关于优化结构设计与降低工程造价的思考

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摘要：优化结构设计是有效控制工程造价的重要手段。工程造价的控制，贯穿于整个工程建设的全过程。当投资的项目一经决策，设计就是决定工程造价的关键。优选最合理和经济的设计方案，是保证和确定合理造价的前提，也是有效控制工程造价的关键。针对不同的地质情况，以最优造价为目的，优化地下结构设计，选择合理的基础类型。可达到经济实用的目标。

关键词：优化结构设计，工程造价，关系分析

Abstract: the optimal structure design is effective control of the project cost the important means. The engineering cost control, passes through in the entire process of engineering construction. When investment project once decision-making, design is the key to the project cost. Optimizing the most reasonable and economic design program, is the guarantee and determine the premise of the reasonable cost, is the key to effective control of the project cost. In view of the different geological conditions, to the best cost for the purpose of underground structure optimization design, select the reasonable foundation types. Can achieve the goal of economic and practical.

Keywords: optimization structure design, engineering cost, the relation analysis

中图分类号： TU318文献标识码：A 文章编号：

1 引言

工程建设过程包括项目决策、项目设计和项目实施三大阶段。进行投资控制的关键在于决策和设计阶段，而对项目做出投资决策后，其关键就在于设计。建筑结构设计是建设项目进行全面规划和具体描述实施意图的过程，是处理技术与经济关键性环节，是具体实现技术与经济对立统一的过程，是确定与控制工程造价的重点阶段。建筑结构设计以充分实现建筑设计方案为目的，在实施过程中可优化设计，节约造价。

建筑设计对工程造价的影响主要体现在以下几方面[1,2]：(1)建筑设计方案直接影响投资。设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1％不到，但正是这少于1％的费用对投资的影响最高却达到65％．在单项工程设计中，建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资都有较大影响。如结构设计中基础类型的选用，结构形式的选择，对于结构规范的理解应用等都存在着技术经济分析问题。(2)设计方案影响经常性费用。建筑结构设计不仅影响项目建设的一次性投资，而且还影响使用阶段的经常费用，如暖通、照明的能源消耗、清洁、保养、维修费等，一次性投资与经常性费用有一定的反比关系，但通过建筑结构设计人员努力可找到这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。(3)设计质量间接影响投资。在工程质量事故的众多原因中。设计责任占40.1％，居第一位。不少建筑产品因设计时功能设计不合理，影响正常使用；有的设计图纸质量差，专业设计之间相互矛盾，造成施工返工、停工现象，有的造成质量缺陷和安全隐患，给国家和人民带来巨大损失，造成投资浪费，从而提高了工程造价。

2 优化建筑结构设计思考

目前在设计阶段，大多数项目实行了限额设计，初步设计概算控制在批准投资估算的合理幅度内，也使得工程造价得到一定的控制。但据研究表明，设计费虽然只相当于建设工程全寿命费用的1％不到，但它对工程造价的影响却高达65％，并且设计质量对整个工程建设的效益是至关重要的，因此控制工程造价的重点应放在设计阶段。因此通过优化设计方案来进一步有效控制工程造价，是解决工程造价的有效措施。

所谓方案优化设计，就是在原设计方案的基础上，结合新工艺和设备的使用，新材料的投人，进行局部设计的改变，不仅使技术更可行，更加满足功能要求，还能节约材料，使工程造价明显降低。往往同一建设项目，同一单项、单位工程，可以有不同的设计方案，从而形成不同的工程造价，因此要通过方案优化设计对其进行选择，使之真正达到以最优的设计、最经济的投资，建造最好的工程项目的目的。

在建筑结构设计中，不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响，像基础类型的选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。据统计，在满足同样功能的条件下，技术经济合理的设计，可降低工程造价10％左右，高的可达20％。建筑结构由基础、柱、墙体、梁、楼板、屋面板等部分组成，各部分占工程总造价的比例不尽相同，结构方案优化时对工程造价的影响也就不一样，因此在方案优化设计时人们所考虑的重点要有所侧重。

基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关，其工期约占整个建筑物主体工程的25％～30％，造价约占总造价的10％~20％，基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作，选择合理的基础形式，控制基础的截面尺寸与埋深。

柱网布局是确定柱子的行距(跨度)和间距(每行柱子相邻两柱间的距离)的依据。一般来讲，柱网尺寸在6m-12m之间，柱距小则传力路线短，上部结构节省材料，但可能基础费用高，因而柱网布局是否合理，对工程的结构造价有很大的影响。此外，柱子截面形状及大小的选择也对工程造价有着直接的影响。

矩形截面梁是最普通的受弯构件，在设计时常被使用，但材料利用率很低。其原因有以下两方面：a．靠近中和轴的材料应力较低；b．梁的弯矩沿梁长是变化的。由于等截面梁大部分区段应力低，材料得不到很好利用，只有在轴心受力时，材料利用率才可提高。因此，设计时可采用平面桁架代替矩形梁，平面桁架相当于掏空的梁，将梁中多余的材料掏去，这样既经济，又可减轻自重。它还可发展为空间网架，材料的利用率就能大幅提高。某超大跨度工业厂房，设计时用桁架外形的设计代替矩形截面梁，经济上取得相当好的结果。

对于多层普通住宅来说，矩形柱结构比异形柱结构工程造价直接费低1％-3％左右，住宅采用钢筋混凝土结构比采用砖混结构定额直接费略高些，占普通装修住宅的总造价4%左右。随着人们生活水平的提高，建筑装饰造价越来越高，结构造价占房屋总售价的比例将越来越低，从房屋总造价考虑，砖混住宅与混凝土结构住宅的结构差价将更小。

提高投资效益，优化设计降低造价可采取如下措施：

（1）设计要能够最大程度地满足建筑内部平面、空间高度、建筑立面等使用功能和外形感观的要求，为使一幢好的建筑物诞生要考虑的因素很多，包括结构体系的选择，传力的途径，构件的布置，构件的选用和材料的使用等。

(2)目前越来越多的建筑体型复杂化，不规则化，结构设计应尽量做到使建筑体型产生规则的结构效应。使传力中心和刚度中心尽量接近或重合，结构就基本具备了规则的条件。结构传力途径应力求简单、直接，否则空间关系复杂部位会出现多次转换的结构构件，这样会导致造价提高，也容易产生安全问题。结构传力多种多样，支撑构件也可以根据传力途径是否合理进行变换，没有一成不变的结构布置，也没有一成不变的传力途径。采用最简单、直接的传力途径，可以省去中间传力的结构构件，减少结构的安全风险，使结构受力更加明确，造价也相对经济。

（3）应充分理解和灵活运用规范条文。现在地下结构的设计越来越重要，更要讲究合理与经济：对于处于不同抗震等级区域的建筑方案，设计人员应采用更合适的抗震等级，根据实际情况适当调整建筑方案。

(4)地面以上的结构形式对建筑物的造价也有很大的影响。根据建筑的类型，功能用途，提出不同的结构解决方案，通过比较选择较优的结构类型，既要保证结构安全，同时以工程造价为准则进行设计。

3 结语

优化结构设计是有效控制工程造价的重要手段，是具体实现技术与经济平衡的复杂过程。在设计中，对各种方案进行分析、计算、比较、评审，从中选出技术上先进、经济上合理的最优方案，是保证和确定合理造价的前提，也是有效控制工程造价的关键。从经济性而言，设计费虽然占工程寿命费用不到1％，但在决策正确的条件下，设计对工程造价的影响程度达到65％以上。要达到设计与经济的平衡，首先应健全机制，加强监管。政府应设立专业部门对设计成果考核，建立必要的设计竞争机制：设计经营应采取招投标方式，并且加大对招投标的监管力度，保证公平公正；设计单位内部应加强管理，提高设计人员的责任感。

参考文献：

[1] 黄鹏程. 论建筑设计对工程造价的有效控制[J].梧州学院学报, 2009,19(3).

[2] 汤远红, 石洪利, 杨林. 影响民用建筑设计工程造价的因素[J].交通科技与经济, 2001,3(2).