(jì)階段成本管理中的重中之重，可以這樣說，建設(shè)項(xiàng)目前期的設(shè)計(jì)階段影響整個(gè)項(xiàng)目的可能性在80%以上。其中，結(jié)構(gòu)成本占到建設(shè)成本的40%至60%。很多建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做的并不精細(xì)。通過降低成本以求提高效益是建筑行業(yè)共同追求和努力的目標(biāo)之一，而結(jié)構(gòu)成本的控制是建筑行業(yè)成本控制的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)成本；設(shè)計(jì)優(yōu)化；造價(jià)控制

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑平面布置及建筑立面表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國(guó)家或地方現(xiàn)行規(guī)范、規(guī)程、圖集等，通過結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算、荷載效應(yīng)組合及各種荷載共同作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析，最終確定結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸、基礎(chǔ)尺寸及其材料類型和材料強(qiáng)度等的過程。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)中降低成本相當(dāng)大的一個(gè)環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)專業(yè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，不能夠以犧牲結(jié)構(gòu)安全度和抗震性能來換取經(jīng)濟(jì)效益，而是以結(jié)構(gòu)理論為基礎(chǔ)，以工程經(jīng)驗(yàn)為前提，根據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范實(shí)質(zhì)內(nèi)涵的理解和靈活運(yùn)用，還要以先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析方法為手段，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行更合理的調(diào)整、改善與提高，對(duì)成本進(jìn)行審核和監(jiān)控，是對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深化再加工的過程。結(jié)構(gòu)成本控制必須貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)和策劃的全過程，包括前期論證及策劃階段的地質(zhì)情況調(diào)查、規(guī)劃階段的初勘、方案階段的結(jié)構(gòu)介入、施工圖階段給設(shè)計(jì)人員灌輸工程成本意識(shí)以及施工圖配合階段變更、簽證的管理。其技術(shù)關(guān)鍵要點(diǎn)主要體現(xiàn)在下面幾方面：（1）控制層高在滿足建筑立面和使用凈高的前提下，減少層高不僅可以減少豎向構(gòu)件的長(zhǎng)度和體積，同時(shí)還可以減少基礎(chǔ)等土建成本和外裝、設(shè)備及運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)于一般中檔房屋來講，層高每減少100mm，成本可減少30～40元/m2，地下室還會(huì)更高些。減少層高可以通過結(jié)構(gòu)專業(yè)控制梁高、設(shè)備專業(yè)每層綜合布線來實(shí)現(xiàn)。某些部位還可以采用變截面梁或在梁中預(yù)埋套管等措施來保證樓層凈高的要求。（2）控制高寬比建筑高寬比越大，主體結(jié)構(gòu)抗傾覆力矩也越大，安全所需抗側(cè)力構(gòu)件（剪力墻）便越長(zhǎng)，由此便會(huì)增加結(jié)構(gòu)成本。控制高寬比成為了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的顯著環(huán)節(jié)。（3）優(yōu)化梁的布置及配筋方式，樓蓋造價(jià)占結(jié)構(gòu)總造價(jià)的9%～13%，其重量占整個(gè)房屋重量的22%左右。梁屬于樓蓋的一部分，其布置直接影響著板的受力情況和配筋，合理布置梁也成為了控制造價(jià)的關(guān)鍵。對(duì)于常見的8.1m×8.1m～9.0m×9.0m柱網(wǎng)，標(biāo)準(zhǔn)層等承受荷載較小的樓板優(yōu)先考慮平行梁或十字梁，其大概綜合成本（計(jì)算鋼筋的數(shù)量、混凝土的數(shù)量和模板的數(shù)量）會(huì)比井字梁低10%左右，而對(duì)于地下室頂板等承受荷載較大的樓板應(yīng)選用井字梁，以滿足協(xié)調(diào)受力、保證凈高的要求。同時(shí)，可以取消那些小跨度樓板下部為支撐上部較短填充墻而設(shè)置的小梁（如廚房、衛(wèi)生間等），因?yàn)闃前灞旧碜阋猿休d那些填充墻，不需要單獨(dú)設(shè)梁，這樣梁減少，成本降低，空間也變好。在大跨度框架梁配筋方面，應(yīng)避免上部粗大鋼筋全梁貫通，盡量采用較小直徑鋼筋配置，這樣可以有效節(jié)省框架梁的鋼筋用量。（4）控制樓板厚度，樓板厚度直接影響著結(jié)構(gòu)荷載，20mm厚樓板自重約占標(biāo)準(zhǔn)層總荷載3.3%，厚度增加，荷載加大，梁、墻、基礎(chǔ)均會(huì)加大，成本也隨之增加。同時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)層較小樓板來講，配筋均按最小配筋率來要求，樓板厚度增加反而配筋增大，所以實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)樓板厚度也是一個(gè)降低成本的控制要素。

2004年7月，鳥巢沒有通過全國(guó)超限高層建筑工程抗震設(shè)防審查專家委員會(huì)的“抗震設(shè)防審查”。專家認(rèn)為：可開啟、滑動(dòng)式的鳥巢屋頂不但耗費(fèi)大量鋼材，而且會(huì)是場(chǎng)館承重大大增加，給場(chǎng)館帶來可能的安全隱患。鳥巢每平米的用鋼量達(dá)到500公斤，總的用鋼量接近5萬噸。這是一個(gè)非常超標(biāo)的用鋼量，2000年悉尼奧運(yùn)會(huì)的平均用鋼量?jī)H為30公斤每平米。鳥巢的施工方案將直接造成造價(jià)高、施工難度大等不良后果。因此，降低鳥巢的結(jié)構(gòu)自重勢(shì)在必行。鳥巢經(jīng)過相關(guān)論證及結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，用鋼量從約5萬噸降到約3.5萬噸，總投資預(yù)算從最初設(shè)計(jì)階段的38億元減少到31.3億元，節(jié)省了6.7億元。優(yōu)化之后的鳥巢仍然是鳥巢，因?yàn)樵O(shè)計(jì)修改中最重要的原則就是保持鳥巢基本的設(shè)計(jì)理念不變。

總之，由于成本控制的不確定因素很多，想在不同的項(xiàng)目上應(yīng)用同一種管理手段、方法進(jìn)行成本管理是不可能的，也是不現(xiàn)實(shí)的。但在設(shè)計(jì)階段對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，從而降低成本，這是可以實(shí)現(xiàn)的。

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作者簡(jiǎn)介：張英健（1972，5-），男，漢，大專，工民建專業(yè)，中級(jí)職稱，1991年9月-1993年7月齊齊哈爾建設(shè)大學(xué)，1993年9月-2003年3月嫩江農(nóng)墾建設(shè)科科員，2003年3月至今九三局建設(shè)局工程師。