建筑结构设计成本控制研究
2022-06-09
建筑结构设计是建设项目规划和具体描述实施意图的过程，是工程建筑项目的灵魂，也是处理技术与经济关键性环节。建筑结构包括屋盖系统、结构细部、基础结构、维护结构几部分，设计人员在设计中要充分的考虑到这几部分的受力、造价和布置等因素，使建筑结构在满足人们使用需求的基础上实现最大化经济效益。
我们南京广建设计工程有限公司，成立于1976年，2003年改制为南京广建设计工程有限公司，目前公司具有建筑工程设计、工程地质勘察、冶金行业金属冶炼专业工程设计、冶金工程监理等资质。长期以来我们在建筑结构设计上，坚持满足使用需求、质量得到保证、经济效益最大化为前提，使我公司社会和经济效益双丰收。现将我们如何加强建筑结构设计成本控制的实践，提出思考和研究，就教于同行。
1加强建筑结构设计成本控制的重要作用
建筑结构是建筑的主体和支撑，建筑成本主要包括土石方、地基处理、建筑结构、围护及装饰施工、设备安装等五部分费用；不足投资费用1%的结构设计可造成对整个住宅投资成本75%以上的影响程度，这一数据足以说明结构设计对控制建筑造价成本的决定性影响作用，是建筑成本确定与控制的重点。
结构设计的首要目的就是满足自身的建筑功能要求，服务于社会；其次就是保证建筑具有足够的抵抗自然界各种作用力的承载能力，并将结构变形控制在满足正常使用的范围内，概括来说，就是"安全性、适用性、耐久性"。由于结构造价在建筑总造价中所占比例很大，因此，一个好的设计能带来非常可观的经济效益。当然结构安全更是重中之重，其目标就是保证居住使用的安全，在接近实际受力情况的基础上，充分运用各种方法把结构设计得尽量合理，最大程度地达到规范所要求的设计目标，做到建筑安全与经济的完美结合。
2影响建筑结构成本的基本因素
影响建筑结构成本的因素很多，在建筑项目投资前，我们要对项目的结构类型、施工环境、基础形式、施工条件、建筑条件许可等众多情况进行分析研究，使建筑项目成本控制在最科学、最合理的范围。影响建筑结构成本的基本因素有以下几个方面。
一是要合理的选择建筑结构类型，不同的建筑结构类型产生的工程造价必然有所不同，我们应依据建设单位的施工能力、投资水平、工期规定对不同结构类型的造价差别做综合层面的分析，对比投资与获取利益的平衡面，成本控制的优化配置，从而从中找出最适合该住宅工程的结构设计类型。
二是在建筑条件许可下，尽可能降低混凝土设计强度，控制工程造价成本，随着建筑结构形式的复杂多样变化、建筑材料的持续更新发展，其对构件截面的强度要求水平越来越高，因此产生了目前建筑结构的混凝土设计强度有明显增高的趋势，这无疑将导致项目造价成本的增加。为了有效的使这一现象得到控制，我们必须在建筑条件许可的情况下，尽可能地降低混凝土设计强度，从而改善项目造价成本上涨过快的现象。
三是要依据施工环境，选择最适宜的基础形式，建筑项目的基础形式在投资成本中占工程结构总价的1/3之多，因此可以说合理的选择基础形式是直接影响工程造价的主体因素；同时合理的程基础形式还会有效的缩短建设工期。
四是要根据施工条件、建设单位实际情况正确选择上部结构体系、确定构件。建筑结构体系、构件的截面确定及材料的科学选用对工程的整体经济性有很大程度的影响，合理的选择适用的上部结构体系，可以在方案的设计上对总体工程成本发挥有效的控制作用。
3建筑结构设计过程中成本控制的主要内容
目前，建筑结构设计过程中成本控制的主要工作内容有方案设计阶、初步设计阶段和施工图设计三个阶段。
方案设计阶段的成本控制主要是进行建筑设计方案的经济因素分析。一是建筑物的平面形状越简单，它的单位建造成本就越低。一般建筑物外墙费用占建筑物建造成本达到20%～30%，该比率越低，设计就越经济。二是建筑物大小，建筑物尺寸的加大，一般会引起单位建造成本的降低。因为建筑尺寸的加大，可能会引起墙与建筑面积的比率缩小，而内部隔墙、装饰、墙裙等的工程量也会成比例地减少，装饰在墙上的门、窗的额外费用也会相应地下降。另一个主要原因是一个较大的工程项目，运输、现场暂设工程的修建及其拆除、材料及构件储存场地、临时给水的安设等准备工作，固定费用占总建造成本的比率却会相应地降低。三是层高，层高直接影响着建筑工程成本。根据统计结果，层高每下降10cm，工程成本降低1%左右。四是层数，建筑物层数与建筑物建造成本有密切的关系，增加建筑层数，一般有利于节约用地，从而降低工程成本。五是结构柱网尺寸及布置，柱网尺寸及布置与建筑物建造成本也有很大关系。
初步设计阶段要涉及到结构、水、暖、电等。所以这一阶段是方案设计阶段目标成本管理能否实现的一个关键环节。一是设计范围，包括电梯用房，配电用房、风机用房、空调机位、管道、风道、通道等等，遗漏一处，会对项目成本造成很大的损失。二是材料设备选用，一般材料设备的选用主要考虑外外墙装饰材料涂料、面砖、花岗岩等；窗户的选用，窗户一般有落地窗、低开窗、飘窗、推拉窗、平开窗等。这些材料设备选用不同，工程造价相差很大。
施工图阶段成本控制主要涉及结构设计。一是基础选型与设计，对基础的选型，应选择技术可行经济合理的基础形式。设计单位首先应该认真解读地质资料，根据现场地质情况分区域分别选用不同基础形式，在确保建筑物安全的基础上降低项目投资额。二是上部工程设计，对于上部结构设计在满足结构安全的基础上，应该合理设置结构钢筋和多种混凝土强度等级配置，以达到控制工程成本的目的。
我们南京广建设计工程有限公司，成立于1976年，2003年改制为南京广建设计工程有限公司，目前公司具有建筑工程设计、工程地质勘察、冶金行业金属冶炼专业工程设计、冶金工程监理等资质。长期以来我们在建筑结构设计上，坚持满足使用需求、质量得到保证、经济效益最大化为前提，使我公司社会和经济效益双丰收。现将我们如何加强建筑结构设计成本控制的实践，提出思考和研究，就教于同行。
1加强建筑结构设计成本控制的重要作用
建筑结构是建筑的主体和支撑，建筑成本主要包括土石方、地基处理、建筑结构、围护及装饰施工、设备安装等五部分费用；不足投资费用1%的结构设计可造成对整个住宅投资成本75%以上的影响程度，这一数据足以说明结构设计对控制建筑造价成本的决定性影响作用，是建筑成本确定与控制的重点。
结构设计的首要目的就是满足自身的建筑功能要求，服务于社会；其次就是保证建筑具有足够的抵抗自然界各种作用力的承载能力，并将结构变形控制在满足正常使用的范围内，概括来说，就是"安全性、适用性、耐久性"。由于结构造价在建筑总造价中所占比例很大，因此，一个好的设计能带来非常可观的经济效益。当然结构安全更是重中之重，其目标就是保证居住使用的安全，在接近实际受力情况的基础上，充分运用各种方法把结构设计得尽量合理，最大程度地达到规范所要求的设计目标，做到建筑安全与经济的完美结合。
2影响建筑结构成本的基本因素
影响建筑结构成本的因素很多，在建筑项目投资前，我们要对项目的结构类型、施工环境、基础形式、施工条件、建筑条件许可等众多情况进行分析研究，使建筑项目成本控制在最科学、最合理的范围。影响建筑结构成本的基本因素有以下几个方面。
一是要合理的选择建筑结构类型，不同的建筑结构类型产生的工程造价必然有所不同，我们应依据建设单位的施工能力、投资水平、工期规定对不同结构类型的造价差别做综合层面的分析，对比投资与获取利益的平衡面，成本控制的优化配置，从而从中找出最适合该住宅工程的结构设计类型。
二是在建筑条件许可下，尽可能降低混凝土设计强度，控制工程造价成本，随着建筑结构形式的复杂多样变化、建筑材料的持续更新发展，其对构件截面的强度要求水平越来越高，因此产生了目前建筑结构的混凝土设计强度有明显增高的趋势，这无疑将导致项目造价成本的增加。为了有效的使这一现象得到控制，我们必须在建筑条件许可的情况下，尽可能地降低混凝土设计强度，从而改善项目造价成本上涨过快的现象。
三是要依据施工环境，选择最适宜的基础形式，建筑项目的基础形式在投资成本中占工程结构总价的1/3之多，因此可以说合理的选择基础形式是直接影响工程造价的主体因素；同时合理的程基础形式还会有效的缩短建设工期。
四是要根据施工条件、建设单位实际情况正确选择上部结构体系、确定构件。建筑结构体系、构件的截面确定及材料的科学选用对工程的整体经济性有很大程度的影响，合理的选择适用的上部结构体系，可以在方案的设计上对总体工程成本发挥有效的控制作用。
3建筑结构设计过程中成本控制的主要内容
目前，建筑结构设计过程中成本控制的主要工作内容有方案设计阶、初步设计阶段和施工图设计三个阶段。
方案设计阶段的成本控制主要是进行建筑设计方案的经济因素分析。一是建筑物的平面形状越简单，它的单位建造成本就越低。一般建筑物外墙费用占建筑物建造成本达到20%～30%，该比率越低，设计就越经济。二是建筑物大小，建筑物尺寸的加大，一般会引起单位建造成本的降低。因为建筑尺寸的加大，可能会引起墙与建筑面积的比率缩小，而内部隔墙、装饰、墙裙等的工程量也会成比例地减少，装饰在墙上的门、窗的额外费用也会相应地下降。另一个主要原因是一个较大的工程项目，运输、现场暂设工程的修建及其拆除、材料及构件储存场地、临时给水的安设等准备工作，固定费用占总建造成本的比率却会相应地降低。三是层高，层高直接影响着建筑工程成本。根据统计结果，层高每下降10cm，工程成本降低1%左右。四是层数，建筑物层数与建筑物建造成本有密切的关系，增加建筑层数，一般有利于节约用地，从而降低工程成本。五是结构柱网尺寸及布置，柱网尺寸及布置与建筑物建造成本也有很大关系。
初步设计阶段要涉及到结构、水、暖、电等。所以这一阶段是方案设计阶段目标成本管理能否实现的一个关键环节。一是设计范围，包括电梯用房，配电用房、风机用房、空调机位、管道、风道、通道等等，遗漏一处，会对项目成本造成很大的损失。二是材料设备选用，一般材料设备的选用主要考虑外外墙装饰材料涂料、面砖、花岗岩等；窗户的选用，窗户一般有落地窗、低开窗、飘窗、推拉窗、平开窗等。这些材料设备选用不同，工程造价相差很大。
施工图阶段成本控制主要涉及结构设计。一是基础选型与设计，对基础的选型，应选择技术可行经济合理的基础形式。设计单位首先应该认真解读地质资料，根据现场地质情况分区域分别选用不同基础形式，在确保建筑物安全的基础上降低项目投资额。二是上部工程设计，对于上部结构设计在满足结构安全的基础上，应该合理设置结构钢筋和多种混凝土强度等级配置，以达到控制工程成本的目的。