建筑结构设计对工程造价的影响-工程造价

建筑结构设计对工程造价的影响

罗维

摘要：工程造价通常是人们关注的一个重要技术指标，更是关系到建设项目投资方经济收益的决定因素之一，建筑结构设计是工程造价控制的关键环节。采用结构合理的建筑设计方案，选择合适的结构体系，合理控制构件截面尺寸和钢筋用量，选用合适的基础形式，有效控制工程造价，以实现技术与经济的有机结合。

关键词：合理结构设计，造价控制；

前言

工程造价是指工程项目在项目决策、项目设计和项目实施等环节所花费的总费用。工程造价的控制贯穿于工程建设的整个过程，但在不同阶段工程造价所占的比例不同。据有关资料统计分析，设计阶段对整个项目造价的影响约为35%～75%。可见设计阶段是控制工程造价的重要阶段。而在整个建筑工程的各专业设计中，结构设计对整个建筑工程造价影响最显著，是工程造价控制的关键环节。结构设计是以充分实现建筑设计方案为目的，严格遵守设计规范，保证结构安全，把建筑师的构想变为可以付诸实施的蓝图。结构设计是处理技术与工程造价的关键环节，是确定与控制工程造价的重要阶段。

1、方案与初步设计阶段对造价的影响

1．1结构设计方案的选择

建筑设计方案对结构设计有着重大影响，所以结构设计人员在建筑方案与初步设计过程中应尽早介入，与建筑师一起共同确定建筑方案，在满足建筑功能布局要求的前提下尽可能兼顾结构的合理性。不要等到方案确定后进入施工图阶段时结构专业才介入，若此时结构专业才对建筑方案提出较大的修改意见，其结果是要么对原建筑方案进行较大的修改；要么为满足规范对结构的要求而采取各种加强措施，这样势必要导致工程造价增加。

1.2选用合适的结构体系

常用的建筑结构形式主要有砖混结构、框架结构、框剪结构、剪力墙结构等。结构设计时，应该根据建筑工程的功能要求、建筑高度、抗震等级、场地地基条件等特点，选用合适的结构体系。结合实例，通过某市和某市不同年份、不同计价模式(定额计价和工程量清单计价)、不同结构类型(砖混结构、框架结构、剪力墙结构和框架剪力墙结构等)住宅建筑工程案例的造价分析，研究钢筋用量在不同结构在造价中所占比例。

根据上述统计分析，可以得出以下主要结论。

钢筋工程在建筑造价中占有较大比例，砖混结构中钢筋工程占土建造价的比例约为18％；框架结构约为31％；剪力墙和框架一剪力墙相差不多，均为32％左右。

一般来说，砖混结构的工程造价仅为钢筋混凝土框架结构造价的60%～70%，这类结构钢筋混凝土用量少，施工较简单，多适用于7层以下的住宅建筑。但砖混结构是由墙体承重，对墙体的布置有一定的要求，不如框架结构布局灵活，其使用功能受到一定限制。7层～12层的建筑宜采用框架结构或框剪结构，若在其适当位置设置适量的抗震剪力墙，可减小柱、梁的截面尺寸和配筋，不但可达到节省工程造价的目的，而且还可以明显提高建筑物的抗震性能。高层住宅则更适合采用剪力墙结构形式，这种结构形式既能满足现代住宅对平面、空间提出的更高要求，而且室内不露柱角，抗震性能较好，造价也比较经济。

2、基础形式的选择

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，选择合理的基础型式，控制基础的截面尺寸与埋深。以两座相临的住宅楼工程为例，根据地质勘探资料，设计基础承载力及埋深相同，地面以上部分结构设计也相同，均为6层砖混结构，建筑面积3236m2；地面以下部分选用两种基础形式，1楼过于考虑安全性，设计选用了钢筋砼条形基础，C20砼浇筑，M10水泥砂浆、MU10砖砌筑，基础总造价为16.13万元。在2号楼设计中，将基础改为毛石条形基础，用MU20毛石、M10水泥砂浆砌，基础总造价为10.35万元。通过对比，基础建筑面积造价，1号楼为49.86元/m2，2号楼仅为31.98元/m2.在两楼楼型、结构及使用功能相同的情况，地质条件满足安全使用的前提下，只将钢筋砼条形基础改为毛石条形基础，基础部分的造价减少了35.88%。

设计时对选用的不同基础方案进行技术和经济比较，择优选取最合适的基础形式，可达到对工程造价进行控制的目的。

3、构件截面尺寸和钢筋用量

建筑物构件截面尺寸的选择，包括合理地选择梁、柱的截面尺寸、混凝土墙体和板的厚度等。一般来说，同一结构构件，当其截面尺寸减小时，其配筋率就增大，钢筋用量增加；相反，当其截面尺寸增大时，可以适当减少构件的配筋，但增加了混凝土用量，增加了建筑物的总荷重。可见，构件截面尺寸与其配筋率在一定范围内是相互对立的。结构构件设计时，要求结构工程师选择一个合理的截面尺寸，使构件混凝土与钢筋的总造价最低，此截面即构件的合理截面。合理的结构设计要求结构设计人员经过多次计算、比较和分析，来确定每一个构件的合理截面尺寸，实现结构构件截面尺寸大小与其配筋多少的平衡，从而合理控制工程造价。结构设计实践中，在满足建筑物净空、美观的前提下，通常结构设计人员可根据以往的设计经验，对每个构件先取一个截面尺寸进行计算，然后对该构件的计算结果进行分析。一般的结构构件，当其配筋率在一个合理的范围内（简称经济配筋率），通常认为该构件的截面尺寸合理。否则，需要重新选取截面尺寸进行计算，直至得到最合理的构件截面尺寸，实现结构构件截面尺寸与配筋的搭配平衡，从而有效地控制工程造价。在我国现阶段，由于混凝土价格相对较低，钢材价格较高，构件中钢筋含量对其造价的影响较大，故在结构设计实际操作中，一般钢筋混凝土梁的经济配筋率控制在0.6%左右较为合适，柱和墙设计可通过相应的轴压比来控制其配筋，板的配筋率以略大于其最小配筋率为宜。下面就柱子截面形状及大小的选择对工程造价的影响进行分析。

某厂房根据工艺要求，在厂房结构设计中采用现浇钢筋砼框架结构，初始设计方案为：框架边柱截面750mm×750mm，中柱截面750mm×1000mm；框架梁截面统一为450mm×1900mm，受力主筋均采用Ⅱ级钢筋。初始设计方案的主要消耗材料为：框架梁混凝土130.82m3，梁受力主筋15179.4kg；框架柱受力主筋3654.2kg.初始方案的结构系统总造价为19.12万元。优化设计时，以框架结构尺寸和框架柱截面尺寸为常量，把框架梁截面高度尺寸为变量，并以模数50mm为步距进行变化。当框架梁截面高度变化时，框架梁自重及梁、柱配筋均相应变化，结构总造价也相应变化。经过分析，求得该四层厂房结构优化设计方案的主要参数为：框架边柱截面750mm×750mm，中柱截面750mm×1000mm，框架梁截面统一为450mm×1600mm.优化设计方案的主要消耗材料为：框架梁砼110.16m3（比初始方案减少20.66m3），梁受力主筋17185kg（比初始方案增加2005.6kg）；框架柱受力主筋4482kg（比初始方案增加827.8kg）优化设计方案的结构系统总造价为185823元。对比分析初始方案与最佳方案，该框架结构总造价由19.12万元下降到18.58万元，仅主体结构节省投资2.9%，经济效果比较显著。

3.1钢筋的选用

在结构设计阶段控制工程的钢筋用量，是降低工程造价最有效的办法。结构设计时，受力钢筋采用高强钢筋显然要比采用强度低的钢筋时用钢量少，造价低。在保证结构满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求下，广泛采用HRB400钢筋，改变不顾实际情况一律主筋采用HRB335级钢筋、箍筋和板筋采用HPB235级钢筋的传统习惯。实际上HRB400钢筋无论从强度、延性还是性价比上都是HPB235、HRB335级钢筋无法比拟的。一般跨度不大或厚度较大的板，其配筋通常由最小配筋率来控制。最小配筋率与钢筋等级直接相关，在混凝土强度等级相同的情况下，最小配筋率随钢筋强度设计值增加而减少。此时，板采用HRB400级钢筋其含钢量较低。尤其是当混凝土强度较高、板厚较大时采用HRB400级钢筋的优越性更明显。如地下室底板设计，因为要满足《地下工程防水技术规程》的要求，板厚不得小于250mm，当地下水位较低不需考虑抗浮设计时，通常板筋都是按最小配筋率构造配筋。下面分别采用三种不同钢筋对该类地下室底板进行配筋计算，计算结果如表1所示。



钢筋种类 混凝土强度等级 板厚/mm 最小配筋率(﹪)？min=Max{0.20%,0.45f1/fv

每延米计算配筋/mm2

HPB235 C30 250 0.306 765

HRB335 C30 250 0.215 538

HRB400 C30 250 0.20 500

从表1可看出，当板按最小配筋率构造配筋时，采用HRB400级钢筋时，所需钢筋最少，其中采用HRB400级钢筋比采用HPB235级钢筋省钢筋(765－500)／765×100%＝35%。而价格上HRB400级钢筋比HPB235级钢筋每吨仅贵百分之五左右。

可见，结构设计中合理采用HRB400钢筋对工程造价影响是十分明显的。

4、结论

建筑结构设计是整个工程造价控制的关键阶段，结构设计人员应正确理解规范的含义，合理优化结构设计，降低工程造价，达到控制工程造价的目的。

参考文献

[1]宋建学《工程预算》[M]．郑州大学出版社．

[2]郑建锋．高效钢筋应用对工程造价的影响研究IDI．郑州：郑州大学.