建筑结构设计优化对工程造价影响研究

李 锐 (黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

建筑结构设计优化对工程造价影响研究

李 锐 (黑龙江建筑职业技术学院，黑龙江 哈尔滨 150025)

设计阶段的造价管理是指在优化设计方案的基础上，采用科学合理的手段和方法将工程项目的投资成本控制在业主要求的合理范围内。通过设计阶段的结构设计及设计优化工作可以使工程造价结构更加合理化，使工程项目投资资金使用更加合理化和效率化，提高资金的使用效率。对项目结构设计优化对工程造价影响进行了研究。结构设计在安全合理的基础上进行优化设计，减少了建筑材料使用量，降低了工程造价，符合我国住宅建设可持续发展的长远战略目标。

建筑；结构设计；优化；工程造价

1 基础设计及设计优化要点

地基是建筑物的必要组成部分，在某些建筑物中，地基部分工程造价高达全部项目总投资的约1/3。且地基属于地下隐蔽工程，其一旦出现质量安全事故，造成的后果往往是十分惨重的。因此，必须合理选择地基基础设计方案。基础形式的选择通常具有一定的地域性特征，在进行基础设计时可以参考项目建设地区大量已有基础设计工作，借鉴已有勘察设计资料及相关经验对基础形式的选择及设计进行总结。

设计过程中，选择何种基础方案直接影响到项目的工程造价。基础方案的设计优化要遵循以下原则：一是基础质量可靠性原则，如在深厚饱和土层中，以人工挖孔灌注桩与预制桩型为优，其中人工挖孔灌注桩质量可靠性最优；二是工程造价最低原则，各类型基础方案均与经济性有关，而经济性主要体现工程造价，满足工程要求主要取决于桩的承载力值，所以优化设计指标只能用工程造价指标来表示，选择工程造价最低为原则[1-2]。

由于桩基础设计简单，且安全系数比较高，导致很多设计单位在基础方案设计过程中往往有限选择桩基础，而即使有条件很好的天然基础方案也不用。造成了巨大的投资浪费。有资料显示，天然基础的工程造价通常仅为桩基础造价的30%～70%。在欧美等很多国家中，采用天然基础的建筑很多，尤其在超高层建筑中多采用天然地基处理，这一比例高达50%～70%。即使处于地震多发国家的日本地区也有约60%的的超高层建筑采用天然基础，而我国这一比例不足日本一半，即使可以采用条形基础或交叉梁基础的项目，设计单位往往也采用桩基础处理以增加其安全系数，造成了巨大的成本浪费。

2 基础设计优化对工程造价影响

表1 不同类型的基础对工程造价影响

1)不同基础形式对工程造价影响 不同类型的基础对项目的工程造价也有所不同，由于部分工程项目基础部分造价占建筑物全部造价的比例很大，因此基础部分工程造价直接影响建筑物整体工程造价。建筑物基础形式的选择通常受到建筑物所在区域的地基条件影响。由于地基条件过差需要加固处理地基可能使基础部分工程造价增加20%以上。表1为不同类型的基础对工程造价影响。

从表1中可以看出板式基础实行的工程造价最低，仅为8.70元，较工程造价费用最高的灌注钢筋混凝土桩条形基础降低一半左右，且其水泥用量较低。但是该种基础形式一半仅适用于建设规模较小的砖混结构住宅，钢筋需求较大，在钢材价格较高或不稳定情况下采取该种基础类型的工程造价未必最低。而在上述条件下采用综合价格较高的灌注钢筋混凝土桩条形基础则具备一定优势。因此，在选择基础形式时应该根据建筑市场建筑材料价格及现场条件等综合考虑。

2)建筑物上部结构决定基础工程造价 除了地基基础条件外，建筑物的上部结构也是决定建筑物基础形式的重要因素。如钢筋混凝土结构由于大量使用钢材和混凝土材料，导致建筑物上部结构很重，需要承载力较大的地基才能够保持建筑物的整体性；而砖混结构尽管其建筑层高较矮，但由于大量采用实心砖填充墙体，导致建筑物的所需要的基础承载力也大大增加；而钢结构则由于上部结构较轻，甚至在不用单独处理地基条件下就可以满足建筑物上部结构的承载力要求，从而节约基础部分的工作量及工程造价。表2为某建筑物砖混结构及钢结构引起的基础部分工程造价对比分析。

表2 钢结构设计方案和砖混结构设计方案基础部分工程造价对比

从表2中可以看出，在相同选址条件下，建筑物选择不同的结构类型会引起建筑物上部结构自重发生变化，从而引起建筑物基础部分所受到不同的承载力作用，进而影响基础形式及所需要的工作量及工作造价变化。在表2中采用砖混结构所需要的桩基础造价196.66元/m2，而同等条件下选用钢结构类型其基础造价仅为96元/m2。

3 结构类型选择对工程造价影响

3.1基本结构类型及优缺点

1)砖混结构 砖混结构的优点在于材料比较容易获得，施工工艺较为简单，由此也造成了砖混结构类型建筑物的工程造价较低、建设施工工期较短等特点；其缺点在于该种类型建筑物的抗剪、抗拉强度较低，且大量采用砌块造成建筑物上部结构自重很大，不宜用于高层建筑，且砖砌体施工多为手工低水平重复性劳动，其劳动作业效率较低。目前，采用砖混结构较多的为农村住宅。在大城市中基本上已经很少采用砖混结构为主体的建筑物。

2)钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构是以钢筋，水泥、骨料及水组成的混凝土为主要材料的结构类型。钢筋混凝土结构具有整体性强、抗震性能好及经久耐用等优点，目前已经应用于建筑市场各个角落，钢筋混凝土结构是以钢筋混凝土，即钢筋、水泥、粗细骨料(碎石)、水等的材料组成的混合体。钢筋混凝土结构具有抗震性能好、整体性强、抗腐蚀能力强、经久耐用、比钢结构节省钢材和成本低等优点。

3)钢结构 钢结构是以钢材料为主的结构类型，是目前新兴建筑结构类型之一。钢结构具有强度高、自重轻、可靠性强、抗震性能好、绿色环保、节能、造价较低等优点，很多标志性建筑物都采用该种结构类型。但其结构整体稳定性较钢筋混凝土结构差，且由于大量使用钢材，对建筑物的防腐蚀性和耐高温性要求很高，后期的维护保养费用较高。

表3 土建分部各工程占工程造价比例

3.2结构类型对工程造价影响

表3为砖混结构建筑物中土建工程各工程造价比例情况。

从表3中可以看出，影响砖混结构工程造价最大的2个工程为墙体工程和柱梁板工程，即墙体材料的选择及柱梁板尺寸的具体设计。而有资料显示，墙体工程在整个砖混结构中的自重比例高达70%，其劳动消耗额占全部土建工程的35%以上。因此，墙体工程是砖混结构中工程量最大，工程造价金额仅次于柱梁板工程的项目。对砖混结构中墙体工程造价的控制尤其重要。具体可以通过墙体组合方案设计及墙体工程量大小2个方面完成[3-5]。

4 结语

设计阶段与工程造价关系主要体现在设计阶段影响工程项目的一次性费用，设计方案中的建筑设计、结构方案选择以及材料的选用均对项目一次性费用产生较大影响；设计工作影响项目建成后经常性费用，工程项目一次性投资费用与经常性费用呈现出反比关系；设计质量间接影响项目投资，是诱发工程质量事故的重要原因。不同结构类型对工程造价影响不同，在选择结构类型时应该遵循：当砖混结构与钢混结构造价接近时，尽量采用钢混结构类型；了解项目所在地区民众对建筑类型的选择需求；高层建筑应尽量选用剪力墙结构类型；多层建筑应多选用钢筋混凝土、砌体结构和钢结构类型，优先考虑框架结构。

[1]刘雪珍. 建筑结构设计中降低造价的几点体会[J]. 有色金属设计, 2003(4):55-57.

[2]李辉政. 结构设计与工程造价的分析和探讨[J]. 山西建筑, 2009(17):57-58.

[3]孙佳乐. 部分地下结构设计选型经济性的研究[J]. 地下工程与隧道,2006(3):57-59.

[4]邱磊,陈存恩,范文龙. 论结构方案优化设计对工程造价影响[J]. 山西建筑, 2007(8):270-272.

[5]陈威文,黄雄. 砖混住宅结构设计经济性的分析与优化[J]. 科技情报开发与经济, 2006(7):171-173.

[编辑] 易国华

TU318

A

1673-1409(2013)22-0095-02

2013-05-13

李锐(1980-)，男，硕士，讲师，现主要从事钢铁混凝土性能研究设计方面的教学与研究工作。