建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化對工程造價影響研究

李 銳 (黑龍江建筑職業(yè)技術學院，黑龍江 哈爾濱 150025)

建筑結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化對工程造價影響研究

李 銳 (黑龍江建筑職業(yè)技術學院，黑龍江 哈爾濱 150025)

設計階段的造價管理是指在優(yōu)化設計方案的基礎上，采用科學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)。通過設計階段的結(jié)構(gòu)設計及設計優(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)設計優(yōu)化對工程造價影響進行了研究。結(jié)構(gòu)設計在安全合理的基礎上進行優(yōu)化設計，減少了建筑材料使用量，降低了工程造價，符合我國住宅建設可持續(xù)發(fā)展的長遠戰(zhàn)略目標。

建筑；結(jié)構(gòu)設計；優(yōu)化；工程造價

1 基礎設計及設計優(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設計方案?；A形式的選擇通常具有一定的地域性特征，在進行基礎設計時可以參考項目建設地區(qū)大量已有基礎設計工作，借鑒已有勘察設計資料及相關經(jīng)驗對基礎形式的選擇及設計進行總結(jié)。

設計過程中，選擇何種基礎方案直接影響到項目的工程造價?；A方案的設計優(yōu)化要遵循以下原則：一是基礎質(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，各類型基礎方案均與經(jīng)濟性有關，而經(jīng)濟性主要體現(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)化設計指標只能用工程造價指標來表示，選擇工程造價最低為原則[1-2]。

由于樁基礎設計簡單，且安全系數(shù)比較高，導致很多設計單位在基礎方案設計過程中往往有限選擇樁基礎，而即使有條件很好的天然基礎方案也不用。造成了巨大的投資浪費。有資料顯示，天然基礎的工程造價通常僅為樁基礎造價的30%～70%。在歐美等很多國家中，采用天然基礎的建筑很多，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，而我國這一比例不足日本一半，即使可以采用條形基礎或交叉梁基礎的項目，設計單位往往也采用樁基礎處理以增加其安全系數(shù)，造成了巨大的成本浪費。

2 基礎設計優(yōu)化對工程造價影響

表1 不同類型的基礎對工程造價影響

1)不同基礎形式對工程造價影響 不同類型的基礎對項目的工程造價也有所不同，由于部分工程項目基礎部分造價占建筑物全部造價的比例很大，因此基礎部分工程造價直接影響建筑物整體工程造價。建筑物基礎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部分工程造價增加20%以上。表1為不同類型的基礎對工程造價影響。

從表1中可以看出板式基礎實行的工程造價最低，僅為8.70元，較工程造價費用最高的灌注鋼筋混凝土樁條形基礎降低一半左右，且其水泥用量較低。但是該種基礎形式一半僅適用于建設規(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則具備一定優(yōu)勢。因此，在選擇基礎形式時應該根據(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)決定基礎工程造價 除了地基基礎條件外，建筑物的上部結(jié)構(gòu)也是決定建筑物基礎形式的重要因素。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，導致建筑物的所需要的基礎承載力也大大增加；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)引起的基礎部分工程造價對比分析。

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

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部分所受到不同的承載力作用，進而影響基礎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)所需要的樁基礎造價196.66元/m2，而同等條件下選用鋼結(jié)構(gòu)類型其基礎造價僅為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、抗震性能好及經(jīng)久耐用等優(yōu)點，目前已經(jīng)應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、抗腐蝕能力強、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)具有強度高、自重輕、可靠性強、抗震性能好、綠色環(huán)保、節(jié)能、造價較低等優(yōu)點，很多標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，后期的維護保養(yǎng)費用較高。

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計及墻體工程量大小2個方面完成[3-5]。

4 結(jié)語

設計階段與工程造價關系主要體現(xiàn)在設計階段影響工程項目的一次性費用，設計方案中的建筑設計、結(jié)構(gòu)方案選擇以及材料的選用均對項目一次性費用產(chǎn)生較大影響；設計工作影響項目建成后經(jīng)常性費用，工程項目一次性投資費用與經(jīng)常性費用呈現(xiàn)出反比關系；設計質(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)類型時應該遵循：當磚混結(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；高層建筑應盡量選用剪力墻結(jié)構(gòu)類型；多層建筑應多選用鋼筋混凝土、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)設計中降低造價的幾點體會[J]. 有色金屬設計, 2003(4):55-57.

[2]李輝政. 結(jié)構(gòu)設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)設計選型經(jīng)濟性的研究[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)設計經(jīng)濟性的分析與優(yōu)化[J]. 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟, 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計方面的教學與研究工作。