浅议建筑结构设计阶段影响工程造价控制的原因和解决建议

浅议建筑结构设计阶段影响工程造价控制的原因和解决建议

四川中佳信建设管理有限公司内江分公司四川内江641000

摘要:在传统的民用建筑结构设计工作,是将法律法规的符合性和结构安全性作为第一设计要务;近年,随着国家政策导向指引,建筑的绿色节能、全寿周期成本理论等概念的位序不断前移,绿色节能目标俨然与功能目标、质量目标、安全目标同样的重要程度,而进行入项目的决策阶段,然而工程造价的控制,却大多时候是沧海遗珠,为后期的造价控制带来了更多的被动和难度,作为工程造价咨询机构应该感受很深:经过无数次的工程量复核与分析,工程造价单方指标依然居高不下、混凝土钢筋等主要结构工程量的单方含量总是很高……其实,结构安全和工程造价的辩证关系,我们从无数的教科书中早就建立了理念,然而曲径多艰,从大趋势来看,工程造价的控制在设计阶段,特别建筑结构设计阶段,依然没有得到足够的重视。

关键词:设计阶段工程造价控制限额设计边际造价系数侧向荷载刚度恒载标准值工程造价指标工程量含量指标造价(咨询)工程师建筑信息化模型

1宏观层面分析

我国法律法规政策及行业规范标准的强制规范和引导力度不足。从国家法律法规,到部门政策文件,从国家规范标准到行业标准,从不同的层面,不同的维度,无不透露着对工程质量和安全生产管理的关注力度,而对于直接作用于建设项目投资或工程造价前期决策决和设计阶段的法律法规却不太多,也无从谈起从行政角度规范设计阶段的造价控制。初步初设计审查阶段:如《国务院关于投资体制改革的决定》(国发[2004]20号)规定:“对于政府投资项目,采用直接投资和资本金注入方式的,从投资决策角度只审批项目建议书和可行性研究报告,除特殊情况外不再审批开工报告,同时应严格政府投资项目的初步设计、概算审批工作。”,其中关于工程造价控制的是概算审批工作,到了地方的政府政策文件是,对于工程造价是从概算的符合性审查来控制,如“工程概算编制是否按照国家和本地区现行工程造价有关规定进行编制,深度是否满足要求”等规定,而对工程造价经济合理性,方案的经济性却较少强调。施工图审查阶段:建设部发布的《房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查管理办法》第十一条审查内容更多的是侧重结构安全、绿色节能的符合性审查,也未对工程造价的控制在施工图设计阶段提出要求。致使大部分项目的工程造价控制工作粗糙,从而错失了工程造价影响度占约75%的设计阶段的最佳控制期。

2微观层面分析

2.1组织管理的传统思维:

2.1.1建设项目业主关于设计阶段,对工程造价控制的需求现状粗放化。受传统设计任务书【1】传达模式的惯性影响,项目业主对设计单位需求,大多数侧重投资规模、工程内容、经济技术指标、质量要求、建设进度等的总体要求,对造价控制仅限总投资层面的概念要求,因而,推行精细化限额设计的范围并不广泛。当然,项目业主对精细化限额设计需求程度不高的程度下,对限额设计费用投入也相应较低,也导致了设计单位对精细化限额设计的重视程度不高,这就成为了设计阶段工程造价控制,难度增加的第一道微观层面的障碍。

2.1.2传统建筑工程项目设计团队专业技能结构配置不完善,是设计阶段工程造价控制主要影响因素。传统建筑工程项目设计团队配置为:建筑、结构、给排水、电气、暖通、消防等,常态下,尽管造价人员(造价咨询工程师)没有被实质性的配置入设计团队,还是能见到造价人员(造价咨询工程师)的工作痕迹,但大多时候是,限制于设计文件的完整性需求,编制设计概算和施工图预算,对此类造价人员的俗称“概(预)算人员”。在这种组织结构模式的下,造价人员的工作职责不言而喻,以初步设计文件或施工图设计文件为依据,以概(预)算指标或定额为计价标准,以相关编制规程为原则,机械的反映既定设计文件的概(预)算价格。由于没有组织措施的规范,造价人员缺少主动能动的去发现、优化设计方案,对经济合理性较差的方案或措施,没有足够职权职责提出合理化建议,更谈上不上否决权,从而使经济合理方案和技术措施在设计阶段流失的可能。

2.1.3传统工程设计阶段,工程造价一惯不是初步设计文件、施工图设计文件审查重点。对于设计文件及相应造价文件的审查,无论是设计团队内部审核,还是按国家规定的主管部门或审查机构的评审或审查,从功能、质量、安全等方面符合国家法规及强制性标准方面作了成熟和完善的符合性判断,对于设计概算和施工图预算,常规意义上,还是停留于造价文件编制的规范性,编制深度是否达到国家规定。因而,对于设计阶段造价控制还是体现于以被动控制为主的现状。

2.2技术措施和方案的优化和比选的误区或空白:

2.2.1忽略经济楼层层数或高度的影响作用。边际造价系数并不是单纯的随着层数的增加而减小,而是在一定限度内,确定合理的层数或高度,是以单方造价系数相对较小,以边际造价系数变化较小为标准的。以住宅建筑为例,根据我国的《民用建筑设计通则》(GB50352-2005),将民用建筑按层数和高度划分为:“1~3层为低层;4~6层为多层;7~9层为中高层;10层以上为高层;建筑物高度超过100m时,不论住宅或公共建筑均为超高层。”以6层以下的住宅建筑为例,根据有关资料测算如下:假设6层时,单方造价系数为100,则5、4、3、2、1层单方造价数分别为:101.68、103.51、108.38、116.95、138.05,计算得边际造价系数分别为:-1.68、-1.83、-4.87、-8.57、-21.1。由此可见,在6层的限度以内,随着层数增加,边际造价系数随着层数增加而成倍减少,层数越接近6层数越经济合理。当建筑层数或高度突破多层以后,随着建筑高度或楼层层数的增加,主体结构材料和造价,在侧向荷载作用下,呈二次方增加,在竖向载作用下呈线性增加(图1),显然对内力、位移而言,侧向荷载是起控制作用的,相应对主体结构材料和工程造价,楼层层楼或建筑高度的增减成为了敏感度系数很高的因素。所以,在满足使用功能和结构安全的前提下,忽略楼层层数或高度对工程造价的影响,并不利于设计阶段造价控制。

2.2.2对于基础方案的经济性选择重视程度不够。据统计,在高层建筑的土建总造价中,基础的工程造价占比约15%-25%,而且地基与基础工程的工程造价控制的挖掘潜力,在建筑工程中名列前茅。经分析,地基与基础是影响建筑楼层层数或高度变化的边际造价系数的重要因素。以川南某一项目的可性研究报告中投资估算评审实践为例,该项目为政府建设安置房,结构类型为剪力墙结构,地上为26层,地下3层,可行性研究报告中基础方案为旋挖钢筋混凝土桩加倒无梁式片筏基础,地下室单方造价估算指标为2600元/㎡;在评审中选定类似项目为,该城市一年前建设的一个政府安置还房小区,上部结构类型为剪力墙结构,基础方案倒交梁楼盖式筏板基础,地上26层,地下3层,经数据整理分析,经评审的预算控制价中,地下室单方造价指标为2100元/㎡。充分考虑投资估算与施工图预算的精度差别、市场造价指数变动、工程地质不确定因素调整后,拟建项目还是比类似项目的地下室单方造价高出8%-15%。可见,选择一个经济合理的基础方案,对造价的影响程度确定很大。

2.2.3设计人员的经济意识不强,结构安全意识的过度强调,是影响工程造价的隐含因素。建筑工程主体结构的设计中,国家规范标准,建筑结构的安全可靠度,作为结构设计人员的铁律,一定是作为第一要务,但建筑结构概念设计、工程量指标、工程造价指标,很多项目中是不被重视的。以2010年我们受某一个政府国有投资平台公司委托,对川西平原某个学校的教学楼进行施工图预算编制工作,该项目资金来源为中央专项资金,该教学楼地上9层,无地下室,地震设防烈度为9度,基础类型为柱下独立钢筋混凝土基础,主体结构类型为框架结构,根据当时清单计价规范及相应计价定额计算工程量和组合综合单价、当期建设工程造价信息计算建筑材料价格和主管部门发部的配套文件调整定额。施工图预算编制完成,工程造价超了中央预算内专项资金太多,我们组织了建筑、结构、造价专家对该工程进行了合理性分析,钢筋工程量的单方含量110㎏/㎡,混凝土工程量的单方含量0.45m3/㎡,大幅度超出类似工程指标。逐步对建筑结构的经济性进行了分析,对Y横向框架梁的截面高度进行核验,计算跨度7.8m,梁的截面高度为1000mm,混凝土强度等级为C30,纵向受力钢筋选用HRP335,遂对该项目PKPM软件中的PM三维结构计算模型的进行了查看,发现了楼面结构恒载标准值10KN/㎡。我们对楼面结构恒载标准值进行了核算,钢筋混凝土楼板加楼面天棚建筑层,富裕计算均不超过4.5KN/㎡。届时去函对项目业主进行了建议:(1)建议设计单位核查恒载数据取定;(2)建议设计单位对结构构件尺寸取定的经济进行了优化,框架梁从刚度条件出发,取定1/12L0-1/10L0的截面高度比较合理。(3)纵向受力钢筋建议采用HRP400。以上三条建议被设计单位全部采纳,并优了施工图。调整后钢筋和混凝土工程量指标分别约为:85㎏/㎡、0.35m3/㎡,施工图预算工程造价的单方指标,在原来基础上节约了10.5%。进一步分析原因为,从2008年“汶川5·12”大地震来看,有几个学校地震破坏严重,人民群众的生命经济损失很大,设计人员出于恒载标准值加大和结构柔性方面考虑,加大了结构的安全可靠度和结构延性,恒载标准值加大将导致钢筋截面AS增大,从而导致梁截面配筋率ρ=AS/bh0>ρMAX=ξbfc/fy,而解决这个矛盾的便捷措施是加大梁的截面高度,从而成为导致混凝土工程量的单方含量较高的一个主要因素;同时,增加结构柔性起直接作用的是构件线刚度,柱梁线刚度比减小,也不利于“强柱弱梁”的概念设计,增加了柱端出现“塑性铰”的可能性,从而也不利于结构的可靠度。

3设计阶段造价控制的思考和解决建议

3.1.1大力推行全过程咨询服务。2019年3月15日,国家发展改革委和住房建设部联合发布《关于推进全过程工程咨询发展指导意见》发改投资规[2019]515号文件(以下简称“文件”),在房屋建筑和市政基础设施领域推行全过程工程咨询服务,初具备国家的政策引导,从宏观层面和微观组织管理层面都具有政策指导依据,文件从全过程服务咨询的意义、投资决策综合咨询促进行投资决策科学化、全过程咨询的建设组织模式、全过程咨询的市场化发展、全过程咨询市场的环境条件、中央地方及部门联动强化保障措拖这个几方面,很全面系统的规范和阐述了指导意见,当然使咨询单位进入设计阶段控制工程造价提供了政策依据和指导思路。依稀可见,不久的将来,在建筑工程设计的各个段阶,工程造价控制(或投资控制)将会与工程质量、结构安全、使用功能等目标一起,作为第一列序的设计目标,在建筑工程的设计阶段,将会越来越多的见到造价(咨询)工程师、监理工程师的身影,他们意见和建议的重要程度将越来越靠结构工程师、建筑工程师了。

3.1.2投资决策管理部门和建设行业主管理部门,就设计阶段的造价控制,应加强更为严密的工作衔接。工程设计的招标文件范本和设计合同范本制作中,应强调和加大限额设计力度,借鉴发达国家的造价管理和控制力度,如英国,对政府工程造价管理采取集中管理的办法,按政府的有关面积标准、造价指标在核定投资范围进行方案设计、施工设计,实施造价目标控制,不得突破。如遇非正常因素,宁可在保证使用功能的前提下降低标准,也要将造价控制在额定范围内。作为初步设计和施工图设计的审查部门和审查机构,将造价(咨询)工程师进入设计阶段,并进行经济方案选择,将纳入审查范畴。投资决策管理部门,应将必要的投资管理监督工作延伸与建设行业主管部门的管理工作融合,将设计阶段工程造价控制(投资控制)目标作为设计文件行业管理目标的前置条件。利用大数据工具或建立地区类似项目指标库,作为审查设计概算和预算文件基准参考,并加大非正常造价指标项目的审查力度。

3.1.3对建筑设计规模、楼层层数或高度定位除功能需求外,应将工程造价控制因素纳入考虑因素。低层或多层建筑,应充分考虑建筑的边际造价系数,对于使用功能满足的情况下,尽可能使设计方案的楼层或高度,定位在边际造价系数较小的楼层层数或高度。对于高层建筑或超高层,经济楼层层数或高度的定位则较为复杂,应充分研究起控制作用的侧向荷载与建筑楼层层数或高度以及工程造价三者关系,多次进行方案比选,定位合适的楼层层数或高度。

3.1.4提高设计人员造价控制意识,合理选择材料方案、结构技术方案,实现使用功能和结构安全的前提下,精细化设计,精细化造价控制。从高等院校工程专业教育开始,在建筑设计、结构设计的课程中强调工程造价控制的重要性和必要性,扼除传统不正确结构安全观念的影响,如“多配钢筋少动脑筋”等不良粗俗惰性思想,使精细化造价控制从学校教育开始。对于结构材料选择,要经过方案比选,动用类似项目指标库,并合理换算调整。如,选择钢-混凝土组合结构体系,在超高层建筑(30-45层)中,具有很明显的经济合理的优点。据有关资料统计,钢-混凝土约为钢筋混凝土结构造价的63.3%,为纯钢结构的54%。合理的楼盖承重体系的经济选择中,以四端简支为例,双向板比选单向板的跨中钢筋用量节约大概节约60%左右,因为四端简支双向板跨中正弯矩为1/27Mql02,而四端简支单向板跨中正弯矩为1/8Mql02。公共建筑中,较为规则楼盖设计,选用井字梁楼盖体系比选用常规的主次梁承重体系,钢筋用量节约5%-20%。因为根据国家规范要求,双向板比单向板的厚度取定值小,从刚度条件出发,分别为1/40-50L、1/30-50L。楼面恒载标准值每减少1KN/㎡钢筋含量侧降低5%-15%。

3.1.5大力推行建筑信息化模型(BIM)技术。BIM技术在我国建筑领域运用已经如火如荼,在重大项目建设中发挥了很大的作用,取得了很好的经济效益。BIM技术从10多年前的导入期,至到今天的成长期,不断适应我国经济体制、我们产业和经济状况发展及技术要求,日趋成熟,但推广程度远远不足。国家在建设领域推动BIM技术发展,先后出台了《住房城乡建设部关于印发2016-2020年建筑业信息化发展纲要的通知》建质函[2016]183号、《宣传贯彻建筑业信息化发展纲要》(《中国建设报》2016.11.11文捷)部质量安全监管司举办推动工程技术进步工作研讨会、住房和城乡建设部关于发布国家标准《建筑信息模型设计交付标准》的公告等文件,表明我国在BIM技术运用上大势所趋,运用更要科学先进高效的信息技术,逐步实现全方位(项目相关部门和单位)、全过程造价(策划、决策、设计、建设、竣工及后评价、运维、拆除阶段)管理和控制。当然作为设计阶段的造价控制,也将发生历史革命的飞跃。在设计阶段,造价(咨询)单位,俨然成为重要设计参与方,造价(咨询)工程师将会与各专业设计工程师,同在一个建筑信息化平台上,为项目设计阶段的造价控制价发挥着非常重要的作用。

4结束语

工程设计阶段的投入占工程总投资约5%,却对工程造价的影响度达75%以上。对于传统的工程造价控制思路的重点应该前移至设计阶段,甚至决策阶段,随着我国法律、法规及政策标准文件的不断完善,随着科学技术的不断发展,我国的工程造价控制的资源整合程度、前馈化程度、精细化水平将越来越来高,社会投资效益化水平将越来越高。

参考文献:

设计任务书【1】:来自百度词条。由科普中国”科学百科词条编写与应用工作项目”审批。

《国务院关于投资体制改革的决定》(国发[2004]20号)

《房屋建筑和市政基础设施工程施工图设计文件审查管理办法》经中华人民共和国住房和城乡建设部第95次部常务会议审议通过,2013年4月27日中华人民共和国住房和城乡建设部令第13号发布

《中山市人民政府办公室关于进一步规范和完善政府投资项目管理的通知》(中府办[2014]7号)

《建设工程计价》2017年5月第7版全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会

《高层建筑结构设计原理》2004年9月第1版编著:彭伟

《建设工程技术与计量》2017年5月第7版全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会国家发展改革委和住房建设部《关于推进全过程工程咨询发展指导意见》发改投资规[2019]515号

《建设工程造价管理》2013年55月第6版全国造价工程师执业资格考试培训教材编审委员会

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