结构设计对成本管理的影响研究

张晖

（广东海印集团股份有限公司，广东广州 510000）

0 引言

结构设计一般指的是工程在初步设计、施工图设计和深化设计中结构专业为实现建筑使用功能而在图纸上表达结构构件以指导施工的过程。广义的结构设计可以定义为工程在决策阶段、设计阶段、施工阶段、使用阶段，包括结构方案制定、结构设计、施工变更、维护配合等涉及结构专业的全部内容。目前对结构设计与成本影响的研究集中在以下几点：

（1）决策阶段通过与建筑专业协商调整建筑方案以提高结构体系的经济性；

（2）基础及上部结构不同形式的比选；

（3）结构设计施工图优化；

（4）针对施工工艺的优化及新型工艺、新型材料的应用。

所言的成本，一般指的是工程的总投入价格，目前的研究重点在于如何通过合理的结构设计，节约施工阶段所支付的价格。

1 结构设计在不同阶段对成本的影响

结构设计对工程造价的影响在决策阶段显现，在设计阶段表达，在施工阶段调整。按已有项目经验及国内外文献研究[1]，一般认为，在决策阶段对造价的影响比例最大，约可以达到95%，而随着设计的深化，从方案设计到初步设计再到施工图设计，结构设计对造价的影响越来越小。当结构施工图优化完成后，施工阶段最多仅剩10%左右的优化空间，如图1所示。这也是传统造价管理模式针对方案比选、结构布置优化有较多针对性研究的原因[2]，在决策阶段对结构方案进行比选，根据数值计算模型对结构布置进行优化，对成本控制的贡献是较为明显的。

2 结构设计在成本管理中的应用难点

图1 各阶段对成本影响百分比

常用的成本控制方法有：限额设计，价值工程，全周期成本管理等等。“罗马非一日建成”，项目从决策到施工再到投入使用并营运维护，需要经历一定的时间周期。项目越大，周期越长，成本的控制难度也就越大，成本管理的必要性也越来越明显，但难度也就越来越大。长期存在“低价作业，多次返工”“廉价投入，高额维护”等现象已经引起整个行业警惕。在成本控制时同时考虑包括维护在内的后期投入，并对其进行实时管理、纠偏，能够避免此类情况的发生，但这也带来以下几个不可避免的问题。

2.1 结构设计仅考虑设计阶段的成本控制

结构设计虽在基础、上部结构选型和设计优化内容中研究得较为透彻，但如若忽略后续的施工及使用阶段的成本，得出的比选结果不一定是最优解。以肇庆某在建项目为例，该商业楼中有1#、2#两个完全相同的楼梯，结构设计时比选过悬挑梁受力、吊柱及下设梯柱的三种做法，其中梯柱做法成本最低，即如图2所示。而实际上，1#楼梯下方为商铺，虽然在休息平台下侧建筑图暂时计划做为库房，但该梯柱仍限制了该铺位的装修布局，致其估值收到一定影响。而2#楼梯下方却是发电机房，该梯柱对机场设备没有影响，梯柱做法在建筑方案上是最优解。可见，相比于传统的成本控制理论，在结构设计时考虑施工及使用阶段来进行方案必选是有必要的。

2.2 设计、施工、采购沟通不足

图2 梯柱案例

施工图完成后，在项目施工过程中常遇到需要出具变更，或者增加某部分工程量的问题，例如某项目后期加建的污水处理站，经过基础方案比选，300桩径的预制方桩是成本最低的方案。但下发图纸后，施工单位却发现当地市场无法采购到该桩型，施工成本和时间节点均难以保障。最终与设计沟通改用了常见的300桩径管桩，成本仅增加约5%。而且避免此步骤影响项目整体验收的情况。

可见，理想的成本管理需在结构设计阶段考虑施工和采购问题，这就需要三方在项目过程中保持充分的沟通。

2.3 结构设计与其他专业配合问题

随着发展节奏的加快，近年来设计与施工周期不断被压缩，设计院启用大量新人绘图，设计图纸校审时间减少，由此引起的设备管线与结构梁出现冲突的情况非常多，甚至在施工时才发现，引起窝工的现象也并不罕见。从成本控制上来说，不论是工程量变更还是施工工期的延长引起的成本增加，都是属于应该提前预控并极力避免的成本风险。

3 结构设计中成本控制的提升途径

如上文所述，结构设计中的成本控制过程容易遇上许多不可预见的情况，故一般在概算中，在土建部分计入一笔“不可预见费用”是常见做法，也导致预算与结算容易出现较大差距，不利于投资方对项目成本进行把控。如何精细化进行全过程的成本把控，成为结构设计和成本控制的研究重点。近年来，计算机软件的发展和合作模式的改进为成本管理提供了很好的提升空间，结合下述3个方法是解决现有成本控制问题的突破点。

3.1 引入全寿命周期成本管理

全寿命周期成本管理，将工程从决策、设计、施工直至运营维护的所有成本进行统筹考虑，能够规避传统成本控制因小失大的情况。在引入全寿命周期管理概念后，广义结构设计对成本的影响研究将更为细致全面，且能够更加合理地达成投资方成本控制的目标。

3.2 选择EPC承包模式

EPC承包模式中，设计、采购、施工是一个整体，而内部沟通成本较低[3]，且容易引入流程式文书模块，沟通质量更有保证。此外，设计、施工、采购的消息共享保障了EPC承包方内部工作的时效性，能够有效减少因信息滞后或某一方工作滞后而导致的成本增加。对投资方来说，缩短了指令的传达路径，减少了结构设计及项目的其他步骤，容易对建造理念、表达效果的理解产生偏差。

3.3 采用BIM信息化技术

BIM信息化技术能对成本管理带来诸多改善。横向上，BIM将各专业设计成果在同一个文件内进行表达，且三维的输出模块能够直观反映各专业图纸中的冲突，避免在施工过程中再进行变更的尴尬。纵向上，BIM能够从初步设计阶段就向投资方和施工方展现出项目的概况，并随着设计的不断深入，一直到施工过程中，甚至竣工完成后，都能够实时展现项目情况[4]，随时进行精确的成本计算[5]。

4 结论

传统的成本管理一般是在投资估算和工程概算的前提下，随着施工图的进程进行成本纠偏，并设置各方限额或总限额，操作逻辑清晰，也容易执行，但却不得不计入高比例的“不可预见费用”。本文通过分析结构设计随着项目进程对成本管理的影响，以及传统成本控制模式中容易出现的问题，提出在EPC模式下，采用BIM信息化技术并引入全寿命周期成本管理，将是大势所趋，对于结构设计中的成本管理也有着极大提升。结构设计对成本管理的负面影响主要有：未考虑施工及使用阶段的成本偏差；与其他工种及其他专业沟通深度不足且时效性不佳引起的成本偏差等情况。而EPC模式下进行基于BIM的全寿命周期成本管理，能够有效提升成本管理的精确度和时效性，是结构设计中提高成本管理成果的一种高效方法和有效途径。