工程设计阶段的
工程造价控制
摘 要
在工程的设计阶段影响设计方案选择的因素较多，同时设计者的灵活性也较大。往往一个项目可以有多个建筑方案，但一个先进的设计方案，一方面是应具有技术上的先进性，同时还必须与其他方案相比具有更好的经济性。设计阶段投资控制的核心任务就是寻求技术与经济的最佳结合点，而控制工程造价最有效的手段就是做到技术与经济相结合。
本文针对工程造价管理的现状和存在的问题，在深入分析设计阶段影响工程造价因素的基础上，结合设计阶段控制工程造价的特点，提出了有效地控制设计阶段工程造价的途径和方法。通过对柯桥世贸名流商务写字楼设计方案优化的案例分析，对进一步完善设计阶段工程造价控制提出了一些有益的建议和控制措施。
关键词 造价控制；结构设计；优化设计；设计方案
目 录
摘 要 .............................................................................................................. 1
目 录 .............................................................................................................. 5
前言 .................................................................................................................. 1
1 工程设计阶段造价控制的现状 .................................................................. 3
1.1 强调限额设计 ........................................................................................... 3
1.2标准设计意识不足 .................................................................................... 3
1.3设计保守和华而不实 ................................................................................ 4
1.4技术和经济结合不够 ................................................................................ 4
2工程设计、设计程序及工程设计的基本原则 ........................................... 5
2.1工程设计的含义 ........................................................................................ 5
2.2设计程序 .................................................................................................... 5
2.3工程设计的基本原则 ................................................................................ 7
3设计阶段影响工程造价的因素 ................................................................... 8
3.1总平面设计 ................................................................................................ 8
3.2工艺设计 .................................................................................................... 8
3.3建筑设计 .................................................................................................... 9
4加强工程设计阶段造价控制的策略探讨 ................................................. 12
4.1优化设计 .................................................................................................. 12
4.1.1数学模型...............................................................................................12
4.1.2价值工程...............................................................................................14
4.1.3运用设计软件.......................................................................................14
4.2加强设计方案的选择 .............................................................................. 15
5设计阶段造价控制实例 ............................................................................. 17
5.1工程概况 .................................................................................................. 17
5.2案例分析 .................................................................................................. 17
5.1.1控制结构刚度，轻结构自重................................................................17
5.1.2采用不同的桩型，充分利用桩基承载力.......................................... 19
5.1.3采用扁宽梁楼盖，减少基坑开挖深度 …………………………..21
5.1.4合理利用地下室侧壁，减小基坑支护计算深度.............................. 22
5.3 分析结果.................................................................................................22
6结论........................................................................................................... 22
7致谢 ............................................................................................................. 24
8参考文献 ..................................................................................................... 25
前言
所谓建设工程造价控制就是在投资决策阶段、设计阶段、建设项目发包阶段和建设实施阶段，把建设工程造价的发生控制在批准的造价限额以内，随时纠正发生的偏差，以保证项目管理目标的实现，以求在各个建设项目中能合理使用人力、物力、财力，取得较好的投资效益和社会效益[1]。一个项目是否盈利，工程的造价控制起着至关重要的作用。工程建设日新月异，但很多工程项目的投资都没有得到有效控制，都出现了“三超”现象（概算超估算、预算超概算、决算超预算），还有很多工程出现了肥梁、胖柱、深基础，这些都对工程的投资造成了很大的浪费。
形成这些问题的很大一部分原因就是没有处理好项目设计阶段技术和经济结合的问题，没有对项目的方案进行经济论证，没有在设计阶段进行造价控制研究。大多数建设单位普遍都不重视工程项目前期阶段的决策和设计等的造价控制，而是把精力主要放在了施工招投标或者施工过程管理上，认为做好这些工作就是做好了项目造价控制的全部。因为造价控制是看不见摸不着的，所以在设计阶段，无论是方案设计、初步设计或是施工图设计，建设单位对设计院的工作不持怀疑态度，对图纸更是认定为理所当然和正确唯一的，对设计阶段造价控制自然没有主观能动作用，他们一般很少干涉设计院。其实，到了施工阶段，已是木已成舟的事后控制，这样做尽管也有效果，但所能起到的控制作用已微乎其微。据有关资料分析[2]，投资决策阶段对整个项目造价的影响为75％～95％，设计阶段为35％～75％，施工阶段为5％～35％，竣工阶段为0～5％。因此，设计阶段工程造价的控制成为关键，其中建筑结构设计又占有相当比重，如何在结构设计时经济选型成为控制工程造价的重点内容。
控制住设计阶段工程造价，就等于抓住了工程造价控制的关键环节，会产生事半功倍的效果。工程造价控制贯穿于整个工程建设的全过程，在全过程的投资控制中，设计环节是造价控制的重点，是核心环节。
目前我国在建设项目的管理上，在设计阶段对项目投资控制重视不够，政府推行设计监理的力度也不够，没有完全使投资项目在技术与经济达到和谐的统一。
本文从结构设计与工程造价的关系入手，说明了设计阶段是影响工程造价最重要的阶段。就加强设计阶段工程造价控制，重点讨论了总平面设计、工艺设计、建筑设计等
对工程造价的影响，并结合工程实践，提出了相应控制工程造价的具体措施和优化设计方法，使技术与经济得到了有机结合，并针对目前在工程设计阶段对投资控制工作力度不够的状况，结合我国实际情况，主要从以下几个方面进行研究：
(1) 分析工程造价的全过程分析及其影响因素；
(2) 提出从设计阶段进行工程造价控制的方法和途径；
(3)结合具体工程设计分析设计阶段进行工程造价控制的影响因素。
一 工程设计阶段造价控制的现状
1.1强调限额设计
限额设计是工程建设领域控制投资支出，有效使用建设资金的重要措施，在一定阶段一定程度上很好地解决了工程项目特别是政府工程在建设过程中技术与经济的对立与统一的关系[3]。但限额设计也存在着一定的不足，主要表现在[4]：
(1) 过分强调限额设计的重要性。过分强调使得价值工程中有两条提高价值的途径在限额设计中不能得到充分运用，即造价不变，功能提高，或造价提高，功能有更大的提高，尤其是后者在限额设计中受到极大限制，也就限制了设计人员在这两方面的创造性；
(2) 被动地实行限额设计。本来限额设计应该在初步设计和施工图设计之前，从而体现投资控制的主动性，但大多数的限额设计均在设计出来后，在与概算比较的过程中发现的，此时再按照限额设计进行调整，必然降低设计的合理性；
(3) 限额设计的限额均是一次性投入。对项目建成后的维护使用费，项目期满后的报废拆除费考虑较少，这样可能出观限额设计效果好，但项目的全寿命费用不一定很经济的现象。
1.2标准设计意识不足
工程建设标准和规范设计，来源于工程建设的实践经验和科研成果，是工程建设必须遵循的科学依据，对降低工程造价有着很重要的影响。推广标准设计有益于较大幅度地降低工程造价，具体表现在[5]：
(1) 节约设计费用，大大加快提供设计图纸的速度，缩短设计周期；
(2) 构件的标准设计，能使工艺定形，容易提高工人技术，且提高劳动生产率以及统一配料、节约用料，有利于构配件的生产成本的大幅度降低；
(3) 可以使施工准备和定制预制构件等工作提前；
(4) 标准设计有较强的通用性，可大量重复使用，较为经济。
在我国现阶段对标准设计的要求是“只要有条件的都应该编制设计标准，推广使用”。但现行的设计中标准设计和规范的使用情况并不理想。除了有的规范本身存在很
大的不足外，大多数的设计单位仍然停留在“构件—设计—绘图”的模式，对标准设计似乎忌讳莫深或者持有很强烈的怀疑态度[6]。标准设计和规范在很大程度上仍是停留在指导性文件的表层，并没能发挥现有标准设计和规范应有的价值，更无从谈起其在降低工程造价方面起到的作用。
1.3设计保守和华而不实
设计人员思想保守，致使设计产品性能虽好，但造价惊人[1]。由于建筑产品的质量安全涉及人们的生命财产，而且设计人员必须对建筑产品的设计质量在合理的使用期内终身负责，为了保险起见，一些设计人员在设计时，便加大安全系数，从而提高建筑产品的造价。
设计不正常现象中的另一种是设计的华而不实，此种设计片面追求美、奇、怪及豪华高档，而忽视“既经济适用又美观大方”的原则，这也造成了成本的大大提高。
1.4技术和经济结合不够
长期以来, 在工程建设领域, 工程设计和投资控制工作联系不够。通常认为[7]: 设计是设计人员的职责, 造价控制是概预算人员的任务。当前，设计人员一般是根据设计委托书进行现场调查开展方案设计，侧重设计产品安全实用、技术先进，但缺乏经济观念，他们在不同的设计阶段向概预算人员提供不同的编制数据, 以进行工程估价或预算。而概预算人对工程概况、现场情况了解很少, 无法将各种影响因素考虑全面, 这就为投资突破控制留下了隐患。概预算人员与设计人员配合不够紧密，各干各的事，缺乏必要的工作协调与衔接，这种技术与经济相分离的状况导致工程造价难以得到有效控制。所以工作中既要克服片面强调节约、忽视技术, 又要反对重技术、轻经济、设计保守浪费现象。
二 工程设计、设计程序及工程设计的基本原则
2.1工程设计的含义
工程设计是指在工程开始施工之前，设计者根据已批准的设计任务书，为具体实现拟建项目的技术要求和经济要求，拟定建筑、安装及设备制造等所需的规划、图纸、数据等技术文件的工作[2]。设计是对建设项目由计划变为现实具有决定意义的一个工作阶段，拟建工程在建设过程中能否保证进度、保证质量和节约投资，在很大程度上取决于设计质量的优劣。工程建成后，除了项目决策之外，工程能否获得满意的经济效果，设计工作起着决定性的作用。设计工作的重要原则之一是保证设计的整体性，因此，设计工作必须按一定的程序进行。
2.2设计程序
建筑设计是一项复杂而综合性强的专业技术工作。根据有关建筑设计方面的大量文献和资料的统计研究结果，工程设计分为设计准备、初步方案、初步设计、技术设计、施工图设计和设计交底和配合施工等六部分内容[8]。
(1) 设计准备
建筑工程项目的委托和设计前期研究是建筑设计程序中的最初阶段。通常业主将项目委托给设计单位后，一般由建筑师组织协助业主进行此方面的调查研究工作。主要的工作内容是根据业主的要求条件和意图制定出建筑设计任务书，它包括以下几方面的内容[9]：
a) 建筑功能的要求；
b) 建筑的规模和使用要求；
c) 基地周边的自然环境条件；
d) 基地的现状条件、给排水、电力、煤气等市政条件和城市交通条件；
e) 能源综合利用条件；
f) 防火、抗震等专业要求的条件；
g) 地区性的社会人文、地理、气候等条件；
h) 建设周期和投资预算；
i) 经济利益和施工技术水平等要求的条件。
根据建筑设计任务书的要求，首先设计单位要对建筑设计项目进行正式立项，然后建筑师和设计师同业主对建筑设计任务书中的要求详细地进行各方面的调查和分析，按照建筑设计法规的相关规定进行针对性的可行性研究，归纳总结出研究报告后，才可进入下阶段的设计工作。
(2) 初步方案
根据业主的要求和建筑设计任务书，建筑师要构思出多个设计方案草图提供给业主，针对每个设计方案的优缺点和可行性与业主进行反复商讨，最终确定某个既能满足业主要求又符合建筑法规的相关规定的设计方案，并通过建筑CAD制图、建筑效果图和建筑模型等表现手段，提供给业主设计成果图(方案设计图)。业主再把方案设计图和资料报送给当地的城市规划国土局和消防局等有关部门进行审批确认。
(3) 初步设计
建筑师在方案设计图经过有关部门的审查通过后，根据审批的意见建议和业主提出的新的要求条件，对方案设计的内容进行相关的修改和调整，并着手组织各技术专业的设计配合工作。工业项目初步设计包括总平面设计、工艺设计和建筑设计三部分[9]。
在项目设计组安排就绪后，建筑师同各专业的设计师对设计技术方面的内容进行反复探讨和研究，相互交流各专业的技术设计要求和条件后，再进行初步设计的制图工作。对于大部分的建筑工程项目，初步设计还需再次呈报当地的城市规划国土局和消防局等有关部门进行审批确认。在国内标准的建筑设计程序中，阶段性的审查报批是不可缺少的重要环节，如审批未通过或在设计图中仍存在着技术问题，设计单位将无法进入下阶段的设计工作。
(4) 技术设计
技术设计是初步设计的具体化，也是各种技术问题的定案阶段。技术设计的详细程度应能满足确定设计方案中的重大技术问题、有关试验和设备选制等方面的要求，并且保证根据它能编制施工图和提出设备订货明细表。技术设计的着眼点，除体现初步设计的整体意图外，还要考虑施工的方便易行，如果对初步设计中所确定的方案有所更改，应对更改部分编制修正概算书。对于不太复杂的工程，技术设计阶段可以省略，把这个阶段的一部分工作纳入初步设计承担技术设计部分任务的初步设计称为扩大初步设计，另一部分留待施工图设计阶段进行。
(5) 施工图设计
设计单位的设计人员根据初步设计的审查意见建议和业主新的要求条件，对初步设计的内容需要进行修改和调整，在设计原则和设计技术，如各专业间基本没有太大问题等方面，就要着手准备进行详细的实施设计工作，也就是施工图的设计。施工图设计的深度应能满足设备材料的选择与确定、非标准设备的设计与加工制作、施工图预算的编制、建筑工程施工和安装的要求。
(6) 设计交底和配合施工
在施工的准备过程中，建筑师和各专业设计师首先要向施工单位对施工设计图、施工要求和构造作法进行交底说明。施工单位可能会根据施工的技术方法和特点对设计会提出合理化的建议和意见，设计单位就要对施工图的设计内容进行局部的调整和修改，通常采用现场变更单的方式来解决图纸中设计不完善的问题。另外建筑师和各专业设计师按照施工进度，会不定期地去现场对施工单位进行指导和查验工作，从而也就达到了施工现场服务和配合的效果。
2.3工程设计的基本原则
工程设计要切合实际、安全适用、技术先进、经济合理，在满足建设项目功能要求的同时，始终贯彻下列几条基本原则[5]：
(1) 严格执行国家现行的设计规范和国家批准的建设标准；
(2) 尽量采用标准化设计，积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法；
(3) 注意因地制宜，就地取材，节省建设资金。在切实满足建筑物功能要求的同时，千方百计地节约投资、节约各种资源，缩短建设工期；
(4) 积极采用技术上更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。
三 设计阶段影响工程造价的因素
设计阶段是决策阶段工作的延续，是可行性研究的深化和具体实现。因此，决策阶段影响工程造价的因素仍然影响着工程造价，但是，项目的建设规模、建设地点、工艺流程及主要设备选型已经确定，他们不再是影响造价的主要因素，项目设计阶段影响工程造价的主要因素有总平面设计、工艺设计、建筑设计等[3]，三者都属于初步设计阶段，所以特别要做好这一阶段的造价控制。
3.1总平面设计
总平面设计是指总图运输设计和总平面配置。主要包括的内容有：厂址方案、占地面积和土地利用情况，总图运输、主要建筑物和构筑物及公用设施的配置、外部运输、水、电、气及其他外部协作条件等[10]。
正确合理的总平面设计可以大大减少建筑工程量，节约建设用地，节省建设投资，降低工程造价和项目运行后的使用成本，加快建设进度，还可以为城市建设和工业区创造完美的建筑艺术整体。总平面设计是否合理对于整个设计方案的经济合理性有重大影响。总平面设计中影响工程造价的因素主要有[11]：
(1) 占地面积。占地面积的大小一方面影响征地费用的高低，另一方面也会影响管线布置成本及项目建成运营的运输成本。因此，在总平面设计中应尽可能节约用地。
(2) 功能分区。无论是工业建筑还是民用建筑都有许多功能组成，这些功能之间相互联系，相互制约。合理的功能分区既可以使建筑物的各项功能充分发挥，又可以使总平面布置紧凑、安全，避免大挖大填，减少土石方量和节约用地，降低工程造价。同时，合理的功能分区还可以使生产工艺流程顺畅，运输简便，降低项目建成后的运营成本。
3.2工艺设计
工艺设计部分主要确定企业的技术水平。主要包括建设规模、标准和产品方案、工艺流程和主要设备的选型、主要原材料、燃料、供应“三废”治理及环保措施。此外还包括生产组织及生产过程中的劳动定员情况等。按照建设程序，建设项目的工艺流程在可行性研究阶段己经确定。设计阶段的任务就是严格按照批准的可行性研究报告的内容进行工艺技术方案的设计，确定从原料到产品整个生产过程的具体工艺流程和生产技
术。
3.3建筑设计
建筑设计部分，要在考虑施工过程的合理组织和施工条件的基础上，决定工程的立体平面设计和结构方案的工艺要求。建筑物和构筑物及公用辅助设施的设计标准，提出建筑工艺方案、暖气通风、给排水等问题的简要说明。在建筑设计阶段影响工程造价的主要因素有[8]：
(1) 平面形状。一般地说，建筑物平面形状越简单，它的单位面积造价就越低。当一座建筑物的平面又长又窄，或它的外形做得复杂而不规则时，其周长与建筑面积的比率必将增加，伴随而来的是较高的单位造价。因此，建筑物平面形状的设计应在满足建筑物功能要求的前提下，降低建筑物周长与建筑面积比，充分注意建筑平面形状的简洁、布局的合理，可以对降低工程造价起到巨大的作用[12]。以矩形平面形状建筑物进行比较，L型建筑比矩形建筑的围护外墙增加了6.06%的工程数量，施工放线的费用也相应增加了40%，土方开挖的费用增加了18%，散水费用增加了4％，屋面费用增加了2%，就整幢建筑而言其单位造价增加了约5%左右。因此，建筑物平面形状的设计应在满足建筑物功能要求的前提下，降低建筑物周长与建筑面积比，充分注意建筑平面形状的简洁、布局的合理，可以对降低工程造价起到巨大的作用。
(2) 流通空间。建筑物的经济平面布置的主要目标之一是，在满足建筑物使用要求的前提下，将流通空间减少到最小。因为门厅、过道、走廊、楼梯以及电梯井的流通空间都可以认为是“死空间”，都不能为了获利目的而加以使用，但是却需要相当多的采暖、采光、清扫和装饰及其他方面的费用。
(3) 层高。在建筑面积不变的情况下，建筑层高增加会引起各项费用的增加：墙与隔墙及共有墙的粉刷、装饰费用的提高；供暖空间体积增加，导致热源及管道费增加；卫生设备、上下水管道长度增加；楼梯间造价利电梯设备费用的增加；另外，由于施工垂直运输量增加，可能增加屋面造价；如果出于层高增加而导致建筑物总高度增加很多，则还可能需要增加基础造价。据有关资料分析[12]，住宅层高每降低10cm，可降低造价
1.2%～1.5%。层高增加还可提高住宅区的建筑密度，节约征地费、拆迁费及市政设施费。如某综合大楼施工图设计时，会同设计人员对方案设计中的层高进行了反复讨论，最后各层层高分别在原方案设计的基础上降低了30cm，对中央空调设备、管道的设计高度也作了进一步调整，建筑物高度降低2.7m。从目前的使用效果来看没有影响，该设计调整
节省投资200万元左右。
(4) 建筑物层数。毫无疑问，建筑工程总造价是随着建筑物的层数增加而提高的。但是当建筑层数增加时，单位建筑面积所分摊的土地费用及外部流通空间费用将有所降低，从而使建筑物单位面积造价发生变化。建筑物层数对造价的影响，因建筑类型、形式和结构不同而不同，如果增加一个楼层不影响建筑物的结构形式，单位建筑面积的造价可能会降低。但是当建筑物超过一定层数时，结构形式就要改变，单位造价通常会增加。建筑物越高，电梯及楼梯的造价将有提高的趋势，建筑物的维修费用也将增加，但是采暖费用有可能下降。
(5) 柱网布置。柱网布置是确定柱子的行距和间距的依据。柱网布置是否合理，对工程造价和建筑面积的利用效率都有较大的影响。
由于科学技术的飞跃发展，生产设备和生产工艺都在不断变化。为适应这种变化，厂房柱距和跨度应当适当扩大，以保证厂房有更大的灵活性，避免生产设备和工艺的改变受到柱网布置的限制。柱网的选择与厂房中有无吊车、吊车的类型及吨位、屋顶的承重结构以及厂房的高度等因素有关。对于单跨厂房，当柱间距不变时，跨度越大单位面积造价越低。因为除屋架外，其他结构架分摊在单位面积上的平均造价随跨度的增大而减小，对于多跨厂房，当跨度不变时，中跨数目越多越经济。这是因为柱子和基础分摊在单位面积上的造价减少。
(6) 建筑结构。建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。建筑结构按所用材料可分为砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和木结构等。砌体结构具有就地取材、造价低廉、耐火性能好以及容易砌筑等优点。有关资料研究表明，五层以下的建筑物，砌体结构比钢筋混凝土结构经济。对于大多数多层办公楼和高层公寓的主要框架工程来说，钢筋混凝土比钢结构便宜。
基础工程的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%，它的造价与工程所在地的地质条件密切相关[13]，可见基础工程对于造价的影响是非常大的。不仅如此，基础结构更是全楼结构荷载的承担者，如果地上标准层设计不合理就会大大增加基础结构设计的浪费，这种情况在高层建筑中体现的更明显。所以设计时应做好地质勘察报告的交底工作，并根据报告选择合适的基础型式，合理控制基础的截面尺寸与埋深。如两座相临的办公楼工程，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3236 m2；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#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#楼为49.86元/m2，2#楼仅为31.98元/m2。在两楼楼型、结构及使用功能相同，满足地质条件安全使用的前提下，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%，这对整座办公楼工程造价的控制起到了积极作用。
四 加强工程设计阶段造价控制的策略探讨
4.1优化设计
建筑工程设计在优化时的重要依据是将工程造价控制在合理范围内，一幢建筑物在设计完成以后，它的建安工程造价的80%以上也就确定了，而多层住宅尤其如此[14]。因此。在设计阶段控制工程造价有很大的实际意义。多层住宅一般结构简单。建筑规模较小。它们的设计比较经典，也比较成熟。过去，很多设计人员在设计过程中，非常重视建筑的安全、适用与美观，很少去关心建筑的造价，认为用优化设计来控制工程造价就设计过程而言势必得不偿失，他们把大量的精力花在方案设计、平面布置及结构计算上。下面来介绍几种优化结构设计的方法。
2.1.1 数学模型
钢筋混凝土优化设计就是让结构在满足承载力要求的情况下，使构件的混凝土、钢筋用量的总价最少。以梁高宽、柱高宽为设计变量，利用矩阵位移法计算出构件的内力，进而再计算构件在满足承载力和构造要求下的钢筋面积[15]。
在数学模型中设框架中梁、柱的数目分别为m，n，以整个框架造价最低可建立如下的目标函数：
Min C=∑(ChlbiX2i-1X2i+CgAgilbi)
i=1m
+∑(ChlcjX2j-1X2j+CgAgilcj) (4-
j=1n
1)
式中 lbi,lcj—— 梁、柱的长度；
X2i-1,X2i—— 梁的宽度和高度；
Agi,Agj—— 梁、柱的钢筋截面积；
X2j-1,X2j—— 柱的宽度和高度；
Ch,Cg—— 混凝土、钢筋的价格。
在优化设计中，我们得保证构件能承受设计荷载值，即满足承载力要求，设计者根据构件截面尺寸和材料确定出构件的最大承载力；用矩阵位移法计算框架结构在设计荷载值下各构件的内力。但构件最大承载力应大于等于构件在载荷作用下的构件内力，同时，构件尺寸大小应满足规范上的一些要求,因此，约束条件为[15]：
(1) 梁纵筋的最小配筋率
Agi≥uminX2i-1X2i
(4-2)
umin =0.2%
(2) 梁超筋限制
ρ≤ρmax
(4-3)
(3) 梁最小宽度
X2i-1≥200 i=1,2, ,m;
(4) 梁高度限制
400≤X2i≤800 i=1,2, ,m;
(5) 柱最大配筋率
Agi≤0.03X2j-1X2j j=1,2, ,n;
(6) 柱最小配筋率
Agi≥0.06X2j-1X2j
(4-7)
(7) 柱最小截面尺寸
X2j-1,X2j≥350 j=1,2, ,n;
根据前面的分析，以框架结构造价最低的数学模型表示为：
Min C=∑m
(ChlbiX2i-1X2i+CgAgilbi)
i=1
i=1,2, ,m; (4-4) (4-5) (4-6) j=1,2, ,n; (4-8)
+∑(ChlcjX2j-1X2j+CgAgilcj) (4-9)
j=1n
S.t Vi(x)≤0 (i=1，2，… ，l) (4-10) 根据以上目标函数及约束条件，进过一定计算步骤可知：在满足设计规范要求的前提下，框架构件的截面高度取得越大，混凝土所占造价的比例也越大，虽然配筋减少使主筋造价降低，但总的造价趋高；反之，构件的截面高度取得越小，混凝土所占造价的比例也越小，虽然配筋增加使主筋造价上升，但总的造价趋低；当然，构件截面高度取得太小，致使配筋太多反而使造价上升；这其中有一个搭配最为合理、最为经济的方案，正是运用数学模型的优化方案。
2.1.2 价值工程
价值工程又称为价值分析，是以最低的项目周期成本，可靠地实现所研究对象的必要功能，从而提高对象价值的思想方法和管理技术[16]，在建筑工程中是指建筑的某项功能与实现这一功能所需的费用(成本)的比值，公式表达式为[17]：
V =F (4-11) C
式中：V —— 研究对象的价值；
F —— 研究对象的功能；
C —— 研究对象的成本，即寿命周期成本。
进行价值分析的目的是力求正确处理好功能与成本的关系，找出它们的最佳配置。其应用主要有以下几种途径[18]：
(1) 提高功能，降低成本；
(2) 功能不变，降低成本；
(3) 提高功能，成本不变；
(4) 功能略有下降，成本大幅降低；
(5) 功能大幅提高，成本略有上升。
价值工程在结构设计中有独特的优势，结构工程师应积极利用价值工程，在设计时合理地进价值分析。
2.1.3 运用设计软件
目前我国建筑业中, 如何正确运用设计软件进行建筑结构设计计算, 以满足新规
范的要求, 是每个设计人员都非常关注的问题。以SATWE软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言，使用结构软件进行结构计算分整体参数计算、整体舍理性计算、构件优化计算和抗震性能验算四步较为科学[18]。
(1) 完成整体参数的正确设定。计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。但有几个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。计算的目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正确设置，否则其后的计算结果与实际差别很大。
(2) 要确定整体结构的合理性。整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等[19]。其中，周期比是控制结构扭转效应的重要指标，它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过的扭转；位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标；刚度比层间和受剪承载力之比是控制结构竖向不规则的重要指标；刚重比是结构刚度与重力荷载之比；它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数[20]；剪重比是抗震设计中非常重要的参数。
(3) 对单构件作优化设计。前几步主要是对结构整体合理性的计算和调整，这一步则主要进行结构单个构件内力和配筋计算，包括梁，柱，剪力墙轴压比计算，构件截面优化设计等。
(4) 满足规范抗震措施的要求在施工图设计阶段，还必须满足规范规定的抗震措施要求。
4.2加强设计方案的选择
投资决策中的各项技术经济决策对项目的工程造价都有重大影响，有些甚至影响到项目的整个寿命过程[21]，特别是厂区、厂址的选择, 筹资方案的选择，工艺流程的确定，材料设备的选用，建设标准的确定，对工程造价的影响更大。概预算人员应参与主要方案的讨论,必要的时候与设计人员共同办公，密切合作，做好多方案的技术经济的分析比较，进行前馈控制，有效地影响设计，选出技术先进、经济合理的最优方案。
建筑设计方案对结构设计方案有很大的影响，会最终影响配筋的多少，从而影响工
程造价[22]。因此，结构设计人员应提前介入建筑设计方案的设计过程，建筑设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下，尽量考虑到结构规范的各项限值，有效控制钢筋的用量，降低工程造价。此外，应尽可能保证建筑平面、立面的规则性，控制长宽比、高宽比、平面凹凸尺寸、楼板开洞面积，避免建筑立面刚度突变等，这些对降低用钢量、有效降低造价都有积极作用[23]。
五 设计阶段造价控制实例
5.1工程概况
绍兴世贸名流商务写字楼位于柯桥群贤路旁，建筑总面积28000m2，包括一层地下停车库，三层裙房及十九层办公主楼，其中裙房采用框架结构，十九层办公主楼采用框架—核心筒结构，标准层高3.5m，建筑总高度69.8m，底层平面图5-1。该工程的桩基安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类。
5.2案例分析
为了控制工程造价，降低投资成本，本着结构设计“安全可靠，经济合理”的原则，对本项目所采用的结构体系、基础形式及构件尺寸进行方案比选，优化设计，以取得较明显的经济效益。
5.1.1 控制结构刚度，轻结构自重
为了减轻结构自重，在核心筒剪力墙中增开了许多结构洞，结构洞以加气砼砌块填充，在核心筒内风道、管道井、电梯井四周较短墙体采用加气砼隔墙代替剪力墙。
楼盖：采用梁板结构，板厚100mm；
框架梁：跨度8.4m，采用扁宽梁，梁高550mm，在满足建筑净层高要求的前提下适当降低了层高；
核心筒剪力墙厚：心筒周围底部到顶层均为250mm； 框架柱尺寸：地下室部分 900mm×900mm 一～三层 800mm×800mm 四～十层 700mm×700mm 十一～十四层 600mm×600mm 十五～十九层 500mm×500mm
砼强度等级：剪力墙、框架柱由下自上分三段，分为C40、C35、C30，梁、楼板均为C30。
标准层重：12.5kN/m2 采用SETWE程序计算结果：
(1) 地震作用下
自振周期 Tx=1.645s Ty=2.037s Tt=1.549s 顶点位移 ∆x/H=1/4900 ∆y/H=1/3323 最大层间位移 δx/h=1/1618 δy/h=1/1541 (2) 风荷载作用下
顶点位移 ∆x/H=1/4980 ∆y/H=1/1861 最大层间位移 δx/h=1/4986 δy/h=1/820
通过设计软件的计算，选用了合理的结构刚度，减轻了结构自重。标准层结构平面布置图见图5-1。
图5-1 标准层结构平面布置
5.1.2 采用不同的桩型，充分利用桩基承载力
本工程因核心筒剪力墙处荷载较大，采用的预应力管桩在核心筒处桩数很多，平面系数可达6%～7%，超过规范不宜大于4%的规定。因此，高层部分结构采用大直径钻孔灌注桩，桩端持力层为中等风化泥质粉砂岩。因中等风化泥质粉砂岩单轴饱和抗压强度仅10Mpa，按常规设计，桩端进入持力层1D，通过估算得出单桩承载力特征值桩端承载力较低，故考虑加深直径较大(Φ1100以上)的钻孔桩的嵌岩深度来提高单桩承载力，使之与其桩身砼强度的承载力接近，使钻孔桩充分发挥桩身砼强度的作用，相同直径钻孔桩不同嵌岩深度将得到不同单桩承载力，见表5—1。
表5—1 不同嵌岩深度得到的不同单桩承载力
桩径
项目
（mm） Φ110
1
0 Φ110
2
0 Φ120
3
0 Φ120
4
0 Φ130
5
0 Φ130
6
0 Φ140
7
0 Φ140
8
C30
5000
75
11190
97
12300
C30
1400
70.4
9460
87
12300
C30
4000
74
10200
103
11000
C30
1300
70.3
9600
92
11000
C30
4000
73
9300
112
9500
C30
1200
70.2
7700
97
9500
C30
2000
71
7700
114
7800
C30
1100
70.1
6900
103
7800
砼强度等级
桩端进入持力层深度 （mm）
桩长 （m）
单桩承载力特征值（kN）
每立方米砼承载力（kN/m2）
桩身砼承载力 （kN）
考虑高层结构框架柱下如果采用多桩布置，桩承台厚度及平面尺寸均很大，承台处开挖深度一般将在2.5m～3m左右，所以决定采用柱下单桩布置，单桩承台厚度仅1200mm，比较Φ1000直径的二桩承台与Φ1400的单桩承台，砼方量就差8倍，因为桩承载力是由桩身砼强度控制的，所以桩基础方量基本相同，优化前后桩位平面布置比较见附录3。
考虑施工现场情况，裙房框架柱下桩基也采用钻孔灌注桩，同时将桩端持力层改为砂砾层。为减小柱下单桩直径，决定采用桩底压力注浆的方式来提高其单桩的承载力，考虑规范提供的参考值，其承载力约可提高30%以上。单层地下车库部分桩基需要考虑浮力的作用，经计算比较，中间柱下浮力一般为450 kN左右，决定采用Φ500(100)预应力管桩作为抗拔桩，抗拔桩承载力由土层的摩擦力及桩身砼产生的拉应力两项指标同时控制。经计算单桩抗拔承载力特征值为500kN，柱下均采用单根Φ500预应力管桩作为抗拔桩，抗拔桩采用预应力管桩代替钻孔灌注桩，这大大降低了工程造价。优化前后桩型及其技术参数见表5—2和表5—3。
表5—2 优化前桩型及其技术参数（总桩数250根）
桩型
单桩承
桩径
载力特征值
(kN)
Φ800
钻孔灌注桩
预应力管桩
PC-AB500(100)
抗拔桩有效桩长为40m
Φ900 Φ1000 Φ1100 Φ1200 Φ1300
4100 4900 5550 6250 7000 7700
桩数（根）
27 10 16 3 13 14
桩端进入持力层 中等风化泥质风砂岩作为持力层，桩端全截面入岩深度不小于1D（D为直径），桩长约73m
工程量(m) 990.73 464.41 917.35 208.12 1073.29 1356.52
3
造价（万元）
17.724 64.37 12.71 2.47 12.74 14.56
总价（万元）
168.61
450 167 1311.61 101.97
表5—2 优化后桩型及其技术参数（总桩数156根）
桩桩径
单桩竖
桩数
桩端进入工程量
造价
总价
型
向承载力特征值（kN）
Φ800
3890(2200) 4900(2200) 6050(2200) 7365 8750 9500 10295 11100 11190 1650 2450 3200 3600
8
中等风化泥质风砂岩作4 8 2 4 4 2 3 6 4 13 4
砂砾层不小于1.5m，有效桩长为49～51m
为持力层，桩端全截面入岩深度不小于1D（D为直径），有效桩长约70m～77m
558.80 166.25 360.79 390.23 210.41 339.43 84.82 76.97 287.16 100.53
6.63 1.97 3.87 4.19 2.26 3.64 1.76 1.38 5.14 1.80
98.60
230.91
3.20
295.56
5.29
（根）
持力层
(m)
3
（万元） （万元）
Φ900 2 93.52 1.30
Φ1000
钻孔灌注桩
Φ1100 Φ1200 Φ1250 Φ1300 Φ1350 Φ1400 Φ600 Φ700 Φ750 Φ800
预应力管桩
PC-AB500(100)
1000(480)
粉质粘土
92
层不小于1.5m，有效桩长40m
722.57
56.18
注：括号内数值为单桩竖向抗拔承载力特征值。
经过桩基的优选及其布置的优化，桩数大大减少了37.6%，桩基部分的造价也随
之减少了41.5%，为整个工程节约投资70余万元。 5.1.3 采用扁宽梁楼盖，减少基坑开挖深度
本工程裙房及主楼部分地下室按六级人防设计，楼盖承受核爆荷载，为尽量减小开挖深度，考虑设置扁宽梁，主梁截面取1000mm×650mm，次梁截面为600mm×550mm，跨度为8.4m，而普通框架梁高度一般取900～1000mm，可提供净空250mm～350mm。单层地下室部分顶板为绿化覆土地面，层高较其他部分地下室低600mm，因此采用900mm×600mm扁宽主梁，层高取3.4m，即可满足地下车库的净高要求，有效的减小了地下室的开挖深度。
5.1.4 合理利用地下室侧壁，减小基坑支护计算深度
常见工程的地下室侧壁下均设置一道基础梁来承担地下室底板反力，本工程中，考虑用侧壁作为一根深梁来承担地下室底板反力，这样不仅可以减少一道基础梁，同时可减小基坑支护计算深度约600mm～700mm，有效地降低了基坑支护的造价。
5.3结果分析
虽然本工程规模不是很大，但经过设计的优化后，造价减少了400多万，其中仅基础部分减少了300多万，由此可见，基础工程对于造价的影响是非常大的，所以设计时应做好地质勘察报告的交底工作，并根据报告选择合适的基础型式，合理控制基础的截面尺寸与埋深。由以上分析可知，优化后：(1) 所有计算结果均满足现行有关规范要求；(2) 已开挖基础利用率高，勿需重新布置基础；(3) 结构自重轻，节约材料；(4) 建筑使用空间扩大，经济效益明显。
六、结论
综上所述，在特定情况下，结构优化对工程造价的影响非常大，但结构设计优化绝不是用降低安全度来换取经济效益，而是考虑结构安全可靠、经济合理、施工便利以及工期的限制等诸多因素后，采取更为合理的结构体系和方案，使之更为可靠、经济。在结构设计过程中，由于基础部分的造价在整个工程投资过程当中占有相当大的比重，且桩基的类型、直径等诸多技术参数可供优选，所以，基础部分的设计优化十分重要，也很关键。
总之，通过优化设计来控制造价是一个综合性问题，不能片面强调节约投资，要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。
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工程设计阶段的
工程造价控制
摘 要
在工程的设计阶段影响设计方案选择的因素较多，同时设计者的灵活性也较大。往往一个项目可以有多个建筑方案，但一个先进的设计方案，一方面是应具有技术上的先进性，同时还必须与其他方案相比具有更好的经济性。设计阶段投资控制的核心任务就是寻求技术与经济的最佳结合点，而控制工程造价最有效的手段就是做到技术与经济相结合。
本文针对工程造价管理的现状和存在的问题，在深入分析设计阶段影响工程造价因素的基础上，结合设计阶段控制工程造价的特点，提出了有效地控制设计阶段工程造价的途径和方法。通过对柯桥世贸名流商务写字楼设计方案优化的案例分析，对进一步完善设计阶段工程造价控制提出了一些有益的建议和控制措施。
关键词 造价控制；结构设计；优化设计；设计方案
目 录
摘 要 .............................................................................................................. 1
目 录 .............................................................................................................. 5
前言 .................................................................................................................. 1
1 工程设计阶段造价控制的现状 .................................................................. 3
1.1 强调限额设计 ........................................................................................... 3
1.2标准设计意识不足 .................................................................................... 3
1.3设计保守和华而不实 ................................................................................ 4
1.4技术和经济结合不够 ................................................................................ 4
2工程设计、设计程序及工程设计的基本原则 ........................................... 5
2.1工程设计的含义 ........................................................................................ 5
2.2设计程序 .................................................................................................... 5
2.3工程设计的基本原则 ................................................................................ 7
3设计阶段影响工程造价的因素 ................................................................... 8
3.1总平面设计 ................................................................................................ 8
3.2工艺设计 .................................................................................................... 8
3.3建筑设计 .................................................................................................... 9
4加强工程设计阶段造价控制的策略探讨 ................................................. 12
4.1优化设计 .................................................................................................. 12
4.1.1数学模型...............................................................................................12
4.1.2价值工程...............................................................................................14
4.1.3运用设计软件.......................................................................................14
4.2加强设计方案的选择 .............................................................................. 15
5设计阶段造价控制实例 ............................................................................. 17
5.1工程概况 .................................................................................................. 17
5.2案例分析 .................................................................................................. 17
5.1.1控制结构刚度，轻结构自重................................................................17
5.1.2采用不同的桩型，充分利用桩基承载力.......................................... 19
5.1.3采用扁宽梁楼盖，减少基坑开挖深度 …………………………..21
5.1.4合理利用地下室侧壁，减小基坑支护计算深度.............................. 22
5.3 分析结果.................................................................................................22
6结论........................................................................................................... 22
7致谢 ............................................................................................................. 24
8参考文献 ..................................................................................................... 25
前言
所谓建设工程造价控制就是在投资决策阶段、设计阶段、建设项目发包阶段和建设实施阶段，把建设工程造价的发生控制在批准的造价限额以内，随时纠正发生的偏差，以保证项目管理目标的实现，以求在各个建设项目中能合理使用人力、物力、财力，取得较好的投资效益和社会效益[1]。一个项目是否盈利，工程的造价控制起着至关重要的作用。工程建设日新月异，但很多工程项目的投资都没有得到有效控制，都出现了“三超”现象（概算超估算、预算超概算、决算超预算），还有很多工程出现了肥梁、胖柱、深基础，这些都对工程的投资造成了很大的浪费。
形成这些问题的很大一部分原因就是没有处理好项目设计阶段技术和经济结合的问题，没有对项目的方案进行经济论证，没有在设计阶段进行造价控制研究。大多数建设单位普遍都不重视工程项目前期阶段的决策和设计等的造价控制，而是把精力主要放在了施工招投标或者施工过程管理上，认为做好这些工作就是做好了项目造价控制的全部。因为造价控制是看不见摸不着的，所以在设计阶段，无论是方案设计、初步设计或是施工图设计，建设单位对设计院的工作不持怀疑态度，对图纸更是认定为理所当然和正确唯一的，对设计阶段造价控制自然没有主观能动作用，他们一般很少干涉设计院。其实，到了施工阶段，已是木已成舟的事后控制，这样做尽管也有效果，但所能起到的控制作用已微乎其微。据有关资料分析[2]，投资决策阶段对整个项目造价的影响为75％～95％，设计阶段为35％～75％，施工阶段为5％～35％，竣工阶段为0～5％。因此，设计阶段工程造价的控制成为关键，其中建筑结构设计又占有相当比重，如何在结构设计时经济选型成为控制工程造价的重点内容。
控制住设计阶段工程造价，就等于抓住了工程造价控制的关键环节，会产生事半功倍的效果。工程造价控制贯穿于整个工程建设的全过程，在全过程的投资控制中，设计环节是造价控制的重点，是核心环节。
目前我国在建设项目的管理上，在设计阶段对项目投资控制重视不够，政府推行设计监理的力度也不够，没有完全使投资项目在技术与经济达到和谐的统一。
本文从结构设计与工程造价的关系入手，说明了设计阶段是影响工程造价最重要的阶段。就加强设计阶段工程造价控制，重点讨论了总平面设计、工艺设计、建筑设计等
对工程造价的影响，并结合工程实践，提出了相应控制工程造价的具体措施和优化设计方法，使技术与经济得到了有机结合，并针对目前在工程设计阶段对投资控制工作力度不够的状况，结合我国实际情况，主要从以下几个方面进行研究：
(1) 分析工程造价的全过程分析及其影响因素；
(2) 提出从设计阶段进行工程造价控制的方法和途径；
(3)结合具体工程设计分析设计阶段进行工程造价控制的影响因素。
一 工程设计阶段造价控制的现状
1.1强调限额设计
限额设计是工程建设领域控制投资支出，有效使用建设资金的重要措施，在一定阶段一定程度上很好地解决了工程项目特别是政府工程在建设过程中技术与经济的对立与统一的关系[3]。但限额设计也存在着一定的不足，主要表现在[4]：
(1) 过分强调限额设计的重要性。过分强调使得价值工程中有两条提高价值的途径在限额设计中不能得到充分运用，即造价不变，功能提高，或造价提高，功能有更大的提高，尤其是后者在限额设计中受到极大限制，也就限制了设计人员在这两方面的创造性；
(2) 被动地实行限额设计。本来限额设计应该在初步设计和施工图设计之前，从而体现投资控制的主动性，但大多数的限额设计均在设计出来后，在与概算比较的过程中发现的，此时再按照限额设计进行调整，必然降低设计的合理性；
(3) 限额设计的限额均是一次性投入。对项目建成后的维护使用费，项目期满后的报废拆除费考虑较少，这样可能出观限额设计效果好，但项目的全寿命费用不一定很经济的现象。
1.2标准设计意识不足
工程建设标准和规范设计，来源于工程建设的实践经验和科研成果，是工程建设必须遵循的科学依据，对降低工程造价有着很重要的影响。推广标准设计有益于较大幅度地降低工程造价，具体表现在[5]：
(1) 节约设计费用，大大加快提供设计图纸的速度，缩短设计周期；
(2) 构件的标准设计，能使工艺定形，容易提高工人技术，且提高劳动生产率以及统一配料、节约用料，有利于构配件的生产成本的大幅度降低；
(3) 可以使施工准备和定制预制构件等工作提前；
(4) 标准设计有较强的通用性，可大量重复使用，较为经济。
在我国现阶段对标准设计的要求是“只要有条件的都应该编制设计标准，推广使用”。但现行的设计中标准设计和规范的使用情况并不理想。除了有的规范本身存在很
大的不足外，大多数的设计单位仍然停留在“构件—设计—绘图”的模式，对标准设计似乎忌讳莫深或者持有很强烈的怀疑态度[6]。标准设计和规范在很大程度上仍是停留在指导性文件的表层，并没能发挥现有标准设计和规范应有的价值，更无从谈起其在降低工程造价方面起到的作用。
1.3设计保守和华而不实
设计人员思想保守，致使设计产品性能虽好，但造价惊人[1]。由于建筑产品的质量安全涉及人们的生命财产，而且设计人员必须对建筑产品的设计质量在合理的使用期内终身负责，为了保险起见，一些设计人员在设计时，便加大安全系数，从而提高建筑产品的造价。
设计不正常现象中的另一种是设计的华而不实，此种设计片面追求美、奇、怪及豪华高档，而忽视“既经济适用又美观大方”的原则，这也造成了成本的大大提高。
1.4技术和经济结合不够
长期以来, 在工程建设领域, 工程设计和投资控制工作联系不够。通常认为[7]: 设计是设计人员的职责, 造价控制是概预算人员的任务。当前，设计人员一般是根据设计委托书进行现场调查开展方案设计，侧重设计产品安全实用、技术先进，但缺乏经济观念，他们在不同的设计阶段向概预算人员提供不同的编制数据, 以进行工程估价或预算。而概预算人对工程概况、现场情况了解很少, 无法将各种影响因素考虑全面, 这就为投资突破控制留下了隐患。概预算人员与设计人员配合不够紧密，各干各的事，缺乏必要的工作协调与衔接，这种技术与经济相分离的状况导致工程造价难以得到有效控制。所以工作中既要克服片面强调节约、忽视技术, 又要反对重技术、轻经济、设计保守浪费现象。
二 工程设计、设计程序及工程设计的基本原则
2.1工程设计的含义
工程设计是指在工程开始施工之前，设计者根据已批准的设计任务书，为具体实现拟建项目的技术要求和经济要求，拟定建筑、安装及设备制造等所需的规划、图纸、数据等技术文件的工作[2]。设计是对建设项目由计划变为现实具有决定意义的一个工作阶段，拟建工程在建设过程中能否保证进度、保证质量和节约投资，在很大程度上取决于设计质量的优劣。工程建成后，除了项目决策之外，工程能否获得满意的经济效果，设计工作起着决定性的作用。设计工作的重要原则之一是保证设计的整体性，因此，设计工作必须按一定的程序进行。
2.2设计程序
建筑设计是一项复杂而综合性强的专业技术工作。根据有关建筑设计方面的大量文献和资料的统计研究结果，工程设计分为设计准备、初步方案、初步设计、技术设计、施工图设计和设计交底和配合施工等六部分内容[8]。
(1) 设计准备
建筑工程项目的委托和设计前期研究是建筑设计程序中的最初阶段。通常业主将项目委托给设计单位后，一般由建筑师组织协助业主进行此方面的调查研究工作。主要的工作内容是根据业主的要求条件和意图制定出建筑设计任务书，它包括以下几方面的内容[9]：
a) 建筑功能的要求；
b) 建筑的规模和使用要求；
c) 基地周边的自然环境条件；
d) 基地的现状条件、给排水、电力、煤气等市政条件和城市交通条件；
e) 能源综合利用条件；
f) 防火、抗震等专业要求的条件；
g) 地区性的社会人文、地理、气候等条件；
h) 建设周期和投资预算；
i) 经济利益和施工技术水平等要求的条件。
根据建筑设计任务书的要求，首先设计单位要对建筑设计项目进行正式立项，然后建筑师和设计师同业主对建筑设计任务书中的要求详细地进行各方面的调查和分析，按照建筑设计法规的相关规定进行针对性的可行性研究，归纳总结出研究报告后，才可进入下阶段的设计工作。
(2) 初步方案
根据业主的要求和建筑设计任务书，建筑师要构思出多个设计方案草图提供给业主，针对每个设计方案的优缺点和可行性与业主进行反复商讨，最终确定某个既能满足业主要求又符合建筑法规的相关规定的设计方案，并通过建筑CAD制图、建筑效果图和建筑模型等表现手段，提供给业主设计成果图(方案设计图)。业主再把方案设计图和资料报送给当地的城市规划国土局和消防局等有关部门进行审批确认。
(3) 初步设计
建筑师在方案设计图经过有关部门的审查通过后，根据审批的意见建议和业主提出的新的要求条件，对方案设计的内容进行相关的修改和调整，并着手组织各技术专业的设计配合工作。工业项目初步设计包括总平面设计、工艺设计和建筑设计三部分[9]。
在项目设计组安排就绪后，建筑师同各专业的设计师对设计技术方面的内容进行反复探讨和研究，相互交流各专业的技术设计要求和条件后，再进行初步设计的制图工作。对于大部分的建筑工程项目，初步设计还需再次呈报当地的城市规划国土局和消防局等有关部门进行审批确认。在国内标准的建筑设计程序中，阶段性的审查报批是不可缺少的重要环节，如审批未通过或在设计图中仍存在着技术问题，设计单位将无法进入下阶段的设计工作。
(4) 技术设计
技术设计是初步设计的具体化，也是各种技术问题的定案阶段。技术设计的详细程度应能满足确定设计方案中的重大技术问题、有关试验和设备选制等方面的要求，并且保证根据它能编制施工图和提出设备订货明细表。技术设计的着眼点，除体现初步设计的整体意图外，还要考虑施工的方便易行，如果对初步设计中所确定的方案有所更改，应对更改部分编制修正概算书。对于不太复杂的工程，技术设计阶段可以省略，把这个阶段的一部分工作纳入初步设计承担技术设计部分任务的初步设计称为扩大初步设计，另一部分留待施工图设计阶段进行。
(5) 施工图设计
设计单位的设计人员根据初步设计的审查意见建议和业主新的要求条件，对初步设计的内容需要进行修改和调整，在设计原则和设计技术，如各专业间基本没有太大问题等方面，就要着手准备进行详细的实施设计工作，也就是施工图的设计。施工图设计的深度应能满足设备材料的选择与确定、非标准设备的设计与加工制作、施工图预算的编制、建筑工程施工和安装的要求。
(6) 设计交底和配合施工
在施工的准备过程中，建筑师和各专业设计师首先要向施工单位对施工设计图、施工要求和构造作法进行交底说明。施工单位可能会根据施工的技术方法和特点对设计会提出合理化的建议和意见，设计单位就要对施工图的设计内容进行局部的调整和修改，通常采用现场变更单的方式来解决图纸中设计不完善的问题。另外建筑师和各专业设计师按照施工进度，会不定期地去现场对施工单位进行指导和查验工作，从而也就达到了施工现场服务和配合的效果。
2.3工程设计的基本原则
工程设计要切合实际、安全适用、技术先进、经济合理，在满足建设项目功能要求的同时，始终贯彻下列几条基本原则[5]：
(1) 严格执行国家现行的设计规范和国家批准的建设标准；
(2) 尽量采用标准化设计，积极推广应用“可靠性设计方法”、“结构优化设计方法”等现代设计方法；
(3) 注意因地制宜，就地取材，节省建设资金。在切实满足建筑物功能要求的同时，千方百计地节约投资、节约各种资源，缩短建设工期；
(4) 积极采用技术上更加先进、经济上更加合理的新结构、新材料。
三 设计阶段影响工程造价的因素
设计阶段是决策阶段工作的延续，是可行性研究的深化和具体实现。因此，决策阶段影响工程造价的因素仍然影响着工程造价，但是，项目的建设规模、建设地点、工艺流程及主要设备选型已经确定，他们不再是影响造价的主要因素，项目设计阶段影响工程造价的主要因素有总平面设计、工艺设计、建筑设计等[3]，三者都属于初步设计阶段，所以特别要做好这一阶段的造价控制。
3.1总平面设计
总平面设计是指总图运输设计和总平面配置。主要包括的内容有：厂址方案、占地面积和土地利用情况，总图运输、主要建筑物和构筑物及公用设施的配置、外部运输、水、电、气及其他外部协作条件等[10]。
正确合理的总平面设计可以大大减少建筑工程量，节约建设用地，节省建设投资，降低工程造价和项目运行后的使用成本，加快建设进度，还可以为城市建设和工业区创造完美的建筑艺术整体。总平面设计是否合理对于整个设计方案的经济合理性有重大影响。总平面设计中影响工程造价的因素主要有[11]：
(1) 占地面积。占地面积的大小一方面影响征地费用的高低，另一方面也会影响管线布置成本及项目建成运营的运输成本。因此，在总平面设计中应尽可能节约用地。
(2) 功能分区。无论是工业建筑还是民用建筑都有许多功能组成，这些功能之间相互联系，相互制约。合理的功能分区既可以使建筑物的各项功能充分发挥，又可以使总平面布置紧凑、安全，避免大挖大填，减少土石方量和节约用地，降低工程造价。同时，合理的功能分区还可以使生产工艺流程顺畅，运输简便，降低项目建成后的运营成本。
3.2工艺设计
工艺设计部分主要确定企业的技术水平。主要包括建设规模、标准和产品方案、工艺流程和主要设备的选型、主要原材料、燃料、供应“三废”治理及环保措施。此外还包括生产组织及生产过程中的劳动定员情况等。按照建设程序，建设项目的工艺流程在可行性研究阶段己经确定。设计阶段的任务就是严格按照批准的可行性研究报告的内容进行工艺技术方案的设计，确定从原料到产品整个生产过程的具体工艺流程和生产技
术。
3.3建筑设计
建筑设计部分，要在考虑施工过程的合理组织和施工条件的基础上，决定工程的立体平面设计和结构方案的工艺要求。建筑物和构筑物及公用辅助设施的设计标准，提出建筑工艺方案、暖气通风、给排水等问题的简要说明。在建筑设计阶段影响工程造价的主要因素有[8]：
(1) 平面形状。一般地说，建筑物平面形状越简单，它的单位面积造价就越低。当一座建筑物的平面又长又窄，或它的外形做得复杂而不规则时，其周长与建筑面积的比率必将增加，伴随而来的是较高的单位造价。因此，建筑物平面形状的设计应在满足建筑物功能要求的前提下，降低建筑物周长与建筑面积比，充分注意建筑平面形状的简洁、布局的合理，可以对降低工程造价起到巨大的作用[12]。以矩形平面形状建筑物进行比较，L型建筑比矩形建筑的围护外墙增加了6.06%的工程数量，施工放线的费用也相应增加了40%，土方开挖的费用增加了18%，散水费用增加了4％，屋面费用增加了2%，就整幢建筑而言其单位造价增加了约5%左右。因此，建筑物平面形状的设计应在满足建筑物功能要求的前提下，降低建筑物周长与建筑面积比，充分注意建筑平面形状的简洁、布局的合理，可以对降低工程造价起到巨大的作用。
(2) 流通空间。建筑物的经济平面布置的主要目标之一是，在满足建筑物使用要求的前提下，将流通空间减少到最小。因为门厅、过道、走廊、楼梯以及电梯井的流通空间都可以认为是“死空间”，都不能为了获利目的而加以使用，但是却需要相当多的采暖、采光、清扫和装饰及其他方面的费用。
(3) 层高。在建筑面积不变的情况下，建筑层高增加会引起各项费用的增加：墙与隔墙及共有墙的粉刷、装饰费用的提高；供暖空间体积增加，导致热源及管道费增加；卫生设备、上下水管道长度增加；楼梯间造价利电梯设备费用的增加；另外，由于施工垂直运输量增加，可能增加屋面造价；如果出于层高增加而导致建筑物总高度增加很多，则还可能需要增加基础造价。据有关资料分析[12]，住宅层高每降低10cm，可降低造价
1.2%～1.5%。层高增加还可提高住宅区的建筑密度，节约征地费、拆迁费及市政设施费。如某综合大楼施工图设计时，会同设计人员对方案设计中的层高进行了反复讨论，最后各层层高分别在原方案设计的基础上降低了30cm，对中央空调设备、管道的设计高度也作了进一步调整，建筑物高度降低2.7m。从目前的使用效果来看没有影响，该设计调整
节省投资200万元左右。
(4) 建筑物层数。毫无疑问，建筑工程总造价是随着建筑物的层数增加而提高的。但是当建筑层数增加时，单位建筑面积所分摊的土地费用及外部流通空间费用将有所降低，从而使建筑物单位面积造价发生变化。建筑物层数对造价的影响，因建筑类型、形式和结构不同而不同，如果增加一个楼层不影响建筑物的结构形式，单位建筑面积的造价可能会降低。但是当建筑物超过一定层数时，结构形式就要改变，单位造价通常会增加。建筑物越高，电梯及楼梯的造价将有提高的趋势，建筑物的维修费用也将增加，但是采暖费用有可能下降。
(5) 柱网布置。柱网布置是确定柱子的行距和间距的依据。柱网布置是否合理，对工程造价和建筑面积的利用效率都有较大的影响。
由于科学技术的飞跃发展，生产设备和生产工艺都在不断变化。为适应这种变化，厂房柱距和跨度应当适当扩大，以保证厂房有更大的灵活性，避免生产设备和工艺的改变受到柱网布置的限制。柱网的选择与厂房中有无吊车、吊车的类型及吨位、屋顶的承重结构以及厂房的高度等因素有关。对于单跨厂房，当柱间距不变时，跨度越大单位面积造价越低。因为除屋架外，其他结构架分摊在单位面积上的平均造价随跨度的增大而减小，对于多跨厂房，当跨度不变时，中跨数目越多越经济。这是因为柱子和基础分摊在单位面积上的造价减少。
(6) 建筑结构。建筑结构是指在建筑物（包括构筑物）中，由建筑材料做成用来承受各种荷载或者作用，以起骨架作用的空间受力体系。建筑结构按所用材料可分为砌体结构、钢筋混凝土结构、钢结构和木结构等。砌体结构具有就地取材、造价低廉、耐火性能好以及容易砌筑等优点。有关资料研究表明，五层以下的建筑物，砌体结构比钢筋混凝土结构经济。对于大多数多层办公楼和高层公寓的主要框架工程来说，钢筋混凝土比钢结构便宜。
基础工程的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%，它的造价与工程所在地的地质条件密切相关[13]，可见基础工程对于造价的影响是非常大的。不仅如此，基础结构更是全楼结构荷载的承担者，如果地上标准层设计不合理就会大大增加基础结构设计的浪费，这种情况在高层建筑中体现的更明显。所以设计时应做好地质勘察报告的交底工作，并根据报告选择合适的基础型式，合理控制基础的截面尺寸与埋深。如两座相临的办公楼工程，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3236 m2；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#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#楼为49.86元/m2，2#楼仅为31.98元/m2。在两楼楼型、结构及使用功能相同，满足地质条件安全使用的前提下，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%，这对整座办公楼工程造价的控制起到了积极作用。
四 加强工程设计阶段造价控制的策略探讨
4.1优化设计
建筑工程设计在优化时的重要依据是将工程造价控制在合理范围内，一幢建筑物在设计完成以后，它的建安工程造价的80%以上也就确定了，而多层住宅尤其如此[14]。因此。在设计阶段控制工程造价有很大的实际意义。多层住宅一般结构简单。建筑规模较小。它们的设计比较经典，也比较成熟。过去，很多设计人员在设计过程中，非常重视建筑的安全、适用与美观，很少去关心建筑的造价，认为用优化设计来控制工程造价就设计过程而言势必得不偿失，他们把大量的精力花在方案设计、平面布置及结构计算上。下面来介绍几种优化结构设计的方法。
2.1.1 数学模型
钢筋混凝土优化设计就是让结构在满足承载力要求的情况下，使构件的混凝土、钢筋用量的总价最少。以梁高宽、柱高宽为设计变量，利用矩阵位移法计算出构件的内力，进而再计算构件在满足承载力和构造要求下的钢筋面积[15]。
在数学模型中设框架中梁、柱的数目分别为m，n，以整个框架造价最低可建立如下的目标函数：
Min C=∑(ChlbiX2i-1X2i+CgAgilbi)
i=1m
+∑(ChlcjX2j-1X2j+CgAgilcj) (4-
j=1n
1)
式中 lbi,lcj—— 梁、柱的长度；
X2i-1,X2i—— 梁的宽度和高度；
Agi,Agj—— 梁、柱的钢筋截面积；
X2j-1,X2j—— 柱的宽度和高度；
Ch,Cg—— 混凝土、钢筋的价格。
在优化设计中，我们得保证构件能承受设计荷载值，即满足承载力要求，设计者根据构件截面尺寸和材料确定出构件的最大承载力；用矩阵位移法计算框架结构在设计荷载值下各构件的内力。但构件最大承载力应大于等于构件在载荷作用下的构件内力，同时，构件尺寸大小应满足规范上的一些要求,因此，约束条件为[15]：
(1) 梁纵筋的最小配筋率
Agi≥uminX2i-1X2i
(4-2)
umin =0.2%
(2) 梁超筋限制
ρ≤ρmax
(4-3)
(3) 梁最小宽度
X2i-1≥200 i=1,2, ,m;
(4) 梁高度限制
400≤X2i≤800 i=1,2, ,m;
(5) 柱最大配筋率
Agi≤0.03X2j-1X2j j=1,2, ,n;
(6) 柱最小配筋率
Agi≥0.06X2j-1X2j
(4-7)
(7) 柱最小截面尺寸
X2j-1,X2j≥350 j=1,2, ,n;
根据前面的分析，以框架结构造价最低的数学模型表示为：
Min C=∑m
(ChlbiX2i-1X2i+CgAgilbi)
i=1
i=1,2, ,m; (4-4) (4-5) (4-6) j=1,2, ,n; (4-8)
+∑(ChlcjX2j-1X2j+CgAgilcj) (4-9)
j=1n
S.t Vi(x)≤0 (i=1，2，… ，l) (4-10) 根据以上目标函数及约束条件，进过一定计算步骤可知：在满足设计规范要求的前提下，框架构件的截面高度取得越大，混凝土所占造价的比例也越大，虽然配筋减少使主筋造价降低，但总的造价趋高；反之，构件的截面高度取得越小，混凝土所占造价的比例也越小，虽然配筋增加使主筋造价上升，但总的造价趋低；当然，构件截面高度取得太小，致使配筋太多反而使造价上升；这其中有一个搭配最为合理、最为经济的方案，正是运用数学模型的优化方案。
2.1.2 价值工程
价值工程又称为价值分析，是以最低的项目周期成本，可靠地实现所研究对象的必要功能，从而提高对象价值的思想方法和管理技术[16]，在建筑工程中是指建筑的某项功能与实现这一功能所需的费用(成本)的比值，公式表达式为[17]：
V =F (4-11) C
式中：V —— 研究对象的价值；
F —— 研究对象的功能；
C —— 研究对象的成本，即寿命周期成本。
进行价值分析的目的是力求正确处理好功能与成本的关系，找出它们的最佳配置。其应用主要有以下几种途径[18]：
(1) 提高功能，降低成本；
(2) 功能不变，降低成本；
(3) 提高功能，成本不变；
(4) 功能略有下降，成本大幅降低；
(5) 功能大幅提高，成本略有上升。
价值工程在结构设计中有独特的优势，结构工程师应积极利用价值工程，在设计时合理地进价值分析。
2.1.3 运用设计软件
目前我国建筑业中, 如何正确运用设计软件进行建筑结构设计计算, 以满足新规
范的要求, 是每个设计人员都非常关注的问题。以SATWE软件为例，进行结构设计计算步骤的讨论，对一个典型工程而言，使用结构软件进行结构计算分整体参数计算、整体舍理性计算、构件优化计算和抗震性能验算四步较为科学[18]。
(1) 完成整体参数的正确设定。计算开始以前，设计人员首先要根据新规范的具体规定和软件手册对参数意义的描述，以及工程的实际情况，对软件初始参数和特殊构件进行正确设置。但有几个参数是关系到整体计算结果的，必须首先确定其合理取值，才能保证后续计算结果的正确性。这些参数包括振型组合数、最大地震力作用方向和结构基本周期等，在计算前很难估计，需要经过试算才能得到。计算的目的是将这些对全局有控制作用的整体参数先行计算出来，正确设置，否则其后的计算结果与实际差别很大。
(2) 要确定整体结构的合理性。整体结构的科学性和合理性是新规范特别强调内容。新规范用于控制结构整体性的主要指标主要有：周期比、位移比、刚度比、层间受剪承载力之比、刚重比、剪重比等[19]。其中，周期比是控制结构扭转效应的重要指标，它的目的是使抗侧力的构件的平面布置更有效更合理，使结构不至出现过的扭转；位移比（层间位移比）是控制结构平面不规则性的重要指标；刚度比层间和受剪承载力之比是控制结构竖向不规则的重要指标；刚重比是结构刚度与重力荷载之比；它是控制结构整体稳定性的重要因素，也是影响重力二阶效的主要参数[20]；剪重比是抗震设计中非常重要的参数。
(3) 对单构件作优化设计。前几步主要是对结构整体合理性的计算和调整，这一步则主要进行结构单个构件内力和配筋计算，包括梁，柱，剪力墙轴压比计算，构件截面优化设计等。
(4) 满足规范抗震措施的要求在施工图设计阶段，还必须满足规范规定的抗震措施要求。
4.2加强设计方案的选择
投资决策中的各项技术经济决策对项目的工程造价都有重大影响，有些甚至影响到项目的整个寿命过程[21]，特别是厂区、厂址的选择, 筹资方案的选择，工艺流程的确定，材料设备的选用，建设标准的确定，对工程造价的影响更大。概预算人员应参与主要方案的讨论,必要的时候与设计人员共同办公，密切合作，做好多方案的技术经济的分析比较，进行前馈控制，有效地影响设计，选出技术先进、经济合理的最优方案。
建筑设计方案对结构设计方案有很大的影响，会最终影响配筋的多少，从而影响工
程造价[22]。因此，结构设计人员应提前介入建筑设计方案的设计过程，建筑设计人员在满足建筑功能布局要求的前提下，尽量考虑到结构规范的各项限值，有效控制钢筋的用量，降低工程造价。此外，应尽可能保证建筑平面、立面的规则性，控制长宽比、高宽比、平面凹凸尺寸、楼板开洞面积，避免建筑立面刚度突变等，这些对降低用钢量、有效降低造价都有积极作用[23]。
五 设计阶段造价控制实例
5.1工程概况
绍兴世贸名流商务写字楼位于柯桥群贤路旁，建筑总面积28000m2，包括一层地下停车库，三层裙房及十九层办公主楼，其中裙房采用框架结构，十九层办公主楼采用框架—核心筒结构，标准层高3.5m，建筑总高度69.8m，底层平面图5-1。该工程的桩基安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类。
5.2案例分析
为了控制工程造价，降低投资成本，本着结构设计“安全可靠，经济合理”的原则，对本项目所采用的结构体系、基础形式及构件尺寸进行方案比选，优化设计，以取得较明显的经济效益。
5.1.1 控制结构刚度，轻结构自重
为了减轻结构自重，在核心筒剪力墙中增开了许多结构洞，结构洞以加气砼砌块填充，在核心筒内风道、管道井、电梯井四周较短墙体采用加气砼隔墙代替剪力墙。
楼盖：采用梁板结构，板厚100mm；
框架梁：跨度8.4m，采用扁宽梁，梁高550mm，在满足建筑净层高要求的前提下适当降低了层高；
核心筒剪力墙厚：心筒周围底部到顶层均为250mm； 框架柱尺寸：地下室部分 900mm×900mm 一～三层 800mm×800mm 四～十层 700mm×700mm 十一～十四层 600mm×600mm 十五～十九层 500mm×500mm
砼强度等级：剪力墙、框架柱由下自上分三段，分为C40、C35、C30，梁、楼板均为C30。
标准层重：12.5kN/m2 采用SETWE程序计算结果：
(1) 地震作用下
自振周期 Tx=1.645s Ty=2.037s Tt=1.549s 顶点位移 ∆x/H=1/4900 ∆y/H=1/3323 最大层间位移 δx/h=1/1618 δy/h=1/1541 (2) 风荷载作用下
顶点位移 ∆x/H=1/4980 ∆y/H=1/1861 最大层间位移 δx/h=1/4986 δy/h=1/820
通过设计软件的计算，选用了合理的结构刚度，减轻了结构自重。标准层结构平面布置图见图5-1。
图5-1 标准层结构平面布置
5.1.2 采用不同的桩型，充分利用桩基承载力
本工程因核心筒剪力墙处荷载较大，采用的预应力管桩在核心筒处桩数很多，平面系数可达6%～7%，超过规范不宜大于4%的规定。因此，高层部分结构采用大直径钻孔灌注桩，桩端持力层为中等风化泥质粉砂岩。因中等风化泥质粉砂岩单轴饱和抗压强度仅10Mpa，按常规设计，桩端进入持力层1D，通过估算得出单桩承载力特征值桩端承载力较低，故考虑加深直径较大(Φ1100以上)的钻孔桩的嵌岩深度来提高单桩承载力，使之与其桩身砼强度的承载力接近，使钻孔桩充分发挥桩身砼强度的作用，相同直径钻孔桩不同嵌岩深度将得到不同单桩承载力，见表5—1。
表5—1 不同嵌岩深度得到的不同单桩承载力
桩径
项目
（mm） Φ110
1
0 Φ110
2
0 Φ120
3
0 Φ120
4
0 Φ130
5
0 Φ130
6
0 Φ140
7
0 Φ140
8
C30
5000
75
11190
97
12300
C30
1400
70.4
9460
87
12300
C30
4000
74
10200
103
11000
C30
1300
70.3
9600
92
11000
C30
4000
73
9300
112
9500
C30
1200
70.2
7700
97
9500
C30
2000
71
7700
114
7800
C30
1100
70.1
6900
103
7800
砼强度等级
桩端进入持力层深度 （mm）
桩长 （m）
单桩承载力特征值（kN）
每立方米砼承载力（kN/m2）
桩身砼承载力 （kN）
考虑高层结构框架柱下如果采用多桩布置，桩承台厚度及平面尺寸均很大，承台处开挖深度一般将在2.5m～3m左右，所以决定采用柱下单桩布置，单桩承台厚度仅1200mm，比较Φ1000直径的二桩承台与Φ1400的单桩承台，砼方量就差8倍，因为桩承载力是由桩身砼强度控制的，所以桩基础方量基本相同，优化前后桩位平面布置比较见附录3。
考虑施工现场情况，裙房框架柱下桩基也采用钻孔灌注桩，同时将桩端持力层改为砂砾层。为减小柱下单桩直径，决定采用桩底压力注浆的方式来提高其单桩的承载力，考虑规范提供的参考值，其承载力约可提高30%以上。单层地下车库部分桩基需要考虑浮力的作用，经计算比较，中间柱下浮力一般为450 kN左右，决定采用Φ500(100)预应力管桩作为抗拔桩，抗拔桩承载力由土层的摩擦力及桩身砼产生的拉应力两项指标同时控制。经计算单桩抗拔承载力特征值为500kN，柱下均采用单根Φ500预应力管桩作为抗拔桩，抗拔桩采用预应力管桩代替钻孔灌注桩，这大大降低了工程造价。优化前后桩型及其技术参数见表5—2和表5—3。
表5—2 优化前桩型及其技术参数（总桩数250根）
桩型
单桩承
桩径
载力特征值
(kN)
Φ800
钻孔灌注桩
预应力管桩
PC-AB500(100)
抗拔桩有效桩长为40m
Φ900 Φ1000 Φ1100 Φ1200 Φ1300
4100 4900 5550 6250 7000 7700
桩数（根）
27 10 16 3 13 14
桩端进入持力层 中等风化泥质风砂岩作为持力层，桩端全截面入岩深度不小于1D（D为直径），桩长约73m
工程量(m) 990.73 464.41 917.35 208.12 1073.29 1356.52
3
造价（万元）
17.724 64.37 12.71 2.47 12.74 14.56
总价（万元）
168.61
450 167 1311.61 101.97
表5—2 优化后桩型及其技术参数（总桩数156根）
桩桩径
单桩竖
桩数
桩端进入工程量
造价
总价
型
向承载力特征值（kN）
Φ800
3890(2200) 4900(2200) 6050(2200) 7365 8750 9500 10295 11100 11190 1650 2450 3200 3600
8
中等风化泥质风砂岩作4 8 2 4 4 2 3 6 4 13 4
砂砾层不小于1.5m，有效桩长为49～51m
为持力层，桩端全截面入岩深度不小于1D（D为直径），有效桩长约70m～77m
558.80 166.25 360.79 390.23 210.41 339.43 84.82 76.97 287.16 100.53
6.63 1.97 3.87 4.19 2.26 3.64 1.76 1.38 5.14 1.80
98.60
230.91
3.20
295.56
5.29
（根）
持力层
(m)
3
（万元） （万元）
Φ900 2 93.52 1.30
Φ1000
钻孔灌注桩
Φ1100 Φ1200 Φ1250 Φ1300 Φ1350 Φ1400 Φ600 Φ700 Φ750 Φ800
预应力管桩
PC-AB500(100)
1000(480)
粉质粘土
92
层不小于1.5m，有效桩长40m
722.57
56.18
注：括号内数值为单桩竖向抗拔承载力特征值。
经过桩基的优选及其布置的优化，桩数大大减少了37.6%，桩基部分的造价也随
之减少了41.5%，为整个工程节约投资70余万元。 5.1.3 采用扁宽梁楼盖，减少基坑开挖深度
本工程裙房及主楼部分地下室按六级人防设计，楼盖承受核爆荷载，为尽量减小开挖深度，考虑设置扁宽梁，主梁截面取1000mm×650mm，次梁截面为600mm×550mm，跨度为8.4m，而普通框架梁高度一般取900～1000mm，可提供净空250mm～350mm。单层地下室部分顶板为绿化覆土地面，层高较其他部分地下室低600mm，因此采用900mm×600mm扁宽主梁，层高取3.4m，即可满足地下车库的净高要求，有效的减小了地下室的开挖深度。
5.1.4 合理利用地下室侧壁，减小基坑支护计算深度
常见工程的地下室侧壁下均设置一道基础梁来承担地下室底板反力，本工程中，考虑用侧壁作为一根深梁来承担地下室底板反力，这样不仅可以减少一道基础梁，同时可减小基坑支护计算深度约600mm～700mm，有效地降低了基坑支护的造价。
5.3结果分析
虽然本工程规模不是很大，但经过设计的优化后，造价减少了400多万，其中仅基础部分减少了300多万，由此可见，基础工程对于造价的影响是非常大的，所以设计时应做好地质勘察报告的交底工作，并根据报告选择合适的基础型式，合理控制基础的截面尺寸与埋深。由以上分析可知，优化后：(1) 所有计算结果均满足现行有关规范要求；(2) 已开挖基础利用率高，勿需重新布置基础；(3) 结构自重轻，节约材料；(4) 建筑使用空间扩大，经济效益明显。
六、结论
综上所述，在特定情况下，结构优化对工程造价的影响非常大，但结构设计优化绝不是用降低安全度来换取经济效益，而是考虑结构安全可靠、经济合理、施工便利以及工期的限制等诸多因素后，采取更为合理的结构体系和方案，使之更为可靠、经济。在结构设计过程中，由于基础部分的造价在整个工程投资过程当中占有相当大的比重，且桩基的类型、直径等诸多技术参数可供优选，所以，基础部分的设计优化十分重要，也很关键。
总之，通过优化设计来控制造价是一个综合性问题，不能片面强调节约投资，要正确处理技术与经济的对立统一是控制投资的关键环节。
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