建设工程设计阶段的成本规划与控制概论.pptx
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1、第五章第五章 建设工程设计阶段的成本建设工程设计阶段的成本规划规划(guhu)(guhu)与控制与控制 本章主要内容本章主要内容:第一节第一节 设计方案的比较选择设计方案的比较选择 第二节第二节 价值工程在设计方案比选优化中的应用价值工程在设计方案比选优化中的应用(yngyng)(yngyng)第三节第三节 限额设计限额设计 第四节第四节 设计概算与预算的编制与审查设计概算与预算的编制与审查第一页,共138页。设计阶段的成本控制的重要性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。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设计费一般只相当于建设工程全
2、寿命费用的1%1%以以下,但正是这不足下,但正是这不足1%1%的费用却基本决定了几乎全部的费用却基本决定了几乎全部的随后费用。的随后费用。提高投资控制效率,使控制工作提高投资控制效率,使控制工作(gngzu)(gngzu)更主动。更主动。便于技术与经济相结合。便于技术与经济相结合。第二页,共138页。设计阶段控制工程成本的措施主要有:(一)方案的成本估算(sun)、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设计阶段成本(chngbn)(chngbn)控制措施控制措施第三页,共138页。第一节第一节 设计方案的比较设计方案的比较(bj
3、io)(bjio)选择选择技术与经济相结合是控制工程成本最有效的手段!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,术与经济相分离是我国工程成本管理水平落后,工程项目超支现象工程项目超支现象(xinxing)(xinxing)严重的主要原因之严重的主要原因之一。一。第四页,共138页。【案例分析】【案例分析】1 1、工程概况、工程概况 该工程地下该工程地下1 1层为设备用房层为设备用房;地上地上1515层为住宅层为住宅(zhzhi)(zhzhi)。建筑高度。建筑高度47.90
4、m,47.90m,建筑面积建筑面积9986m29986m2。抗。抗震设防烈度为震设防烈度为6 6度,建筑抗震设防类别为丙类度,建筑抗震设防类别为丙类;基本基本风压为风压为Wo=0.60kN/m2,Wo=0.60kN/m2,地面粗糙度为地面粗糙度为B B类类;建筑物场建筑物场地土类别为地土类别为类。类。第五页,共138页。2 2、结构选型及分析、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由于该工程高度已超过钢筋混凝土框架的适用高度,并且并且钢筋混凝土框架结构在中高层建筑结构中应用钢筋混凝土框架结构在中高层建筑结构中应用(yngyng)(yngyng)较较少少,所以本工程仅对钢框
5、架所以本工程仅对钢框架-混凝土剪力墙和钢筋混凝土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。经过对比发现剪力墙两种结构体系进行分析比较。经过对比发现,本工程本工程两种结构的设计均满足现行规范要求。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钢结构相对于钢筋混凝土结构,梁柱截面大大减小梁柱截面大大减小,总重总重量减轻量减轻15.6%15.6%。第六页,共138页。3 3、经济性分析、经济性分析(1 1)由于钢材的轻质高强)由于钢材的轻质高强,结构自重大大减轻结构自重大大减轻,基础的费用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明显下降。钢结
6、构的基础费用在总造价中所占比例由混凝土结构的土结构的9.7%9.7%下降到下降到7.5%,7.5%,下降了下降了2.2%,2.2%,这充分说明了钢结这充分说明了钢结构在减少基础费用方面的优势。构在减少基础费用方面的优势。(2 2)由于钢结构体系的施工工期短)由于钢结构体系的施工工期短,施工管理、设备租赁以施工管理、设备租赁以及贷款利息等其他方面的费用相对较低及贷款利息等其他方面的费用相对较低,是钢结构体系所是钢结构体系所特有的一大优势。特有的一大优势。(3 3)钢结构住宅主体结构部分的造价占总造价的)钢结构住宅主体结构部分的造价占总造价的55.8%,55.8%,钢钢筋筋(gngjn)(gngj
7、n)混凝土住宅主体结构部分的造价占总造价的混凝土住宅主体结构部分的造价占总造价的50.9%,50.9%,钢结构体系主体费用高钢结构体系主体费用高,主要原因:主要原因:由于钢结构体系的用钢量大、加工费高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、除锈和防火的费用钢结构特有的防腐、除锈和防火的费用;围护结构的造价高围护结构的造价高,这是由于目前新型的轻质墙品种少这是由于目前新型的轻质墙品种少,选择选择面窄面窄,价格大大高于传统墙体价格造成的。价格大大高于传统墙体价格造成的。第七页,共138页。4 4、综合经济效益分
8、析、综合经济效益分析(1 1)钢框架钢框架-剪力墙结构相对于钢筋混凝土结构剪力墙结构相对于钢筋混凝土结构,柱截面较小柱截面较小,并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的9.15%9.15%下降到下降到5.86%,5.86%,即钢结构住宅户内有效使用面积可以比混凝即钢结构住宅户内有效使用面积可以比混凝土结构提高土结构提高3.29%3.29%。(2 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)由于钢结构及配套技术相应部件的绝大部分易于定型化、标准化化,一般一般(ybn)(ybn)在工厂加工在工厂加工,现
9、场安装现场安装,施工工期很快。钢结构的施工工期很快。钢结构的工期一般工期一般(ybn)(ybn)可以比混凝土结构节省约可以比混凝土结构节省约1/2-1/31/2-1/3左右左右,这大大降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,其综合效益其综合效益是非常可观的。是非常可观的。(3 3)非直观效益)非直观效益 钢结构住宅施工中由于湿作业的减少钢结构住宅施工中由于湿作业的减少,减轻了诸如扬尘、排放减轻了诸如扬尘、排放废水、噪声等对环境的污染废水、噪声等对环境的污染;新型墙体材料的保温节能新型墙体材料的保温节能,减少了建减少了建筑使用过程中
10、对能源的消耗筑使用过程中对能源的消耗;钢材的可循环再利用钢材的可循环再利用,符合可持续发符合可持续发展的战略要求展的战略要求,这些都不是能简单地用金钱来衡量的。这些都不是能简单地用金钱来衡量的。第八页,共138页。5 5、结构特点比较、结构特点比较钢筋钢筋(gngjn)(gngjn)混凝土结构体系: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,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。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,施缺点:自重较大,构件占据面积大
11、,抗裂性能差,延性差,施工速度慢。工速度慢。钢结构体系: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。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。和其他条件下,可能发生脆性断裂,设计施工技术较复杂。第九页,共138页。一、设计方案的结构选型一、设计方案的结构选型1 1、建筑结构选型的重要性、建筑结构选
12、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。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一个不合理的结构型式将会导致(dozh)(dozh)不合理的结不合理的结构设计。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。全、耐久带来缺陷,或是显著提高成本。第十页,共138页。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(yoqi)满
13、足建筑造型艺术的要求(yoqi)适应未来发展与灵活改造的需要第十一页,共138页。2)从结构设计的角度 符合现行有关规范 满足力学功能(gngnng)要求。第十二页,共138页。3)从建筑施工的角度有利于建筑工业化 有利于施工操作(cozu)有利于控制质量有利于缩短工期 有利于降低成本 第十三页,共138页。4)从建筑设备(shbi)的角度便于设备(shbi)的安装与检修 便于管道、线路的布设与穿越 保证设备(shbi)的正常运行第十四页,共138页。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(jigu)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(j
14、igu)体系的应用有利于充分发挥各自材料之长处 第十五页,共138页。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(zzhng)单位面积的材料用量 单位面积的工程造价 单位面积的用工量第十六页,共138页。多层建筑结构多层建筑结构(jigu)(jigu)体系体系 在低层和多层楼房中,结构在低层和多层楼房中,结构(jigu)(jigu)类型的选择上比类型的选择上比较灵活,制约条件较少。较灵活,制约条件较少。多层建筑的结构多层建筑的结构(jigu)(jigu)体系主要是混合结构体系主要是混合结构(jigu)(jigu)和框架结构和框架结构(jigu)(jigu),以及二者的组合结构,
15、以及二者的组合结构(jigu)(jigu)。多层建筑的结构多层建筑的结构(jigu)(jigu)体系的选择主要是考虑功能体系的选择主要是考虑功能的要求。通常砖混结构的要求。通常砖混结构(jigu)(jigu)在经济上较为有利,在经济上较为有利,但砖混结构但砖混结构(jigu)(jigu)的空间的灵活性上较弱。的空间的灵活性上较弱。第十七页,共138页。高层建筑结构体系高层建筑结构体系 对高层建筑而言,对其结构的基本要求主要是: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、抗弯和抗剪强度结构材料具有较高的抗压、抗弯和抗剪强度 侧移
16、成为侧移成为(chngwi)(chngwi)控制指标,要求具有足够的抗推刚控制指标,要求具有足够的抗推刚度度 结构具有足够的延性结构具有足够的延性 第十八页,共138页。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(xnggng)混凝土结构体系、钢管混凝土结构体系)第十九页,共138页。按照结构型式(xn sh)分为:框架结构 剪力墙结构 框架剪力墙结构 框架筒体结构 筒体结构第二十页,共138页。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,25层4.8m,1-5层为商业及餐
17、饮服务,21层为避难及设备(shbi)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。第二十一页,共138页。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(bzh)8根圆柱,以承受竖向荷载为主。第二十二页,共138页。原方案原方案(fng n)(fng n)平面图平面图第二十三页,共138页。原设计方案的主要构件(gujin)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25
18、001300mm变化为20001300mm;角部8根圆柱断面从1500mm变化为1300mm;主要框架梁尺寸450650mm,400700mm。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。第二十四页,共138页。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(bjio)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10001000mm的普通钢筋混凝土柱,框架梁尺寸不变。第二十五页,共138页。改进改进(gijn)(gijn)方案平面图方案平面图
19、第二十六页,共138页。可见,计算结果也满足规范要求(yoqi),而且从抗侧移角度看仍有潜力可挖。第二十七页,共138页。功能分析:改进方案类似于筒中筒结构(jigu)(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(jigu)面积(减小):底层柱:1mlm30=30m2,比原方案减小10.13m2;顶层柱:0.80.83019.2m2,比原方案减小 12.21m2。第二十八页,共138页。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,
20、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(cilio)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。第二十九页,共138页。由于(yuy)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:1540m325kNm338500kN。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。第三十页,共138页。二、二、设计设计(shj)(shj)参数(方案)与经济性的关系参数(方案)与经济性的关系1 1、影响用地经济性的主要设计参数
21、、影响用地经济性的主要设计参数 (1 1)层数)层数 在建筑面积在建筑面积(jin zh min j)(jin zh min j)相同的情况下,增相同的情况下,增加建筑物层数,一般有利于节约用地。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、通风所需要的间距当然,层数增加,日照、采光、通风所需要的间距也要增大。也要增大。第三十一页,共138页。层数对用地的影响层数对用地的影响(yngxing)(yngxing)第三十二页,共138页。(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(jing
22、d)层高对节约用地的影响有时比单纯增加层数更为显著。第三十三页,共138页。层高对用地的影响层高对用地的影响(yngxing)(yngxing)第三十四页,共138页。(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(rgu)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。第三十五页,共138页。剖面形式对用地的影响剖面形式对用地的影响(yngxing)(yngxing)第三十六页,共138页。(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
23、高度和基底面积均相同,若进深加大,就可使长度(chngd)缩短,则当间距系数不变时用地面积显著减少。第三十七页,共138页。进深进深(jn shn)(jn shn)对用地的影响对用地的影响第三十八页,共138页。(5)间距(jin j)在保证建筑功能、环境质量的前提下,降低间距(jin j),能提高容积率,节约用地。下图体现了间距(jin j)系数对用地的影响。第三十九页,共138页。间距系数间距系数(xsh)(xsh)对用地的影响对用地的影响第四十页,共138页。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
24、度,会有利于缩小间距(jin j)系数。如图所示。第四十一页,共138页。南偏东南偏东1616度,交错度,交错(jiocu)(jiocu)行列布置行列布置第四十二页,共138页。背背/向阳坡日照间距关系向阳坡日照间距关系(gun x)(gun x)坡地在坡地修建时可利用向阳坡缩小间距(jin j)系数。第四十三页,共138页。前后排房屋前后排房屋(fngw)(fngw)错列排置错列排置排列此外,前后排房屋错列排置,可减少遮挡(zhdng),适当压缩间距。第四十四页,共138页。2 2、设计参数(方案、设计参数(方案(fng n)(fng n))对建安成本的影响)对建安成本的影响 建筑物成本受到
25、各种因素(参数)的影响,需充分认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。可行、经济上合理的设计参数。第四十五页,共138页。(1 1)平面形状)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。这些影响是多方面的。一般地说,建筑平面形状越简单,它的单位一般地说,建筑平面形状越简单,它的单位(dnwi)(dnwi)造价就越低,当一座建筑物的平面又长造价就越低,当一座建筑物的平面又长又窄,或者它的外形做得复杂而
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