设计优化的降本增效分析

设计优化的降本增效分析

赵瑞瑞马壮壮赵佳文李萍高春平

中国建筑第八工程局有限公司陕西西安710000

摘要：十三五规划提出后，企业转型升级，降本增效成了企业立足的根本出路。对于房地产、施工行业，“节材”是绿色建筑的要义之一，更是我国“四节二环保”体系的核心要素，且成本控制能力是企业核心竞争力，所以企业在规划、设计、采购、施工、销售等各个环节进行优化更显亟不可待，其中设计优化最为重要，而设计优化中，结构优化的空间最大，对销售的影响最小，是最有潜力优化的成本。

关键词：设计优化；节约造价；绿色建筑

一个建筑方案产生后,结构从选型和布置开始就存在优化与否的问题,再加之后续每一道工序的精心设计、准确计算、合理选用等全过程的优化设计才能产生优化的结构。

一、那么什么是结构设计优化，为什么要进行设计优化呢？

结构优化是在满足规范要求的前提下，以深刻理解规范内涵和结构受力机理为基础，通过多方案比较，合理的结构布置、科学的计算论证、适度的构造措施，找到安全和经济的平衡点，既保证安全，又节约造价，同时最大限度的满足建筑要求，用更少的成本，生产更高质量的产品，即建造精品，使“质量-进度-成本”合理，可控，实现建筑品质的一种新技术。

从资源消耗方面来分析，我国的住宅绝大部分采用的是现浇的钢筋混凝土结构，大量的使用水泥、砂石、钢筋，其中水泥消耗了大量的能源，造成了大量的污染。从造价方面分析，结构设计决定了建安造价的40%到60%以上，对于住宅来说大概是60%以上。因此迫切的需要结构优化。我们做一个造价分析，施工阶段大约决定了建安造价的20%，设计阶段决定了80%，其中对于住宅，结构造价约占建安造价的80%，所以80%×80%是64%，结构设计决定了建安造价的60%以上。

二、如何在保证质量、安全的前提下，进行设计优化？

1、控制好层高。

层高基于成本考虑的话，哪怕只有几公分也是要认真探讨的问题，因为层高的增加不仅仅对竖向构件的长度和体积有影响同时还影响一系列的间接成本，比如对基础及相关内容、建筑构件、外装、设备及运营成本等都有成本影响，据统计，对于中档房屋来讲层高每增加10公分，就增加30元/平米的造价。控制好层高并不是要牺牲房屋的净高，因为房屋的净高是房产客户极度关注的内容之一，如果牺牲房屋的净高就降低了建筑产品的价值，就违背了全方位的控制成本的原则，所以一般情况下控制层高从控制结构的梁高和有效利用机电设计的管道空间上面着手。基本方法有采用变截面梁、在梁中预埋预埋管和预留洞口使管线通过、采用设柱帽或无梁楼盖和让管道和梁平行布置等方法。

2、对地下室结构成本的控制。

地下室结构在结构成本中所占的比重很大，设计方案对地下室结构成本的影响也最大，而且地下室的结构离散性比较大，对其他部分的影响和关联不明显，做好地下室结构的优化设计对于控制整个结构成本至关重要。

对地下室的结构成本控制首先要注意公共地下室的面积的充分利用，做好单层地下室和多层地下室的方案比较。

对地下室的结构成本控制要把握好支护成本的降低，尽量抬高整个±0.000的标高，因为这不仅降低了支护的成本还节约了土方的开挖和外运，减少了地下水丰富区域的水压力的影响，对地下室的底板和抗拔桩的设计都起到了有利影响。

对地下室的结构成本控制要把握好地下室顶部覆土厚度的控制和顶部活荷载的控制，地下室顶部覆土的厚度一般与景观布置和地下管线的埋设要求有关系，这就要求在设计管理过程中把景观设计和管网设计提前介入，做好精细化设计和专业配合工作，严格控制好地下室顶部覆土的厚度。

对地下室的结构成本控制要利用好地下水位高度的取值和应用。

对地下室的结构成本控制要把握好地下室顶板和底板的布置方案，对这些结构布置方案要做好多方案成本比较、可行性分析。

3、做好基础的选型和方案比较

基础部分（尤其是桩基础）在施工过程中往往是最不容易控制成本的，有的项目实际基础造价会大幅度超过合同价甚至达到原合同价的两倍，造成成本控制的不准确，这就要求在设计管理过程中要认真做好地质勘察设计，摸清地下复杂的地质情况，根据地质情况合理选择合适的基础形式或桩型，合理选择持力层，合理选择桩长，还是要认真做好精细化设计，做好多方案的比较，用总的成本数据与合理施工周期为依据做好选择。

在桩（基础）的设计时要把握好以下几点，从而对桩的总量进行优化；

1）、关注柱底内力的取值，考虑好实际的柱底内力组合。

2）、关注桩承载力的应用，选择合适的桩径和桩长。

3）、关注桩基础中地下室底板承载力的利用，一般老土的承载力还可以，这时候地下室的底板和活荷载可以利用老土来承载。

4）、关注水浮力的利用，利用水浮力抬升建筑物，降低桩和基础的数量。同时在地质勘测的时候要让地质部门提供一个准确的历史最低水位值，有时靠地下水的作用可以使桩的数量有一定的减少。

5）、关注基础类型的归并，一般基础的归并不宜超过15%，否则就造成一定程度的浪费。

4、梁的布置和配筋方式

一般情况下梁的布置不会有什么大的问题，但是在地下车库和商业大跨度空间，选择井字梁还是十字梁就要做个方案比较了，一般对于标准层采用十字梁比井字梁较经济，对于地下室则采用井字梁比较经济，对于屋面或荷载较小的时候井字梁和十字梁相差不多；在梁布置的时候我们还要注意对于一些短墙下一般不需要布置梁来支撑这些短墙。

三、优化设计对建设投资的影响：

1.设计方案直接影响投资

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，而在项目作出投资决策后，其关键就在于设计。据研究分析，设计费一般只相当于建设工程全寿命费用的1%以下，但正是这少于1%的费用对投资的影响却高达75%以上，单项工程设计中，其建筑和结构方案的选择及建筑材料的选用对投资又有较大影响。

2.设计质量间接影响投

据统计，在工程质量事故的众多原因中，设计责任多数占40.1%，居第一位。不少建筑产品由于缺乏优化设计，而出现功能设置不合理，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、停工的现象。

3.设计方案影响经常性费用

优化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性费用，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，但通过优化设计可努力寻求这两者的最佳结合，使项目建设的全寿命费用最低。

四、结束语

设计优化的结果是多赢的，首先，甲方通过设计优化，科学合理的节约了大量建设成本，提高了产品品质，降低了工程风险；其次，设计院通过优化的互相学习可以发现不足，吸收合理的建议，扩大了眼界，有利于提高设计水平；再次，施工企业在设计优化中，降低了施工难度，加快了施工进度，有效缩短了工期。

参考文献

[1]钱令希.工程结构优化设计[M].科学出版社,2011.

[2]杨永波.建筑工程设计方案概述[M].中国建材工业出版社,2008.

[3]石东.价值工程在设计方案中的应用[J].西北建筑工程学院学报,2011.

[4]邓世勤.建筑工程优化设计与投资控刍议[J].科技信息,2012.