鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中的造價控制實例分析

摘 要：在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，造價控制是業(yè)主需求的重要方面。工程投資是一個關(guān)鍵因素，直接影響著建筑結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計。為了實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化是必不可少的。建筑高度、柱距和跨度等參數(shù)都需要進行合理的優(yōu)化，以滿足業(yè)主需求并最大程度地降低建筑成本。在進行造價控制時，需要考慮這些參數(shù)對整體造價的影響。通過合理調(diào)整建筑高度、柱距和跨度等參數(shù)，可以有效降低鋼結(jié)構(gòu)廠房的建設(shè)成本。

關(guān)鍵詞：鋼架結(jié)構(gòu)；工業(yè)廠房；設(shè)計參數(shù)；造價

引言

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，造價控制是一個至關(guān)重要的方面。隨著建筑項目規(guī)模的不斷擴大和工程成本的不斷上升，有效地控制造價成為確保項目可行性和經(jīng)濟性的關(guān)鍵因素。因此，鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計需要綜合考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選用、施工工藝等多個因素，以最大程度地降低建設(shè)成本，提高項目的競爭力和可持續(xù)性。在本文中，我們將通過實例分析來揭示造價控制在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計中的重要性和應用方法。通過對數(shù)據(jù)的全面分析和綜合利用，我們將展示如何通過優(yōu)化設(shè)計過程來實現(xiàn)成本效益的最大化，以期為鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計和施工提供有價值的參考。

一、工程概況

工程A是一座位于F市機場附近的單層門式鋼架廠房，具有檐口高度13.1m，柱距8.5m，跨度32m，建筑面積624m2的特點。在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，造價控制是一個重要的考慮因素。通過綜合利用這些數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)有效的成本控制和優(yōu)化設(shè)計。單層門式鋼架結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案可以提供較大的建筑面積，滿足工程需求并最大化空間利用。

二、研究假設(shè)

本研究的假設(shè)是在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，通過合理控制建筑高度、柱距和跨度等參數(shù)，可以實現(xiàn)經(jīng)濟合理范圍內(nèi)的造價控制。根據(jù)實際情況分析，我們推測在H1廠房的設(shè)計中，單方造價的變化與建筑高度、柱距和跨度等因素密切相關(guān)。同時，我們假設(shè)H2大跨度和大柱距對造價的影響較大。因此，在優(yōu)化設(shè)計過程中，我們需要重點考慮這些因素對造價的影響程度（即H3）。通過對該研究假設(shè)進行深入分析，我們可以制定相應的優(yōu)化策略，以實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)廠房的經(jīng)濟合理性。

三、研究方案

（一）研究方案設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，造價控制是一個重要的考慮因素。為了實現(xiàn)這一目標，我們將采用以下研究方案設(shè)計（見表1）。首先，設(shè)計參數(shù)包括建筑高度、柱距和跨度，需要進行綜合考慮和優(yōu)化。在方案1～4中，我們將根據(jù)不同的建筑高度范圍（5～7）和柱距范圍（7～9），進行方案的劃分和比較。然后，通過在方案5～7中固定建筑高度和柱距，對跨度進行變化，以探索不同跨度對造價的影響。在方案7～9中，我們將固定跨度，調(diào)整建筑高度和柱距，以尋找經(jīng)濟效益最佳的設(shè)計方案。將5～9調(diào)整建筑面積為5400ｍ2，以統(tǒng)一設(shè)計范圍[1]。

（二）結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設(shè)計

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中的造價控制實例分析中，通過采用九個方案進行結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設(shè)計，可以實現(xiàn)成本的有效控制。首先，利用中國建筑研究院的專業(yè)知識和經(jīng)驗，結(jié)合PKPM-ST軟件進行結(jié)構(gòu)分析，以確定最佳的構(gòu)件設(shè)計方案。通過對結(jié)構(gòu)的分析，可以確定變化的高度以及合理的柱距，以最大程度地提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力。隨后，針對分析結(jié)果進行構(gòu)件重新設(shè)計，優(yōu)化構(gòu)件的尺寸設(shè)計值。通過合理的尺寸設(shè)計，可以降低材料的使用量，進一步降低造價。同時，構(gòu)件的設(shè)計和選擇要考慮到結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，確保結(jié)構(gòu)在長期使用中的穩(wěn)定性和可靠性[2]。

（三）計量和計價

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，造價控制是一個關(guān)鍵的方面。通過使用建筑工程算量規(guī)范、Ｆ市工程造價標準以及工程量測算方法，可以實現(xiàn)對工程造價的準確計量。廣聯(lián)達云計價軟件作為一種計價工具，能夠提供全面的工程計價服務，為項目的造價控制提供支持。在設(shè)計方案中，鋼結(jié)構(gòu)用量是一個重要的指標，通過準確測算鋼構(gòu)件的數(shù)量和重量，可以對鋼結(jié)構(gòu)廠房的造價進行評估。最終，通過對工程總造價的匯總分析，可以對鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中的造價進行全面的控制和評估。以上所有數(shù)據(jù)的計量和計價結(jié)果將為項目的決策提供重要參考，確保在設(shè)計過程中實現(xiàn)經(jīng)濟高效的目標，工程造價匯總見表2。

四、設(shè)計參數(shù)變化對鋼架結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房造價影響

（一）設(shè)計參數(shù)變化對鋼材用量的影響

在鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計過程中，設(shè)計參數(shù)的變化對鋼材用量的影響是一項重要的考量因素。對此進行深入的研究和分析，不僅可以為設(shè)計師提供更多的設(shè)計靈感，也可以幫助項目方進行更為精確的造價控制。首先，需要明確的是，設(shè)計參數(shù)中的高度、柱距和跨度是直接影響構(gòu)件單位面積用鋼量的三個重要因素。這三個因素對于鋼梁、鋼柱和檁條的需求量具有直接的影響。其次，柱網(wǎng)布設(shè)的方式也會影響到總單位面積用鋼量，因此在設(shè)計過程中需要對這些參數(shù)進行敏感分析，以確定最優(yōu)的設(shè)計方案。在各個設(shè)計方案中，可以觀察到總單位面積用鋼量逐漸增大的趨勢，而且這種增大的趨勢趨近于線性變化。這說明了鋼材用量的增加與設(shè)計參數(shù)的變化存在著直接的關(guān)系。其中，跨度在30m之內(nèi)時，總單位用鋼量的增加幅度較為明顯，而跨度從30m變?yōu)?2m時，總單位用鋼量的增加幅度則明顯減小，顯示出增加的幅度變得平緩。這可能是由于在設(shè)計過程中，鋼材的最優(yōu)使用已經(jīng)接近極限，所以增加的幅度變得平緩。另外，對于不同的設(shè)計方案，其總單位面積用鋼量也存在著顯著的差異（見表3）。例如，從方案4到方案5，總單位用鋼量有明顯的上升幅度，而從方案5到方案8，總單位用鋼量則明顯高于其他方案。這說明了在不同的設(shè)計方案中，設(shè)計參數(shù)的改變對于鋼材用量的影響是顯著的。因此，優(yōu)化設(shè)計過程中的造價控制，需要對這些設(shè)計參數(shù)進行精確的控制和調(diào)整。

總的來說，設(shè)計參數(shù)的變化對鋼材用量的影響是顯著的，這對于鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)化設(shè)計和造價控制具有重要的意義。通過對設(shè)計參數(shù)的敏感分析，可以找到最優(yōu)的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)鋼材的最優(yōu)使用，達到造價控制的目的。而這種敏感分析需要基于實際的設(shè)計數(shù)據(jù)，通過對各個設(shè)計參數(shù)的均值和極差的計算，才能得出準確的結(jié)果。

（二）設(shè)計參數(shù)變化對單方造價的影響

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，設(shè)計參數(shù)的變化對單方造價產(chǎn)生著重要影響。一方面，單位平方米造價（C1）與高度（H）呈正相關(guān)，表示為C1 ∝ H。換言之，隨著高度的增加，單位平方米造價也會增加。另一方面，單位立方米造價（C2）與高度（H）呈負相關(guān)，表示為C2 ∝ -H。這意味著隨著高度的增加，單位立方米造價會減少。柱距（D）與單位平方米造價（C1）呈負相關(guān)，表示為D ∝ -C1。因此，柱距隨著單位平方米造價的增加而減少。跨度（L）與單位平方米造價（C1）呈正相關(guān)，但在跨度小于30m時，跨度隨單位平方米造價的減少而減小。方案比較顯示，方案1-4的造價整體低于方案5-9的造價。跨度與造價的關(guān)系表明，方案1-4的跨度大于方案5-9的跨度。綜合之前的分析，跨度是影響造價最大的因素。當跨度大于30m時，增加跨度會顯著降低造價。從三個參數(shù)的組合來看，方案1（D=8.5m，L=32m，H=12.1m）具有最低的單位平方米造價（C1），而方案5（D=8.5m，L=32m，H=15.1m）具有最低的單位立方米造價（C2）。因此，在降低單位平方米造價方面，選擇較低的高度（H）、較大的柱距（D）和較大的跨度（L）是有利的。上述研究結(jié)果，證明了Ｈ１和Ｈ２假設(shè)成立。

（三）敏感性分析

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中，敏感性分析是一項重要的工作，能夠幫助我們評估不同參數(shù)對造價的影響程度。通過對敏感度系數(shù)的評價指標分析，我們可以了解各參數(shù)的變化對造價的影響程度，并據(jù)此制定相應的方案。

分析中使用的設(shè)計參數(shù)，包括高度、柱距和跨度，并計算出它們的敏感度系數(shù)。根據(jù)結(jié)果，高度的敏感度系數(shù)為0.0161，表示高度變化對造價影響較小。柱距的敏感度系數(shù)為-0.0381，表示柱距變化對造價影響較大且反向。而跨度的敏感度系數(shù)為0.1899，表示跨度變化對造價影響最大且同向。由于廠房造價受3個因素同時變化的影響，高度每增加1m，造價增加0.1%～0.2%。而跨度在30m以內(nèi)時，當跨度減少10m、15m時，造價相應減少4.0%、4.5%。另外，柱距每減少1.5m，造價增加0.8%～2.5%。

綜上所述，通過對敏感性分析的結(jié)果進行評估，我們可以采取相應的措施來控制造價。例如，在設(shè)計過程中，可以適當控制高度的變化范圍，以降低造價的增加；在跨度較小的情況下，可以考慮減小跨度以降低造價；而在柱距方面，應注意保持合適的距離，以避免造價的不必要增加。通過敏感性分析的綜合考量，我們可以優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)廠房的設(shè)計方案，實現(xiàn)造價的控制。這種基于參數(shù)敏感度的分析方法，使得我們能夠更加科學地進行決策，確保在有限的單位平方米內(nèi)，最大程度地滿足設(shè)計要求，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化[3]。

五、造價控制要點

首先，單個設(shè)計參數(shù)的選擇對于控制造價至關(guān)重要。其中，層高、柱距和跨度是決定鋼結(jié)構(gòu)廠房建筑高度和整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。其次，單層廠房的設(shè)計參數(shù)取值應根據(jù)實際需求和預算來確定，以實現(xiàn)最優(yōu)的功能造價比。在此過程中，需要綜合考慮影響程度以及跨度變化對單位面積用鋼量的影響。例如，當跨度從30m增加到32m時，單位面積用鋼量可能降低，這對于控制造價具有積極作用。此外，建筑高度和跨度臨界點也是影響造價的關(guān)鍵因素，需要在設(shè)計過程中進行合理的權(quán)衡和調(diào)整。最后，通過科學的造價控制策略，可以實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中的經(jīng)濟效益和成本控制目標的統(tǒng)一。

結(jié)語

在鋼結(jié)構(gòu)廠房優(yōu)化設(shè)計過程中的造價控制實例分析中，建筑行業(yè)的廠房工程設(shè)計環(huán)節(jié)扮演著重要的角色。通過對設(shè)計環(huán)節(jié)進行精細化管理，可以有效控制造價，提高工程的經(jīng)濟效益。在工程設(shè)計期間，采用合理的造價管理模式，可以確保工程的質(zhì)量與安全，并最大限度地降低成本。通過充分利用現(xiàn)有資源，優(yōu)化設(shè)計方案，合理選用材料和施工工藝，可以實現(xiàn)造價控制的目標。在今后的工程項目中，應繼續(xù)加強對造價控制的重視，不斷優(yōu)化管理方法和技術(shù)手段，以提高工程質(zhì)量和經(jīng)濟效益，促進建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]薛盛群.建筑材料價格波動對建筑經(jīng)濟活動影響分析[J].江西建材，2023（03）：455-457.

[2]杜海雷.分析建筑材料價格對建設(shè)工程造價的影響及風險管理對策[J].陶瓷，2022（09）：189-190.

[3]鄧如媛.工程造價控制中材料價格的風險管理策略[J].財經(jīng)界，2021（24）：59-60.

作者簡介：章彩云（1976－），女，漢族，安徽銅陵人，本科，工程師，研究方向：工程造價。