限额设计在钢结构工程设计中的作用

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【摘 要】钢结构以它独特的优点被大量地运用到住宅、高层、超高层等建筑中,但随着市场经济的发展,建筑的设计也与经济挂钩.控制工程造价,充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势,工程设计阶段是关键阶段.本文阐述了钢结构工程的优点、设计对费用的影响,及限额设计在钢结构工程的作用,并探讨了限额设计在钢结构工程的具体指导措施.

【关 键 词 】钢结构；限额设计；造价管理

钢结构工程由于其优越性,在目前结构工程的设计中处于主导地位,且钢结构工程的经济性能一直是大家最为关注的一个问题.如何控制工程造价,充分发挥钢结构在建筑技术经济上的综合优势,设计阶段具有至关重要的作用.众所周知,前期的投资决策和设计阶段是工程造价控制的关键,而这其中的关键就在于工程设计.据报道,所占1%的设计费对工程造价的影响度要占75%以上.所以设计环节对整个工程建设的效益是至关重要的.

随着市场竞争体制的建立与完善,工程设计行业竞争也日趋激烈,越来越多的建设单位或业主对拟建工程提出限额设计的要求.限额设计就是按照批准的可行性研究报告及投资估算控制初步设计,按照总概算控制技术设计和施工图设计,同时各专业在保证达到使用功能的前提下,按分配的投资限额控制设计,严格控制不合理变更,保证投资额不被突破.设计单位在不超出投资规模的前提下,完成对工程项目的设计任务.

在目前社会阶段,钢结构功能应用越来越多的情况下,如何能在考虑经济原则的前提下,将设计更优化,是设计者所追求的.本文就钢结构的特点、项目特点、及解决措施做一探讨.

1.钢结构建筑相比传统建筑结构的优越性

无论是结构性能、使用功能及经济效益上,钢结构都有一定优越性.主要表现在以下方面：

（1）钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说比较高,钢结构构件结构断面小、自重轻.一般情况下,高层钢筋混凝土建筑物的自重在1.5~2.0t/m2左右,高层建筑钢结构自重大都在1.0t/m2以下,甚至有的办公室只有0.5~0.6t/m2.结构自重轻,可以减少运输和吊装费用,基础的负载也相应减少,可以降低基础造价,特别是在地质条件较差地区,其优点就更为突出.

（2）钢结构具有良好的延性,抗震性能好,尤其是在高烈度地震区,使用钢结构就更为有利.且对于建筑物,如自重减少,则相当于降低抗震设防烈度.

（3）结构平面密度（或称为结构占有面积）较小,换言之就是增加了使用面积.高层建筑钢结构的结构占有面积只是同类钢筋混凝土结构面积的28%.采用钢结构可以增加使用面积4%左右.

（4）施工速度快.采用钢结构可为施工提供较大的空间和较为宽敞的施工作业面.

（5）钢结构的质量容易保证.钢结构构件一般都在工厂里制造、加工,精度高.

（6）操作工序不繁杂.工地上,钢结构构件到位后,工人只需安装,用工省.减少了沙、石、水泥堆放场地,还减少了模板储运、现场构件预制及钢筋混凝土结构现浇时的湿作业,在闹市区或密集的居民区内,具有很大的优点.

（7）钢结构可以做成大跨度、大空间的设计,且其应用越来越有普遍性.

2.钢结构工程设计不合理对于资金造成的影响

钢结构设计对实施费用和进度均有明显的影响,比如焊制H钢主焊缝、柱子对接接点、端板厚度、厚薄板对接过渡处理、加强筋板的设置、对接焊缝错开量等,而钢结构设计的各种细节问题均影响着工程造价.比如：

（1）设计中对于焊制H型钢主焊缝的熔透性及焊缝大小的不同设计,对于费用的影响.钢结构建筑中屋架弦杆及腹杆、平台梁、柱间支撑等相当一部分是焊制H钢结构,焊制H钢梁翼板与腹板焊缝是不需要全部采用全熔透.根据《建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002》中第461款之第7条说明“焊接组合H形梁、柱的纵向连接角焊缝,当腹板厚度大于20mm时,宜采用全焊透或部分焊透对接组合焊缝[1].笔者查阅《美国钢结构设计手册》其对焊制H钢的主焊缝要求其实是不高的,轻钢焊接H钢主焊缝采用埋弧自动焊只要求单面焊接,反面以间距200mm、300mm的气体保护焊间断焊接即可.可见设计中将焊制H型钢不加区分的全部使用全熔透是不合适的.

（2）对接拼接接头形式的连接板及高强螺栓数量设计对于造价的影响

如果钢结构设计中,不同的设计理念,对接接头的要求不同,则相应的应用连接钢板及螺栓的使用量就会不同,相应的造价就会不同.

（3加肋板的设置数量的设计对造价的影响.比如,在一些设计者的理念中,很大的牛腿处也不需设置加肋板,但有的设计者的理念,不设加肋板的情况则异常少见.在柱腹板相对于牛腿上下翼缘的部位基本都设置了加肋板,以求能把牛腿翼缘的应力传递到柱子上.但也不能过度的追求局部稳定密排加肋,造成费用的增加.

3.限额设计

价值工程,是通过各相关领域的协作,对所研究对象的功能与费用进行系统分析,不断创新,使之以最低的总成本,可靠地实现产品的必要功能,从而提高产品价值的科学的技术经济方法.而其中最重要的就是限额设计.

限额设计就是在满足各功能需求的前提下,设计的建筑物不超过拟定的投资金额.具体地讲,限额设计就是按照批准的可行性研究报告或设计任务书的投资估算控制初步设计,按照批准的初步设计总概算控制施工图设计,同时各专业在保证达到使用功能的前提下,按分配的投资限额控制设计,严格控制不合理变更,保证总投资额不被突破.限额设计不仅要考虑如何节约投资,更要尊重科学,尊重实际,精心设计,确保所设计的项目具有节约性、科学性和时代性,使项目的功能和成本达到最佳配置,做到质优价廉,又好又省.

4.钢结构工程设计阶段的造价控制措施探讨

钢结构工程设计造价控制笔者认为有如下措施：

（1）设计在招标阶段择优选用设计单位和设计方案.好的设计单位要做好限额设计往往会成立一个高效的限额设计管理机构.可以由具有丰富设计经验的建筑师来承担设计单位的设计总负责人,全权负责限额设计.这样,可以使总负责人带领全体设计人员综合分析具体设计项目类型、功能要求等特点,并能借鉴以往类似项目的限额设计的成功经验.因为在建筑结构设计中,不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响.

（2）运用价值工程优化设计方案,将限额设计理念运用到设计方案中的具体措施.可以在设计中,要求设计单位在每个设计阶段按分项、分专业编制预算,如果超过限额,要分析原因,并采取措施予以核减.再者,可以要求设计单位的设计技术人员与工程造价人员紧密联系,对牵涉量大、特殊的方案或构造,均应实行先进行估价,再进行多方案比选,以得出最优方案.如在方案设计阶段,根据某专业的设计方案,测算出的投资资金超过控制目标值,设计总负责人就应让该专业设计负责人与造价工程师交流,对该专业进行多方案设计、测算、优化处理,力求选出既满足业主的功能需要,又满足限额设计要求的设计方案.必要的时候还可以对其他专业的限额做一调整,以求不突破总的投资限额.在初步设计阶段,要估算出钢结构的总用量,设计者需严格按照限额设计所分解的总投资额控制工程量,在保证使用功能的条件下进行初步设计.在施工图设计阶段,如施工图设计中有一些设计变更,也需采用前面的方法进行多方案设计,并及时同造价工程师进行多方案测算、比较,从而选出最经济实用、又不突破限额的方案.

5.结语

限额设计在钢结构工程造价控制中处于重要地位,推行限额设计,对钢结构工程设计实行控制,使工程造价从设计阶段就得到合理、科学、有效地控制,不仅能控制投资不超过概算,还能克服重技术、轻经济的观念,增强设计单位在市场经济环境下的竞争力.