房地产项目建筑结构成本优化

大量的统计数据和实践表明,前期策划和阶段(项目策划、方案、初步设计、)影响整个房地产项目投资在80%以上,而结构成本占到建安成本的40%~60%,同时结构成本还常常由于策划及设计管理的好坏出现非常大的波动,常常造成上千万元的造价差别;因此结构成本的管理就成为整个设计阶段成本管理的重中之重
对于一般的房地产项目来讲, 地面以上部分的钢筋含量一般在30-90千克/平米之间,地下部分的含钢量在130-300千克/平米之间;地上部分的混凝土用量在0.3-0.5立方/平米之间,地下部分的混凝土用量在0.9-1.4立方/平米之间,按照一般情况下地下室面积占总面积的22%左右的比例再加上基础的造价(一般在25-120元/平米)算下来,结构成本在560元/平米-1330元/平米之间,平均950元/平米,基本上占到整个建安成本的40%到60%,在房产项目的整个成本中所占比重很大,是一个关键成本
结构成本是房地产客户所最不关注的成本,因为普通的客户都关注房屋的建筑立面、平面户型、门窗、外装材料、小区的位置、、学区等等,但是很少有客户会对房屋的结构和基础等结构问题方面有专业的认识并进行深入的探究,所以这40%-60%的建安成本是房地产客户最关注不到的部分。
结构成本最不受客户关注是否意味着这一部分最不重要呢?事实恰恰相反,结构成本应该是整个设计阶段成本管理中的重中之重,因为结构成本往往因为规划和设计管理的好坏出现非常大的波动,例如不同规划及方案的基础选型往往造成上千万元的造价差别;不同的设计结果会导致建筑物每平米的含钢量相差几十公斤,一个十几万平米建筑面积的小区仅钢筋造价就可能相差几千万元(当然结构并不仅仅只是指钢筋一项)。
01
当前结构的困局
1. 三种认识
首先认为建筑方案一经确定,结构成本基本就确定了。其实建筑方案确定之后,结构方案仍然有一个优化设计的过程,这个过程,成本会相差30%;
其次是认为结构成本的降低必然会导致结构安全储备的下降。这种理解也有偏差,结构成本的降低是指积极化的设计,降低无效成本。
三是对于建筑这样的“百年大计”,一定要保证“安全”。这里的“安全”是指满足规范、结构合理,与其增加结构的安全储备,不如使结构成本显性化,如提高抗震等级,显示给业主,更有优势。
2. 一个现状
仅从经济指标上对结构成本进行控制。应该说事先控制和过程控制更重要。
3. 一种思路
非常重视和强调结构成本的控制,认为含钢量、含混凝土量越低,结构设计越优秀。这种思路有点走极端,如果设计中稍有一点纰漏,结构容易出问题,再者这么精确的设计需要时间和周期,应该把握一个度。 
02
结构成本控制的技术关键点
1. 层高对成本的影响及控制
 
1.1 控制层高的意义
可以减少结构成本、其他土建成本、设备及运营成本;经验值:层高每提高10cm,成本提高32-38元/㎡。
1.2 影响净高的因素
结构梁高及设备管道空间
1.3 如何降低层高
a) 控制结构梁高:设计院通常梁高的取法是1/8~1/12的跨度,建议作1/12~1/15的跨度;综合减少的成本因素后,由于梁截面减小后增大的含钢量是值得的;
b) 优化设备的管道空间:设计院通常不会综合考虑结构梁、空调、电、水管的走向,由此造成空间利用率较低;建议要求设计院做每一层的综合管线图,优化设计后可以减小净高约200mm,由于其已经超过了设计院的设计深度,所以要在设计院做前与其协商好。 

2. 结构超限对成本的影响及控制
由于结构超限,设计时势必会对结构主体采取加强措施,由此造成结构成本的增加及设计周期的加长;此时应该通过超限后的投入产出比来权衡和控制结构超限;一旦确定方案,结构超限不可避免后,要做好与设计院及审图公司等职能部门的工作,以便后续工作的顺利进行
 
3. 建筑高宽比超限对成本的影响
高宽比现规范已不作为超限审查。高宽比过大,建筑物在风荷载和地震荷载的作用下会发生倾覆力矩,建筑高宽比愈大,建筑物抗倾覆力矩的能力就愈差。高宽比超限一定会增加成本,包括结构成本和建筑成本。高宽比超限增加的结构成本,受那几个因素影响?高宽比超限的程度,建筑物的风荷载,建筑的地震力。建筑成本也会增加,表面积与体积的比值对成本的影响大。
高层规范规定:在6度及7度抗震设防区,剪力墙结构及框架核心筒结构的高宽比不宜大于6,框剪结构的高宽比不宜大于5;首先需要明确的是,建筑高宽比超限不属于抗震超限的审查范围,即高宽比超限是可以的,但是必须采取适当结构措施,因为高宽比越大,主体结构抗倾覆力矩也越大,由此便会增加结构的成本,而建筑成本也会增加,因为同等面积情况下,高宽比越大的外墙长度越长。
对于不同地区,高宽比超限增加的成本也不同,主要的影响因素有:超限程度、风荷载、地震力。案例一:深圳某高层住宅,7度抗震,基本风压0.75,地面粗糙度B类,高度99.8米,进深12.2米,高宽比8.2,该项目增加结构成本约67元/m2;案例二:无锡某高层住宅,6度抗震,基本风压0.45,地面粗糙度C类,高度99.9米,进深12.5米,高宽比8.0,该项目增加结构成本约17元/m2。

4. 公共大地下室面积的利用率
设计院在地下室设计(方案阶段)的习惯做法是尽可能多的把面积划进来,从理论上没什么问题,但往往这样做出来的地下室有很多无效的面积,既不能做车位又不能做设备用房,反而增加了成本,这就要求我们在做方案的时候就要对地下室布置作合理的优化
 
5. 梁的布置及配筋方式对成本的影响及控制
5.1 大柱网下如何布置梁(平行、十字、井字)最经济?对于标准层等承受荷载较小的柱网优先考虑平行、十字梁;对于地下室顶板等承受荷载较大的柱网应选用井字梁;正常楼层,8.5米X8.5 米柱网下,十字梁较井字梁便宜约16-22%。一定跨度范围内,梁的布置越少越好。
5.2 一些短墙上的小梁(如厨房、卫生间等)基本不需要布置:对于普通的小跨度楼板其本身足以支撑短墙,不需要加大板配筋,同时梁少,成本低,空间也好;
5.3 梁的配筋方式
a)  住宅标准层梁宽常为200mm或250mm,此时梁顶钢筋宜采用小直径钢筋;
b)  对于承受荷载不是特别大的主次梁,其相交处不需布置吊筋; 
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6. 剪力墙的布置及厚度对成本的影响及控制
6.1 如何优化剪力墙的布置
为防止结构抗震扭转,应在建筑物两端和周边重点布置;建筑物的内部和中间位置减少布置;另外还要比较:结构的计算位移是否与规范的最低要求相差不远— 清除不必要的结构成本。
6.2 如何优化剪力墙的数量
以位移指标来控制:纯剪结构的层间位移比为1/1000,设计院设计时要尽可能的接近这一数值;如果计算结果相差太多(如1/2000),说明剪力墙数量太多,应适当减少;(刚度太大)
6.3 如何优化剪力墙的长度
以长宽比来控制:一般的剪力墙长宽比宜取8,即200mm厚剪力墙,墙肢长度为1650~1700mm;
剪力墙最优化长度为宽度的8倍+100,翼墙设计一般取墙厚的3倍。对一字形剪力墙8倍墙厚,T、L形等一个方向大于墙肢的3倍另一个方向大于墙肢的5倍即为一般剪力墙。但当翼墙长小于600cm时应关注其计算结果。剪力墙、柱混凝土标号按轴压比控制,使其尽量接近轴压比规定的上限,同时又使绝大部分竖向构件为构造配筋。
 
6.4 如何控制剪力墙的厚度 
高层建筑混凝土结构技术规程》 7.2.2 条:底部加强层剪力墙厚度不小于层高的1/16(一、二级抗震等级)或1/20(三、四级抗震等级);但底部商业、底层假复式住宅或层高较高,按此规定,墙厚必须增加较多,同时变成短肢剪力墙,配筋进一步大幅增加;设计院大多如此设计,但是高规附录D中说明:对于超限的墙体经过验算通过的可以减小墙厚,由此一来,墙厚变小,成本大大降低;
经过《高规》附录专门的公式验算,大部分墙厚不需比标准层加厚或加厚一点即可满足稳定要求,节省本层造价约 15% 
 
7. 楼板厚度对成本的影响
 
7.1 20mm厚楼板自重占标准层总荷载约3.3%,厚度增加,荷载加大,梁、墙、基础均会加大,增加成本;
7.2 对于标准层楼板来讲,由于配筋均按最小配筋率来控制,所以楼板厚度增加反而配筋增大了;
7.3 楼板厚度增大对抗震也有不利影响;
7.4  实际工程中楼板厚度的建议:
a)  普通3米以内跨度的楼板可取80~100mm;
b)  普通3~4米跨度的楼板可取100mm;
c)  客厅处的异型大板可取120~150mm;
d)  普通屋面板可取120mm;
e)  管线密集处可取120mm;
f)  嵌固端地下室顶板可取180mm;非嵌固端地下室顶板可取150mm;
 
8. 设计荷载的取值
 
8.1 对于有覆土的地下室顶板活荷载:消防通道取20kN/m2,其余取4 kN/ m2,可以不考虑施工堆载;
8.2 地下室外墙荷载取值应打折(土的固结作用);
8.3 内墙荷载:对于可能采用的轻质材料要提前确定,以防止设计院预留量过大;
8.4 对于有内隔墙的楼板:隔墙每延米重量的1/3加到楼面活荷载内即可

9. 风荷载取值对成本的影响
 
9.1 大多数高层建筑的计算周期和位移都是由风荷载起控制作用;而地面粗糙度类别对风荷载有很大影响,按影响程度从大到小共分四类:A类为海边,B类为城郊,C类为城内,D类为城中心高层密集区;相同高层项目的主体成本,A、B类相差约24%,B、C类相差约54%,C、D类相差约45%;在计算时要用发展的眼光关注取值的合理性,尽可能的取C或D类;
9.2 规范规定:高度大于60M的高层建筑,风荷载的取值按100年一遇考虑,比50年一遇的风荷载取值大很多,而高层住宅的结构合理使用年限为50年,所以在设计计算中,控制位移时风荷载按50年一遇考虑,内力部分配筋时风荷载按100年一遇考虑;

10. 结构程序计算时一些系数的取值
① 梁的弯矩放大系数取1.0;
② 梁的扭矩折减系数取0.4;
③ 梁柱重叠部分是否简化为刚域;
④ 混凝土容重取26~28;
⑤ 连梁刚度折减系数取0.6或0.7;
⑥ 墙、柱、基础计算是否考虑活荷载的折减;
⑦ 地下室外墙是否按压弯构件计算;
⑧ 荷载的取值是否有人为的放大;
 
11. 关于地质勘察报告内容的关注
① 关注基础选型及地基处理的建议,要有灵活度;
② 关注承载力的取值建议,尽量高;
③ 关注抗浮设计水位的标高,尽量低;有条件要提出最低设计水位

12. 钢筋材料的选择对成本的影响及建议
市场价格:I级钢约4300元/吨;Ⅱ级螺纹钢Φ14以下约4650,Φ14以上约4500;新Ⅲ级螺纹钢约4700;冷轧带肋钢筋约5000;
强度:Ⅲ级〉Ⅱ级〉I级;
最小配筋率:I级〉Ⅱ级〉Ⅲ级;(最小配筋率表)
综合价格因素,性价比:Ⅲ级〉Ⅱ级〉I级;
所以梁、柱、墙配筋均应优先考虑使用新Ⅲ级螺纹钢;对于板的钢筋,由于均为小直径钢筋,综合考虑应优先使用冷轧带肋钢筋,只有当使用冷轧带肋钢筋不满足承载力要求时采用Ⅲ级钢
 
13. 混凝土标号对成本的影响及建议
13.1 混凝土标号每增加一级,单价提高约5~8%;对柱及剪力墙轴压比的影响很明显,应优先使用高标号混凝土;对梁来说,标号高低对梁的承载力变化不大,应使用低标号混凝土;对板来说,虽然提高标号对承载力有提高,但标号提高后最小配筋率相应增大,楼板开裂的几率也增大,所以应使用低标号的混凝土;
13.2 目前设计市场中对混凝土标号确定有一种认识:墙柱与梁板标号相差在两级以内;关于这一条在旧版规范中有,新版规范中已经去掉了,所以当墙柱混凝土标号很高时,梁板混凝土标号可以不跟随墙柱变化;但是在施工中要采取严格措施:控制梁柱节点区为高标号,保证高低标号交界区的混凝土密实性;
13.3 实际工程中混凝土标号的选择建议:
a)  普通的结构梁板一般为C25;
b)  受力较大的梁板可采用C30,如地下室底板、顶板,楼板等;
c)  结构转换层梁板宜采用高标号,如当地施工质量有保障,可采用C50及以上标号;
d)  剪力墙、柱混凝土标号按轴压比控制,使其尽量接近规定上限,同时又要使绝大部分竖向构件为构造配筋; 
 
03
结构成本控制的思路和方法
结构成本控制必须贯穿整个设计和策划的全过程,包括前期论证及策划阶段的地质情况调查、规划阶段的初勘、方案阶段的结构介入、扩初阶段对结构方案的优化、施工图阶段给设计院灌输成本意识及施工图配合阶段变更、签证的管理。
1. 事前控制的几个要点
1.1 设计院的选择
应选择易于管理、态度重视,并且服务意识和市场口碑好的设计院,另外应视设计院当时的项目情况,要能抽出足够的人力。
1.2 专业负责人的选择
专业负责人应有2、3个以上的业绩、经验,市场反馈图纸质量好,负责意识、成本意识、服务意识强,在图纸修改配和、专业配合、现场配合方面做的好,且专业负责人对项目有影响力和控制力。
1.3 与设计院沟通并灌输工程成本控制的意识
与设计院的合作,甲方最担心的是风险,因此要加强设计前期的思想沟通和融合,特别要注意采取尊重平等的心态,进行质量标准的换位考虑,把甲方特别关注的关键点灌输给设计院。
同时为了调动设计院的积极性,可以采取双赢的办法,对于超限额的给予惩罚,对于低限额有奖励措施。
对于合作比较好的设计院,应该建立长期的战略合作伙伴关系,这样有利于总成本的降低,总效率的提升。
1.4 设计周期的合理取值
在北方,施工图设计的周期通常是多层30天,高层45天。对于一个项目来说,设计周期越短越好,因此要在保证质量、不增加成本的前提下,尽量缩短设计周期,这就需要在决策导向上予以保证,并合理利用工序的前置和搭接时间,积极推广标准化设计;另外,要想快,创新点就要尽量少。
1.5 设计费的合理取值
设计费在项目总成本中占的比例很小,但是设计对工程进度、质量的影响却很大。根据以往经验,设计费略高于当地的平均值、略高于设计院的心理预期,对于调动设计院的积极性,保证设计质量行之有效。
1.6 设计合同中设计公司应承担的风险
在设计合同中必须明确设计公司应承担的风险有:因设计错误导致的损失、因设计延误导致的损失、施工配合不到位导致的损失、设计结果超限额的惩罚。 
1.7 限额设计合同的引入和使用
限额设计可以有效的控制结构成本,意义重大。限额的内容应选择可以控制、容易离散的部分,如含钢量、混凝土含量。限额的数值应比当地平均值略低。另外限额应有一定的弹性范围,对于把握不了的特殊结构可以不限。
现在行业内大部分的企业都引入限额设计合同,即在合同中把结构的含钢量和混凝土量等指标进行定量的约定,并对此进行设计成果的考核,但是我们在具体的操作中不能这么简单生硬的引入一个限额,还要和设计合作单位做好相关沟通和交流工作,一般我们要有意识的在方案及扩初阶段,要求并引导设计院采用更优化、更合理的结构方案来降低工程的结构成本;在施工图设计阶段,要求并引导设计院在保持结构安全意识的同时,也保持有较强烈的结构成本控制意识,通过更精细化的设计来降低结构成本;结构成本的优化应以满足规范要求、保证结构安全和建筑产品的品质为前提,在设计管理中应避免“含钢量指标越低,结构设计就越优秀”的仅强调成本单一衡量指标的极端思想。
同时在和设计单位沟通的过程中要注意前期的主动沟通、采用尊重平等的心态去沟通、通过把房产企业的质量标准和设计单位内部的质量标准进行换位思考和寻求共同点的思路达到双赢的结局。 
1.8 甲方必须重视和提前输入的技术原则
事前控制还要注意对技术原则足够的重视并提前输入,这些技术原则有《结构设计统一技术措施》《结构设计指引》《结构设计总说明》《标准构造做法》等技术原则文件;对抗震等级的选择、对设计荷载的选择、对装修荷载的选择等荷载选取原则;以及对基础的技术方案进行多方案的比较等。
因为这些技术原则和方案都是纲领性的内容,整个施工图的设计都是按照这些原则为依据进行设计的,从这些技术原则上进行一些成本的控制会起到提纲挈领的效果.
2. 设计过程中必须控制的关键环节
① 结构体系的确定及主要平面布置图
② 基础的选型及设计图
③ 电算及计算系数的取值
④ 标准层的布置及截面配筋
⑤ 地下室的布置及样板配筋图
⑥ 结构转换层的布置及配筋层
在设计管理过程中要把握好以上这些关键环节,抓好各个环节中的技术重点,严格按照设计流程做好精细化设计,同时也要能够在关键技术环节上有所创新和突破,不要理所当然的采用习惯思维,要多问几个为什么,多做几个方案比较,跳出原有的思维模式从更高的层面去思考和解决问题,这样就能游刃有余的控制好这些关键环节,做好精细化设计。 
3. 施工图审查公司的选择及沟通
施工图审查公司的选择必须在易于沟通的前提下,对于规范的边界或争议、超限的判断、裂缝宽度、短肢墙体系的定义等,要尽早与施工图审查公司沟通达成共识,避免大的设计修改和返工。
4. 外部资源的引入
当需要对于项目的性价比进行判断时,要尽早引入外部资源,比如政府、人防、审图公司、学术权威、行业专家、专业咨询公司等,合作可以是顾问的方式。
5. 结构设计管理流程
 
1.1 灌输意识:向设计院灌输成本意识,沟通并提出成本要求。
1.2 事前控制:完成统一技术措施,并与设计院沟通、相互补充、达成一致。
1.3 过程控制(优化方案):设计院进行结构布置、计算,基础进行双方案比较,双方沟通、达成一致,结构布置基本确定;
1.4 样板配筋图:设计院完成样板配筋图,双方沟通、达成一致;
1.5 绘制施工图:设计院按双方确认的样板配筋图设计;同时报给审图公司进行审查;
1.6 正式施工图:设计院根据反馈意见,沟通、修改,最终出正式施工图纸
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THE END
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