结构成本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。 ★万科9步结构成本控制法★ 下面以万科成都城花为例简单分析万科在结构设计阶段如何进行成本控制。 针对万科成都城花项目二期含钢量及混凝土含量偏高的情况,万科在三、四期施工图设计的过程中尝试了以下9个措施,最终使结构设计趋于经济合理。
为了达到结构施工图设计成本控制的效果,保证结构施工图设计过程中的信息畅通,设计部、工程管理部、成本管理部共同成立结构施工图设计管理小组,负责结构施工图设计管理工作,并明确小组成员的职责及沟通方式。
选择结构设计经验丰富的设计单位,要求参加投标的设计单位针对公司提供的施工图设计资料分别提出如单位面积钢筋和混凝土含量等结构经济指标承诺。 依据中标单位的承诺,与中标单位签定结构设计补充协议,重点明确以下要求:
1.组织专门的设计工作组 设计单位应就本项目组织专门的设计工作组,指定双方认可的设计总负责人,并在合同签订前提供经双方确认的工作组成员名单及联系方式清单。未经万科认可,设计方不得在设计过程中任意变更设总及各专业负责人。如出现某专业设计不符万科的要求,甲方有权要求设计单位更换该专业负责人。 2.设计技术配合约定 保证项目建成效果能如实反映方案构思,在万科提交正式实施建筑方案图纸前,设计单位应提前介入,在万科提供之较为成型的方案图基础上进行施工图前期设计,主要工作内容为:
3.施工现场服务及设计变更约定 (1)施工期间双方应保持密切联系,万科应积极提供现场施工配合服务。各专业负责人应在现场配合要求提出后当日内到达现场,如本人不能到场须委派相关专业人员。 (2)施工配合费按月分摊至整个施工配合过程,按月结算并发放。结算办法为:a.按当月提出配合要求次数分摊当月每次配合费,未及时提供配合服务的情况按次扣减;b.当月未及时提供配合服务的次数超过当月应配合总数的1/3时,甲方将全部扣除当月的施工配合费。 (3)施工期间所有设计变更单均由万科发送。如因设计单位单方发送变更单而造成的后果由设计单位承担。 4.协议附件 协议包含三个附件,分别为成果及图纸深度要求、施工图设计指导书、工作进度要求。 5.工作建议与约定 与设计单位明确工作建议与约定,比如: (1)每次阶段性成果要以有比例图纸,邮件或传真形式同时发送万科。如遇合同中未涉及之干扰本项目设计工作的问题,设计单位应及早知会万科,对未及时知会而造成延误工期的后果,由设计单位承担;因万科原因延误,则工作进度顺延。 (2)成果制作约定:为保证图纸成果的规范性、并能达到当地政府报建要求、及万科对图纸的理解与后期图纸管理,约定如下事宜:
6.设计成果返工 设计单位的设计成果有不满足要求的情况时,该成果性质为“不满足甲方要求”,万科有权要求设计单位返工,由此引起的设计工期责任由设计单位承担;如不满足附件要求的设计在审图过程中未被发现而导致施工返工时,按“设计失误”处理。 7.保密约定 万科提供的与本项目有关的所有技术资料,设计单位及设计人员应无条件确保其资料不外泄,否则万科将保留追究其法律责任的权利。 8.赔偿约定 万科将“成都万科城市花园三期花园洋房项目”纳入与保险公司签定的“建设工程设计责任保险”的投保范围,并确保一切手续符合赔偿要求的相关规定。由于设计单位设计失误造成的工程损失,应依照该保险相关规定向保险公司索赔,并将赔偿金全额提交万科处理。
在设计合同执行过程中,公司必须严格按合同条款执行,做到奖惩分明,以提高设计单位在结构设计中对成本的重视。
由于建筑形式、结构体系对于最终的结构设计有着根本的影响,因此施工图设计管理小组应在初步实施方案提出后,对建筑方案进行讨论,在保证设计大效果的前提上考虑当地的规范、设计院的特长而确定。重点如下: 结构体系的选择,可根据建筑特点,确定砖混、框架、框剪、纯剪力墙或筒体的基本形式,其次在户内效果容许的情况下,选择异型柱或矩形柱。 屋面形式主要根据建筑外形要求确定,但如果容许,平屋顶比坡屋顶经济。 在规划中尽量减少地下室面积,且在规划需可的前提下,尽量采用半地下的形式,减少挡土墙的面积及底板顶板的厚度和含钢量。
对实施方案中的户型平面进行详细论证。在保证户型内各功能及空间效果的前提下,对柱网进行调整,使之经济合理。这一工作需要成本、设计反复讨论,才能取得好的效果。这一工作将直接影响到结构的经济性,是结构设计成本控制中最关键的一个环节。进行这项工作可遵循以下原则:
例如,同一洋房户型HB在成都城花三期与二期中的柱网布置比较,柱的数量减少了8根/户,而且柱网更加方正,柱距更为合理,基本未降低使用效果,局部甚至有所提高。含钢量由75KG/M2降到了50KG/M2,混凝土含量由0.49M3/M2降到了0.38M3/M2。
针对较复杂的地形,可在详勘及上部荷载计算出来后进行基础形式论证。基础论证要综合考虑地基处理及基础承台的总费用。如:一般来说,强夯地基较便宜,但由于承载力低,基础体积较大;预制桩稍贵,承载力稍高,基础承台体积减少;挖孔桩最贵,承载力却数倍于预制桩,基础承台体积有时能显著小于前两者。因此,需要根据地基承载力及上部荷载情况进行具体计算,才能得出最优化的方案。
在施工图设计过程中,施工图设计管理小组应及时从技术、经济角度对设计过程进行检查及协调,给设计院的设计负责人及设计人员以压力及激励。并了解其在设计中遇到的具体问题,帮助解决,建立良好的沟通气氛。 柱网确定后,对于柱的设计,特别是底层柱,混凝土等级和体积是此消彼长的关系。如果使用商品混凝土,相邻等级的每立方单价仅相差10元左右,不到5%;而强度差别往往在10%-20%,因此如柱混凝土截面积过大,则可用高等级的混凝土来替代,也可节约成本。 新III级钢及冷轧带肋钢筋比普通圆钢及螺纹钢价格高200-400元,仅提高15%左右,而强度超出,因此某些荷载较大的梁的设计可使用新III级钢,而跨度或荷载较大的板的设计可使用冷轧带肋钢筋。但应注意,由于梁板均有最小配筋率和构造配筋的要求,因此并不是所有的梁板都需要使用这两种钢筋,可在设计中具体计算后得到最佳方案。
为了顺利开展结构设计成本控制,土建成本人员要注重各专业知识的培训。不仅要有结构设计的基本常识,还应提高建筑方面的鉴赏力,要能够与设计部及设计院建筑师沟通。在沟通中注重技术和经济相结合,共同改进设计。切不可在建筑效果、结构安全、成本之间有所偏废,才能保证综合效益的提升。 ★龙湖结构成本控制18个关键点★
1.对整个设计的全过程进行管理 大量的统计数据和实践表明,前期策划和设计阶段(项目策划、方案设计、初步设计、施工图设计)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。 结构成本的控制必须是全过程的,但从不同设计阶段对结构成本控制贡献值来看(如下图),方案、扩初设计阶段的贡献值高达64%,需要重点关注。其中,方案阶段主要是对结构可行性及合理性判断,避免返工;扩初阶段主要关注结构方案的优化;施工图阶段进行精细化设计;施工配合阶段主要参与重大设计变更。 2.选择综合素质高的专业负责人 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,在图纸修改和专业配合、工地现场配合等方面做得好,且专业负责人对项目有影响力和控制力。
3.设计要求、成本控制意识的灌输 与设计方的合作最担心的是风险,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,把我们特别关注的关键点灌输给设计方,每项设计要求必须与设计方充分沟通,并达成共识。 4.设计过程中必须控制的关键节点
5.按照高度分界点控制建筑物高度 建筑物高度、风荷载大小、地震设防烈度对结构成本会有较大影响。当建筑物高度超过且接近分界点时,尽量通过优化层高、标准层面积、楼层数,使建筑物高度按照高度分界点控制。比如,60米是50年一遇/100年一遇基本风压的分界点;30米是框架结构抗震等级的分界点;60米是框架—剪力墙结构抗震等级的分界点;80米是剪力墙、框支剪力墙抗震等级的分界点;抗震等级每提高一级,内力放大系数、构造措施均提高一级。 6.建筑物高宽比超限的控制 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。例如深圳某项目为高层住宅,地震设防烈度7度,基本风压0.75kN/㎡,地面粗糙度C类,高度为99.8米,结构进深为13.0米,高宽比达7.6,比当地正常高宽比建筑,增加结构成本约45元/㎡。 7.三方面着手控制层高 (1)控制结构梁高:结构本深最经济的取法是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;层高控制关键部位:如公共走道、设备管线密集处等,建议采用宽扁梁、型钢梁;进行综合成本分析后,可考虑采用实心或空心无梁楼盖,无梁楼盖在车库顶板结构(楼板跨度、楼面荷载较大)中具有一定的经济优势,空心无梁楼盖在车库顶板覆土较厚(≥1.5m)或有消防车荷载时更有优势。 (2)控制设备管线空间:对于风管、电缆桥架、给排水、消防等管线密集处,采用综合管线图进行优化设计,往往可以节约200mm的高度;要求设计院对公共走道、地下室、大型商业进行综合管线图设计,建议由暖通空调专业设计人员完成,以优化设备管线所占的空间高度。 (3)结构梁高空间、设备管线空间的相互利用:结构主梁与主管线平行布置;与管线相交处采用变截面梁;管线穿结构梁处理,预留洞口尺寸一般控制在梁高的1/3以内;采用无梁楼盖,设备管线与柱帽(如设置)在同一高度空间。 8.以投入产出比来权衡和控制结构超限 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。 9.地下室布置合理优化 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。 10.钢筋材料:性价比Ⅲ级>Ⅱ级>I级 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。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。 11.基础设计控制 (1)提高桩基承载力利用率:桩基承载力利用率=墙、柱脚总反力标准组合值/桩基承载力特征值应控制在85%~95%。墙、柱脚总反力标准组合值若为地震作用效应组合,桩基承载力特征值应考虑提高系数1.25。 (2)优先选用承载力性价比较高的桩型:提供相同的桩基承载力,不同桩型的成本存在差异。 (3)基桩合理性:桩身强度、地基承载力(桩基端阻、侧阻或端阻+侧阻)应尽量接近桩基承载力特征值。
(4)灌注桩构造:鉴于桩身强度相对于桩承载力特征值富余较多、地基土质/基岩较好,纵向钢筋配筋率取0.2~0.25;桩顶箍筋加密区长度高度为1.5米。 (5)独立基础类型尽量不归并,以控制基础工程造价。比如1.5x1.5m的独立基础,归并为1.8x1.8m独立基础,造价约增加44%(未考虑基础高度、基础配筋率的增加)。 (6)一般情况基础进入持力层深度取200mm,当独立基础承担的弯矩、剪力较大时,应确定嵌岩深度,基础设计不应考虑弯矩、剪力对基底压力的影响。 (7)多用桩基,少用墩基:墩基的钢筋、砼用量较大,基础埋深大于2m应采用桩基。 12.地勘成本控制 地勘报告的关注点包括四方面:关注基础选型及地基处理的建议,要有灵活度;关注承载力的取值建议,尽量高;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。 (1)初勘的作用:初步了解地质情况,可通过周边项目、地勘单位初步了解场地地质情况;方案报建的需求。 (2)详勘钻孔深度的控制 a.一般情况:天然基础,基底以下3b(条形基础宽度)/1.5b(独立基础宽度)及5米;桩基础,桩底以下3倍桩径及5米。 b.复杂地质:根据地质复杂程度,适当增加孔深。如重庆春森彼岸,地处江边卸荷裂带,场地窄长,短方向高差近百米,地质情况复杂,详勘孔深有所增加。 (3)详勘钻孔数量的控制 a.一般情况:根据勘查等级,按照地质勘查规范点距、线距要求的上限布置孔位减少孔数。 b.复杂地质:根据地质复杂程度,适当增加孔数。如重庆春森彼岸地处江边卸荷裂带,场地窄长,短方向高差近百米,地质情况复杂,详勘布孔数量有所增加。 (5)地基承载力取值偏低的应对措施
13.剪力墙设计的控制 (1)剪力墙布置位置优化:为防止结构扭转,应在建筑物两端和周边重点布置,以尽量少的剪力墙数量保证结构抗震扭转指标满足要求。 (2)剪力墙布置数量:楼层层间位移尽量接近规范上限值控制 (3)最优剪力墙控制长度:8倍墙厚(轴压比控制除外),避免采用短肢剪力墙(5-8倍墙厚)。 (4)剪力墙厚度控制:高规规定,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、底层假复式住宅或架空层层高较高,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; (5)剪力墙配筋控制:剪力墙翼缘长度小于600mm时,应关注计算结果的可靠性;构造边缘构件竖向钢筋尽量采用φ12钢筋,如无法全部采用φ12,可考虑角部采用大直径钢筋,中间采用φ12。竖向钢筋采用φ12代替φ14 (焊接连接)含钢量稍微提高,但综合考虑焊接施工费用,造价反而降低16~33%,而且钢筋搭接比焊接更可靠。 14.柱设计的控制 (1)异型柱结构尽量少用,多用矩形柱。 (2)柱纵向钢筋配置:III级钢的应用,最小配筋率应减少0.1%,可节约钢筋造价的9~15%;加大角筋的直径:程序对X向及Y向的钢筋均有配筋面积要求,应尽量加大角筋的直径,以达到满足计算要求的前提下减少总配筋量。 (3)柱纵向钢筋配置:加大角筋的直径 15.梁设计的控制:短墙上的小梁基本不布置 (1)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; (2)梁支座顶面钢筋宜采用小直径钢筋,以减少跨中通长钢筋面积,减少支座钢筋锚固长度。例如支座计算配筋面积92c㎡,200x500mm梁顶配筋,均采用III级钢; (3)框架梁跨中顶面通长钢筋:严格按照规范构造要求配置,尽量采用直径φ12、φ14的小直径钢筋进行配置,不得简单拉通支座顶面钢筋造成浪费。 16.设计荷载的取值 (1)地下室顶板荷载标准值:消防车道尽量少布置在地下室顶板;消防车活动区域,取20kN/㎡,应考虑覆土厚度的扩散减小;无消防车活动区域,建议取4.0kN/㎡,不另行附加考虑施工临时荷载;尽量减少覆土厚度。 (2)砌体荷载标准值:砌体高度应扣除结构梁高。比如,3.0m层高,梁高500mm,板厚100mm,习惯算法一般是砌体高度取3000-100=2900mm,合理算法应是砌体高度取3000-500=2500mm,两种算法相差16%! (3)门窗洞口的荷载应区分输入:外墙砌体,2.0(200厚空心砖)+0.4(内抹灰)+0.8(外抹灰等)=3.2kN/㎡;铝合金门窗≤0.5kN/㎡;砌体荷载是铝合金门窗荷载的6倍左右。 (4)关注不同部位砌体的容重差异:应区分计算,不得简单取大值计算。 17.电算模型的控制 (1)模型输入 a.主要计算参数的取值:混凝土容重的取值:25~27.0kN/m3(框架结构取低值、剪力墙结构取高值);连梁刚度折减系数0.6~0.7;柱、墙活荷载是否折减(高层总荷载减少6~8%);传到基础的活荷载是否折减(高层总荷载减少6~8%)梁保护层厚度25mm(除非实际配筋直径大于25mm);梁柱重叠部分简化,异型柱结构负弯矩可减少15~20%;梁设计弯矩增大系数1.02。 b.模型结构布置应与施工图实际结构布置一致,确保模型的可靠性。 c.模型输入荷载值应与荷载规范、任务书的要求一致不得人为放大。 (2)模型输出 模型输出指标合理性判断:单位面积的总荷载标准值(DL+LL)是否合理?框架、框架—剪力墙结构约为12~14kN/㎡,剪力墙、筒体结构约为13~16kN/㎡;轴压比是否接近规范上限值,同时又使绝大部分墙、柱为构造配筋;楼层层间位移尽量接近规范上限值,不至于因结构刚度大造成结构成本增加;模型输出配筋信息是否合理?板、梁、墙、柱计算配筋面积有无超筋、普遍偏大或偏小。 18.配筋设计的控制:优化设计 精细化设计是施工图设计阶段控制成本的关键。基础、墙、梁、柱、板实际配筋设计满足结构模型计算结果和规范构造要求的前提下,尽量优化设计,确保结构的经济合理性。 (1)配筋设计:配筋富余度宜控制在计算结果和构造要求较大值的5%以内,不应超过10%。(结构转换层、结构超限加强措施区域可适当放松)。 (2)图纸归并:包括梁的归并、板的归并、墙柱的归并、独立基础的归并、桩基的归并,图纸归并越多,设计工作量越少。
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