设计咨询管理在新技术、新工艺应用中的作用—某项目无梁空心楼盖结构设计优化咨询管理实践

吴忠利，钱铮（浙江江南工程管理股份有限公司，浙江杭州310013）

0 引言

现浇混凝土空心楼盖是用轻质材料以一定规则排列，替代实心楼盖中部分的混凝土而形成空腔，并形成空腔与暗肋梁构成的中空受力结构。现浇混凝土空心楼盖技术的力学思路是清晰的，它减掉了冗余部分的混凝土，在减轻楼盖自重的同时还能保证楼盖体系的承载力和刚度几乎未被削弱。建筑正在向大空间、大跨度、大平板、大层高、分隔灵活多样化发展，结构楼盖形式也经历了传统主次梁、单双向密肋楼盖、实心无梁板、预应力楼盖、现浇混凝土空心楼盖等发展阶段。空心楼盖有很多优点，文献[1-4]把现浇混凝土空心楼盖与传统的实心楼盖作了技术经济性对比；文献[5]以试验的方法得出结论，蜂巢芯空心楼盖裂缝出现和分布情况与一般的实心板无梁楼盖基本相同，变形能力也与实心板楼盖类似；文献[6]从施工的角度论证空心楼盖能确保结构施工质量，且施工便捷，安全有效；文献[7-8]从设计的角度研究空心楼盖的实用性。空心楼盖在浇筑混凝土前的施工现状如图1和图2所示。

图1 薄壁波纹管模盒空心楼盖

图2 蜂巢芯模盒空心楼盖

一般认为，采用空心楼盖技术可降低混凝土结构构件高度，从而减小层高或增加室内净空，减少梁侧模及抹灰，同时保证空间宽敞明亮，又可以灵活分隔空间，能同步实现建筑功能优化和工程造价节约的双重目标，适用于办公楼宇、仓库厂房、大型商场、学校教学楼以及图书馆等大跨度的建筑和需灵活间隔或经常改变使用用途的建筑。但是，上述研究结论和观点的着眼点都是单一个体—空心楼盖，纵然有多种多样的优势，对具体项目是否合适却必须有针对性地进行具体分析。因为针对具体项目，需要考虑的因素更为复杂，法律风险、决策风险、建设风险、运营风险、成本超支风险、环境风险等等都是重要的影响因素，这也是从事技术工作(设计)与管理工作(设计咨询管理)最大的区别。

设计咨询管理是项目管理中十分重要的一个环节，需要在全过程工程咨询管理合同的约束下，本着对业主负责的态度，具备统观全局的大局意识，积极主动地履行其岗位职责。文献[9]指出设计咨询管理的责任是“全面协助建设单位落实项目建设全过程中各项甲方设计咨询管理工作，协助建设单位全面实现项目设计咨询管理目标，负责组织、监督、检查设计单位合同履行等”，说明设计咨询管理不仅要对单一事件进行专业判断，还应该基于整个项目进行统筹考虑，从而协助业主做出最有利于项目实施的决策。本文基于某工程实践，通过论证空心楼盖体系在该工程建设实施过程中的适用性，指出设计咨询管理具备整体意识的重要性。

1 工程概况

工程占地面积22333m2，总建筑面积 117 285.48m2，其中地上建筑面积 80 162.32m2、地下建筑面积 37 123.16m2，建筑高度 75.35m。本项目包括4栋18层的塔楼和1栋4层的多层裙楼，其中3栋塔楼为银行总部大楼，1 栋为酒店及公寓，主要层高为 3.9m。地下为2层地下停车库，地下二层设有2个人防分区，面积5982.02m2。工程效果图如图3 所示。

图3 本工程效果图

该工程所处地理位置优越，距高铁站仅5km，紧邻迎宾大道，距市政府大楼仅一两百米，是该地级市重要的形象工程、地标建筑、重点工程。采用 PPP 模式建设，具有很强的政府背景，要求争创国优，最低限度必须保创省优。在这样的大背景下做全过程工程咨询服务工作，就不能孤立片面地看待问题。设计咨询管理是管理技术工作的重要环节，必须顺应全过程工程咨询管理的总体思路，不能把技术问题单纯地作为技术问题来解决。

当该工程完成全部施工图设计、地下室基坑已大部分挖至设计标高时，施工单位提出优化建议，认为将原设计的传统混凝土楼盖体系改为现浇混凝土空心楼盖利大于弊。此项结构设计优化的理由是，通过空心楼盖技术可以产生的直接效益是减少建安成本，更大的是间接效益，如降低层高从而降低建筑物高度(建筑物高度对结构设计影响巨大，低一些能使位移比、剪重比、刚重比等重要的技术指标相对容易满足要求，并能节约造价)，或建筑物高度不变但增加楼层数(增加可售商业面积)，但是增加的投入仅仅是对设计变更的劳务补偿，以及重新进行各种手续审批所付出的人力、物力、财力成本。若确实如此，则从价值工程来说，属于成本稍有增加但功能大幅提高，应当予以实施。

2 设计咨询管理实践

接到结构设计优化申请后，虽然其规划的优势比较吸引人，但是设计咨询管理者不能简单处置，应当以专业的、流程化的手段从技术、经济两方面进行评估和分析，从而选择对本工程最有利的方案向业主建议，由业主做出最终决策。为此按以下步骤执行。

(1)将变更设计的意向告知前期报批报建部门，并会同业主研究重走审批流程的风险和难易程度。基于本工程为市重点工程的特殊身份，以及业主本身所具有的政府背景，业主愿意承担这一风险，表示若确实能降低层高而在楼高不变的前提下增加楼层数，并且其他风险(如融资、材料设备、质量、进度、安全、成本、环境等)都可控，他们有能力与政府各职能部门进行沟通，并通过审查。

(2)将变更设计的意向通知设计院。由于变更的主要劳动成本是设计院支出的，所以设计院从自身利益出发可能有两种选择：一是业务量不饱满时极力赞成，借变更之机再收一次设计费；二是业务量饱满时极力反对，以免人力资源负荷过重。不管哪种选择，都不是本着对业主负责的原则所做的，都不是客观的，因此都是简单草率的。为防止这样的事发生，通知设计院时并不要求其对变更的利弊发表意见，而是要求其提出变更设计所需的时间，并做出进度计划表。设计院据此提出了一个月的进度计划，经设计咨询管理单位审查后认为合理。

(3)将设计院提出的进度计划按当下的时间点植入总控计划进行审查对比，评估对项目建设总工期的影响。由于项目施工正处于基坑开挖阶段，若能在土方工程结束前优先提供基础、地下室底板的修改图纸，则总工期不受影响。

(4)经过上述三个步骤以后，初步确定设计变更文件完成进度具有可行性。于是通知造价管理部门，对本变更产生的费用进行变更前后对比。

原设计如图4所示，楼板混凝土强度等级为 C30，板厚 120 mm。修改后设计如图5所示，混凝土强度不变，空心楼盖板厚 320 mm。

由表1可见，不考虑降低层高产生的间接效益，单从楼盖本身来说，普通楼盖比空心楼盖节省造价 10% 以上。空心楼盖的优势主要体现在模板和天棚装饰上，节约率达 54%，但劣势是芯模成本太高，其绝对值与梁板钢筋相当，若能降下来则对节约楼盖成本效果明显。在本例中，芯模价格若降至 20.6 元/m，则两种楼盖成本相当。

图4 原设计传统主次梁式楼盖(单位：mm)

图5 修改后设计的空心楼盖(单位：mm)

表1 普通有梁楼盖与空心楼盖指标对比

(5)直接成本比较以后，还应进行间接效益分析，最主要的间接效益是降低层高以增加层数，这也是优化建议中最吸引业主的。一般说来，高层建筑尤其框架—核心筒结构的边框架侧向刚度非常重要，因此边梁高度不能减小，那么虽然中梁高度从 700 mm 降至 320 mm，但是每层层高最多只能减少 200 mm，相应地在整楼高度不变的前提下，原18层能增至19层，即增加1层商业面积。为了能更透彻地阐明其中利弊，特组织专家论证会(5 位专家)，他们分别来自设计、施工、质监部门，且对当地工程建设十分了解。论证后，专家们形成了如下的一致的意见。

第一，空心楼盖技术可降低地下室层高，从而减少基坑深度和土方工程量，降低基坑支护成本以及抗浮成本。但本项目现场土方工程已开挖至基底标高，故即使使用空心楼盖，这部分的节约效应也无从体现。空心楼盖还有灵活隔断的优势，但地下室功能是停车场，无灵活隔断的需求。所以地下室不建议改为空心楼盖。

第二，空心楼盖是个泛称，不同厂家均有自己的技术专利，所采用的芯材也各不相同，设计单位只能按某一种厂家规格进行设计，无形中造成了隐性的指定材料，属重大设计缺陷。即便改由业主指定，也会使施工总包单位在与厂家的价格谈判中处于劣势地位，可能对节约造价不利。

第三，增加层数会增加建筑物自重，可能需增加桩数，而在桩基已经施工完毕、基坑已经基本开挖完毕的情况下，加桩的难度很大。而且增加自重还会增加墙、柱等竖向构件的体量，其对抗震设计的不利影响更不容忽视。其相互影响的关系非常复杂，需设计人员投入大量的工作量后才能进行量化分析，而那时设计的工作量已经发生必须给予足额补偿，但得出的结论却仍有极大可能是原方案更优。即使修改方案更优，其优势也不会特别明显，与业主承担的重新审批所带来的风险相比，是不值得的。

第四，本项目是市重点工程，接受当地方方面面的关注和监督，必须创省优甚至争国优，因此以采用成熟技术为宜，若贸然采用参建各方都欠缺经验的技术，容易给施工管理及投资控制工作带来难度。

综合考虑后，全过程工程咨询单位将设计咨询管理意见形成书面汇报材料，报送建设业主，由业主对本工程改用空心楼盖的设计优化变更方案予以否决。

3 结语

空心楼盖是一项很有市场前景的先进技术，具有相当多吸引人的优点。但是即使是再好的新技术在投入使用前也必须经过具体问题具体分析论证，确保决策与具体工程的个性化特点是完全匹配的。在这一点上，设计咨询管理起到了非常重要的作用。本文通过具体案例，介绍了设计咨询管理的流程、方法和措施，表明设计咨询管理与其他管理部门相互配合的重要性。从这个案例中也可以看出在特定情况下，最合理的设计方案未必是技术性最好的，而应该是综合效益最好的。从这个案例中还能得出一个经验，即设计咨询管理工作的提前介入非常重要，本案例若在建筑方案设计阶段就能提出空心楼盖的建议，那么结果可能会大不一样。