搜索
第五章建设工程设计阶段的成本规划与控制本章主要内容:第一节设计方案的比较选择第二节价值工程在设计方案比选优化中的应用第三节限额设计第四节设计概算与预算的编制与审查设计阶段的成本控制的重要性–在设计阶段控制工程造价效果最显著。设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这不足1%的费用却基本决定了几乎全部的随后费用。–提高投资控制效率，使控制工作更主动。–便于技术与经济相结合。•设计阶段控制工程成本的措施主要有：（一）方案的成本估算、设计概算和施工图预算的编制与审查。（二）设计方案的优化和比选。（三）限额设计和标准设计的推广设计阶段成本控制措施第一节设计方案的比较选择技术与经济相结合是控制工程成本最有效的手段！我国长期以来，设计阶段重技术，轻经济，技术与经济相分离是我国工程成本管理水平落后，工程项目超支现象严重的主要原因之一。【案例分析】1、工程概况该工程地下1层为设备用房;地上15层为住宅。建筑高度47.90m,建筑面积9986m2。抗震设防烈度为6度，建筑抗震设防类别为丙类;基本风压为Wo=0.60kN/m2,地面粗糙度为B类;建筑物场地土类别为Ⅱ类。2、结构选型及分析由于该工程高度已超过钢筋混凝土框架的适用高度,并且钢筋混凝土框架结构在中高层建筑结构中应用较少,所以本工程仅对钢框架-混凝土剪力墙和钢筋混凝土框架-剪力墙两种结构体系进行分析比较。经过对比发现,本工程两种结构的设计均满足现行规范要求。钢结构相对于钢筋混凝土结构,梁柱截面大大减小,总重量减轻15.6%。3、经济性分析（1）由于钢材的轻质高强,结构自重大大减轻,基础的费用明显下降。钢结构的基础费用在总造价中所占比例由混凝土结构的9.7%下降到7.5%,下降了2.2%,这充分说明了钢结构在减少基础费用方面的优势。（2）由于钢结构体系的施工工期短,施工管理、设备租赁以及贷款利息等其他方面的费用相对较低,是钢结构体系所特有的一大优势。（3）钢结构住宅主体结构部分的造价占总造价的55.8%,钢筋混凝土住宅主体结构部分的造价占总造价的50.9%,钢结构体系主体费用高,主要原因：由于钢结构体系的用钢量大、加工费高;钢结构工种的工人工资高于普通建筑工种;钢结构特有的防腐、除锈和防火的费用;围护结构的造价高,这是由于目前新型的轻质墙品种少,选择面窄,价格大大高于传统墙体价格造成的。4、综合经济效益分析（1）钢框架-剪力墙结构相对于钢筋混凝土结构,柱截面较小,并且围护结构也相对较薄钢结构体系的结构占有面积从混凝土工程的9.15%下降到5.86%,即钢结构住宅户内有效使用面积可以比混凝土结构提高3.29%。（2）由于钢结构及配套技术相应部件的绝大部分易于定型化、标准化,一般在工厂加工,现场安装,施工工期很快。钢结构的工期一般可以比混凝土结构节省约1/2-1/3左右,这大大降低了施工企业的施工管理费、设备租赁以及贷款利息,其综合效益是非常可观的。（3）非直观效益钢结构住宅施工中由于湿作业的减少,减轻了诸如扬尘、排放废水、噪声等对环境的污染;新型墙体材料的保温节能,减少了建筑使用过程中对能源的消耗;钢材的可循环再利用,符合可持续发展的战略要求,这些都不是能简单地用金钱来衡量的。5、结构特点比较钢筋混凝土结构体系：优点：造价较低，取材丰富，耐久性、耐火性好，维护费用低，可模型好，结构造型灵活整体性能好，节约钢材。缺点：自重较大，构件占据面积大，抗裂性能差，延性差，施工速度慢。钢结构体系：优点：强度高，结构自重较轻，构件截面小，塑性韧性好，抗震性能好，工厂化程度高，施工方便，建设周期短，易回收。缺点：结构材料造价较高，钢材易腐蚀，防火性能差，在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，设计施工技术较复杂。一、设计方案的结构选型1、建筑结构选型的重要性建筑结构选型是对结构功能、社会效益、结构可靠度和成本都有重大影响的决策。一个不合理的结构型式将会导致不合理的结构设计。这时即使结构计算很精确，也会给结构安全、耐久带来缺陷，或是显著提高成本。2、结构选型决策的原则从设计、施工、建材等角度考虑，为了选出经济合理的结构体系，至少应考虑以下基本原则：1）从建筑设计的角度–满足建筑使用功能的要求–满足建筑造型艺术的要求–适应未来发展与灵活改造的需要2）从结构设计的角度–符合现行有关规范–满足力学功能要求。3）从建筑施工的角度–有利于建筑工业化–有利于施工操作–有利于控制质量–有利于缩短工期–有利于降低成本4）从建筑设备的角度–便于设备的安装与检修–便于管道、线路的布设与穿越–保证设备的正常运行5）从建筑材料的角度–轻质高强材料的应用——有利于减小构件截面、减轻结构自重–新型建筑材料的应用——有利于利用工业废料、节约能源–组合结构体系的应用——有利于充分发挥各自材料之长处6）从经济角度，下列技术经济指标应满足要求：–单位面积的自重–单位面积的材料用量–单位面积的工程造价–单位面积的用工量•多层建筑结构体系–在低层和多层楼房中，结构类型的选择上比较灵活，制约条件较少。–多层建筑的结构体系主要是混合结构和框架结构，以及二者的组合结构。–多层建筑的结构体系的选择主要是考虑功能的要求。通常砖混结构在经济上较为有利，但砖混结构的空间的灵活性上较弱。•高层建筑结构体系对高层建筑而言，对其结构的基本要求主要是：–有效的抵抗水平荷载作用–结构材料具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度–侧移成为控制指标，要求具有足够的抗推刚度–结构具有足够的延性•高层建筑结构体系按结构材料分为：–钢筋混凝土结构–钢结构–钢—混凝土混合结构–钢—混凝土组合结构（型钢混凝土结构体系、钢管混凝土结构体系）•按照结构型式分为：–框架结构–剪力墙结构–框架—剪力墙结构–框架——筒体结构–筒体结构•案例：某高层建筑结构体系的优化选择–某综合性办公大楼，主楼36层，地下两层，屋顶标高139.7m，首层5.5m，2－5层4.8m，1-5层为商业及餐饮服务，21层为避难及设备层，层高5m，其余为办公用，层高3.6m。抗震设计按基本烈度8度考虑。–原设计者采用的方案为钢筋混凝土外框内筒结构，平面为圆形（外直径44m），钢筋混凝土核心筒具有很大的抗侧刚度和强度，承担大部分水平荷载。–在纵横两方向的外圈，设置8根巨型型钢混凝土柱，可承受部分剪力，另外在角部布置8根圆柱，以承受竖向荷载为主。原方案平面图•原设计方案的主要构件尺寸为：–核心筒外围混凝土墙厚度从600mm逐渐减小为400mm；矩型柱断面尺寸从2500×1300mm变化为2000×1300mm；角部8根圆柱断面从1500mm变化为1300mm；主要框架梁尺寸450×650mm，400×700mm。•计算结果：结构自振周期最大为3.145，顶点层间最大位移如下表所示。–从表可看出，本项目风荷载作用下位移很小，说明结构刚度很大，与规范要求相比还是比较保守和安全的。–经分析，该方案采用筒中筒可能更经济。–为此提出接近于筒中筒结构的改进方案如下图所示，即钢筋混凝土核心筒体不变，外框架柱改为30根1000×1000mm的普通钢筋混凝土柱，框架梁尺寸不变。改进方案平面图•可见，计算结果也满足规范要求，而且从抗侧移角度看仍有潜力可挖。•功能分析：–改进方案类似于筒中筒结构（开洞率为66%、柱间距为4.6m），能较好地满足抗侧移的功能要求。–改进方案外框架柱的结构面积（减小）：–底层柱:1m×lm×30=30m2，比原方案减小10.13m2；–顶层柱：0.8×0.8×30＝19.2m2，比原方案减小12.21m2。仅考虑结构体系改变而引起的外框柱子的变化，方案改进前后的对比如下：–柱子截面面积减小，结构面积减少：若每层平均减小11m2，则36层总计可以减小结构面积约400m2，即增加净使用面积400m2。–柱子截面的减小，也同时意味着钢筋混凝土材料消耗减少，每层平均按11m2计算，结构总高度139.7m，总计可以减少混凝土用量1540m3。–由于混凝土用量减少，使得结构重量减轻，荷载降低，共计减少荷载：1540m3×25kN／m3＝38500kN。因此可减少桩的数量和底板厚度等基础造价。–此案例表明，用改进后的结构体系能更有效地实现功能，降低造价，增加使用面积，改进方案的价值得到提高。二、设计参数（方案）与经济性的关系1、影响用地经济性的主要设计参数（1）层数–在建筑面积相同的情况下，增加建筑物层数，一般有利于节约用地。–当然，层数增加，日照、采光、通风所需要的间距也要增大。层数对用地的影响（2）层高–层高影响到房屋前后间距的大小，尤其是当日照间距系数比较大时层高的影响更为显著；–对于多层住宅，房屋前后间距一般大于房屋栋深，降低层高对节约用地的影响有时比单纯增加层数更为显著。层高对用地的影响（3）剖面形式–因为日照间距是根据前面一栋房屋的檐口阴影来计算的，如果房屋剖面作成台阶状或斜面形式则有利于缩小房屋间距。如图所示。–这样的顶层处理即可节约土地，又可设计出多样的户型（屋顶花园、跃层），经济效果明显。剖面形式对用地的影响（4）进深–在同样面积标准的条件下，加大进深，对节约用地的效果显著。如下图所示。–两栋建筑的高度和基底面积均相同，若进深加大，就可使长度缩短，则当间距系数不变时用地面积显著减少。进深对用地的影响（5）间距–在保证建筑功能、环境质量的前提下，降低间距，能提高容积率，节约用地。–下图体现了间距系数对用地的影响。间距系数对用地的影响朝向–在住宅区规划和群体布置时，不一定采取正南正北的朝向。适当采取偏斜的角度，对照顾到房屋两面朝向是有利的。–房屋朝向与子午线成一定角度，会有利于缩小间距系数。如图所示。南偏东16度，交错行列布置背/向阳坡日照间距关系坡地–在坡地修建时可利用向阳坡缩小间距系数。•前后排房屋错列排置•排列–此外，前后排房屋错列排置，可减少遮挡，适当压缩间距。2、设计参数（方案）对建安成本的影响–建筑物成本受到各种因素（参数）的影响，需充分认识这些因素的变化对成本造成的影响，选择技术上可行、经济上合理的设计参数。（1）平面形状–建筑物的平面形状对建筑造价有显著的影响，而且这些影响是多方面的。–一般地说，建筑平面形状越简单，它的单位造价就越低，当一座建筑物的平面又长又窄，或者它的外形做得复杂而不规则时，伴随而来的则是较高的单位造价。•对外墙费用的影响–对一般建筑物而言，外墙费用占建筑物造价相当大的比重，这一比重可能会达到20%至30%。–平面形状对建筑物造价的影响主要体现之一就是对外墙费用的影响。•例–如下图所示，两座建筑物每层的建筑面积都是244m2，假设两座建筑具有相同的层数与层高，层高为3米。为了简化计算，墙的厚度被忽略。建筑物A的围墙长度总计70米，而B的围墙长度总计为100米，比A增加了43％。建筑A、B的比较•于是，外墙面积与建筑面积的比率为：•建筑物B较之建筑物A的围墙面积要大得多，所以是很不经济的。在此例中，建筑物B由于周边外墙费用大为增加，可能比建筑物A要贵10％左右。•不规则外形引起其他费用增加–除了对外墙费用的影响外，不规则的建筑外形也将由于其他原因而引起费用的增加，如：•放线、场地室外工程以及排水工程等因复杂而更费钱；•砌砖工程以及屋面工程由于施工比较复杂，同样也将更为费钱；•平面形状的不规则还将引起建筑物用地面积的增加。•例如：–对下图中两座具有同一建筑面积的建筑物的比较，可以清楚的看出，在建筑物B中：•围绕相同建筑面积的外墙多了6％；•放线费用大体增加了50％•挖土费用约增加了20％；•排水工程的费用增加近25％（增加100毫米直径的排水管两米和两个检查井）。建筑物平面图•不规则形状引起用地增加–对于平面形状的不规则而引起建筑物用地面积的增加，主要是因为不规则的建筑物将占用较多的周边土地，而得不到有效的利用。–例如：若以距建筑物外墙面3米处所形成规则平面为用地界限，建筑基底面积为400平方米的几种常用平面形状的外墙周长和用地面积的比较如下表所示。•常用平面形状外墙周长和用地面积的比较：–综上所述，建筑物的形状如有细微的变化，就会导致造价增加。因此，他们