建筑結構工程設計對工程造價的影響分析

張坤

（甘肅泓文建筑設計有限責任公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

工程造價是指建筑工程在設計、施工過程中所需的成本、資金，具有涉及范圍廣、精細度高等特點。建筑工程開展工程造價不僅可以確保工程投資精準型，還能保證建筑工程的經濟效益、社會效益。近年來，伴隨建筑工程數量持續增多，建筑結構工程設計同工程造價之間的聯系愈發密切。基于此，本文應用具體工程案例分析建筑結構工程設計對工程造價的影響。

1 建筑工程結構設計對工程造價的影響因素

建筑工程結構設計可分為基礎設計、主體結構設計，由于文章篇幅有限，本文主要針對建筑工程主體結構設計對工程造價的影響展開分析，具體影響因素如下：

1.1 主體結構立面形狀

主體結構立面形狀是指立面形狀是否存在向內收縮、向外挑、豎向剛度是否存在急變。如：若立面為規則、均勻形狀，其工程造價顯著低于不規則、不均勻立面。同理，若立面形狀并不存在向內收縮、向外挑、豎向剛度并不存在急變，則此立面布局較為均勻，工程所需材料較少，材料成本、造價成本較低，反之則較高。

1.2 平面形狀布局

通常來說，越規則的建筑平面、變形較少的建筑平面，其所需的建筑單位面積造價更低，反之則更高。建筑平面是否規則可影響多個建筑造價要素。一方面，建筑平面是否規則可影響建筑材料用量；另一方面，建筑平面是否規則可衡量建筑結構抗震性能。依據國內外相關研究結果顯示，越不規則、越不均勻的建筑平面，總體所需的建筑造價越高。

1.3 平面尺寸

平面尺寸是指建筑平面的長度、寬度尺寸。過長的平面尺寸就需要建筑單位充分考慮混凝土拉伸力、溫度應力等因素，需要施以更為先進的施工技術。同時，過長的平面尺寸需要建筑單位增加伸縮縫施工處理方案，此種施工處理方案的增加不僅會加大建筑單位的人力建設成本，同時也會消耗大量單位面積材料，進而增大工程造價。

1.4 柱網布局與柱網尺寸

柱網是指建筑所用柱子形成的網格，柱網布局主要是指柱子間的橫向、縱向間距，其可確定相鄰兩個柱子間距。柱網布局對建筑梁板結構布局等具有重大影響。當建筑載荷恒定時，柱網布局越大所需的建筑材料就越多，反之，柱網布局越小所需的建筑材料就越少。事實上，合理的柱網布局、柱網尺寸可大幅節省建筑工程用料，進而達到節約建筑造價的最終目的[1]。

1.5 轉換結構形式

轉換結構是指在建筑物的底層，如果高層的垂直構件（剪力墻、框架柱）無法直接貫穿地面，則需要在建筑物的底層布置轉換結構，從而構成轉換層。在實際應用中，轉換層結構包括：梁式轉換結構、厚板轉換結構、桁架轉換結構等。相關研究表明，轉換層工程造價占總工程造價較大比重，不同轉換層的經濟、力學性能存在顯著差異。同時，不同轉換層對于工程造價的影響程度不盡相同，為此合理應用轉換層形式對降低工程造價具有重要意義[2]。

1.6 材料選用

混凝土鋼筋型號、種類等均會影響建筑工程造價，同時建筑工程中的梁、板、柱等基礎材料同樣會影響建筑工程造價。例如：圓鋼管、方鋼管輪結構組合的工程造價較普通混凝土結構造價低。

2 建筑工程結構設計對工程造價的影響實例分析

基于上述影響因素，本文以不規則主體結構設計為例，探究其對工程造價的實際影響，具體如下：

2.1 工程概述

A 建筑工程為商業住宅樓，總層數為16 層，一層為商業用層，高3.8m，二層及以上為住宅層，高2.9m，總建筑面積為14320m2。此工程柱和剪力墻結構使用C30混凝土，梁、板使用C25混凝土；框架和剪力墻結構使用HRB400級鋼筋。

2.2 主體結構布置方案

原建筑主體結構在設計中存在一定問題，一是中部區域因樓面間距分布不均勻，造成垂直區域內各單元未形成足夠的橫向受力；二是平坦度的不均勻度比較高，例如：起伏不平；三是由于四角的拐角窗和室內立柱不能向外突出，造成了主要建筑必須通過增設兩個剪力墻來提高其剛性。

基于上述問題，針對原建筑結構圖加以調整，得出調整后的建筑結構設計圖。調整后的建筑結構圖針對原始方案中北轉角窗展開調整，將其改為凸窗，并對南轉角窗面積展開調整，此種結構形式可減少剪力墻應用，進而降低工程造價[3]。

2.3 比較分析結果

基于上述建筑結構設計方案，利用計算機分析兩種方案特點，得出對比結果：

2.3.1 扭轉位移比、最大層間位移角

在工況X、Y 向地震下，原始建筑結構設計方案的扭轉位移比為1.1、1.15，最大層位移角為1/1627、1/1597。調整后建筑結構設計方案的扭轉位移比為1.11、1.18，最大層位移角為1/1326、1/1388。根據該項結果可知，后者較前者扭轉位移比、最大層間位移角低。

2.3.2 地震作用下結構底部地震剪力

在相同工況下，原始建筑結構設計方案在X 方向下的減重比、彎矩、總剪力為2.55%、1640kN、35120kN.m，在Y 方向下的2.45%、1575kN、33125kN.m。調整后建筑結構設計方案在X 方向下的減重比、彎矩、總剪力為2.38%、1487kN、30976kN.m，在Y 方向下的2.47%、1543kN、32598kN.m。根據該項結果可知，后者較前者減重比、彎矩、總剪力低。

2.3.3 工程造價對比

從上述對比結果可知，調整后的建筑結構設計較原始建筑結構設計更為合理，整體造價及材料用量更低，詳見表1。

表1 兩種方案工程材料用量

假設混凝土單價為349 元/m3，鋼筋為4800 元/噸。計算工程造價，原方案主體結構工程造價為258萬元，調整后方案的工程造價為231萬元。與原始方案相比，調整后的方案可節省27萬元，有效降低了該建筑工程的工程造價，提升該建筑工程經濟效益。由此可見，建筑結構工程設計方案會對建筑工程造價產生重大影響。

3 結論

建筑結構工程設計與建筑工程造價關系密切，建筑結構工程中的主體結構立面形狀、平面形狀布局、平面尺寸、柱網布局與柱網尺寸、轉換結構形式、材料選用等均會影響工程造價。本文結合具體工程案例，發現建筑結構設計中剪力墻設計、材料用量設計等均會影響工程造價，相關工程單位需選擇合理的建筑結構設計方案，以此來降低工程造價，提升工程整體經濟效益。