钢结构厂房优化设计过程中的造价控制实例分析

摘 要：在钢结构厂房优化设计过程中，造价控制是业主需求的重要方面。工程投资是一个关键因素，直接影响着建筑结构的选择和设计。为了实现优化设计，建筑结构的优化是必不可少的。建筑高度、柱距和跨度等参数都需要进行合理的优化，以满足业主需求并最大程度地降低建筑成本。在进行造价控制时，需要考虑这些参数对整体造价的影响。通过合理调整建筑高度、柱距和跨度等参数，可以有效降低钢结构厂房的建设成本。

关键词：钢架结构；工业厂房；设计参数；造价

引言

在钢结构厂房优化设计过程中，造价控制是一个至关重要的方面。随着建筑项目规模的不断扩大和工程成本的不断上升，有效地控制造价成为确保项目可行性和经济性的关键因素。因此，钢结构厂房的优化设计需要综合考虑结构设计、材料选用、施工工艺等多个因素，以最大程度地降低建设成本，提高项目的竞争力和可持续性。在本文中，我们将通过实例分析来揭示造价控制在钢结构厂房优化设计中的重要性和应用方法。通过对数据的全面分析和综合利用，我们将展示如何通过优化设计过程来实现成本效益的最大化，以期为钢结构厂房的设计和施工提供有价值的参考。

一、工程概况

工程A是一座位于F市机场附近的单层门式钢架厂房，具有檐口高度13.1m，柱距8.5m，跨度32m，建筑面积624m2的特点。在钢结构厂房优化设计过程中，造价控制是一个重要的考虑因素。通过综合利用这些数据，可以实现有效的成本控制和优化设计。单层门式钢架结构的设计方案可以提供较大的建筑面积，满足工程需求并最大化空间利用。

二、研究假设

本研究的假设是在钢结构厂房优化设计过程中，通过合理控制建筑高度、柱距和跨度等参数，可以实现经济合理范围内的造价控制。根据实际情况分析，我们推测在H1厂房的设计中，单方造价的变化与建筑高度、柱距和跨度等因素密切相关。同时，我们假设H2大跨度和大柱距对造价的影响较大。因此，在优化设计过程中，我们需要重点考虑这些因素对造价的影响程度（即H3）。通过对该研究假设进行深入分析，我们可以制定相应的优化策略，以实现钢结构厂房的经济合理性。

三、研究方案

（一）研究方案设计

在钢结构厂房优化设计过程中，造价控制是一个重要的考虑因素。为了实现这一目标，我们将采用以下研究方案设计（见表1）。首先，设计参数包括建筑高度、柱距和跨度，需要进行综合考虑和优化。在方案1～4中，我们将根据不同的建筑高度范围（5～7）和柱距范围（7～9），进行方案的划分和比较。然后，通过在方案5～7中固定建筑高度和柱距，对跨度进行变化，以探索不同跨度对造价的影响。在方案7～9中，我们将固定跨度，调整建筑高度和柱距，以寻找经济效益最佳的设计方案。将5～9调整建筑面积为5400ｍ2，以统一设计范围[1]。

（二）结构分析和构件设计

在钢结构厂房优化设计过程中的造价控制实例分析中，通过采用九个方案进行结构分析和构件设计，可以实现成本的有效控制。首先，利用中国建筑研究院的专业知识和经验，结合PKPM-ST软件进行结构分析，以确定最佳的构件设计方案。通过对结构的分析，可以确定变化的高度以及合理的柱距，以最大程度地提高结构的稳定性和承载能力。随后，针对分析结果进行构件重新设计，优化构件的尺寸设计值。通过合理的尺寸设计，可以降低材料的使用量，进一步降低造价。同时，构件的设计和选择要考虑到结构的安全性和耐久性，确保结构在长期使用中的稳定性和可靠性[2]。

（三）计量和计价

在钢结构厂房优化设计过程中，造价控制是一个关键的方面。通过使用建筑工程算量规范、Ｆ市工程造价标准以及工程量测算方法，可以实现对工程造价的准确计量。广联达云计价软件作为一种计价工具，能够提供全面的工程计价服务，为项目的造价控制提供支持。在设计方案中，钢结构用量是一个重要的指标，通过准确测算钢构件的数量和重量，可以对钢结构厂房的造价进行评估。最终，通过对工程总造价的汇总分析，可以对钢结构厂房优化设计过程中的造价进行全面的控制和评估。以上所有数据的计量和计价结果将为项目的决策提供重要参考，确保在设计过程中实现经济高效的目标，工程造价汇总见表2。

四、设计参数变化对钢架结构工业厂房造价影响

（一）设计参数变化对钢材用量的影响

在钢结构厂房的优化设计过程中，设计参数的变化对钢材用量的影响是一项重要的考量因素。对此进行深入的研究和分析，不仅可以为设计师提供更多的设计灵感，也可以帮助项目方进行更为精确的造价控制。首先，需要明确的是，设计参数中的高度、柱距和跨度是直接影响构件单位面积用钢量的三个重要因素。这三个因素对于钢梁、钢柱和檩条的需求量具有直接的影响。其次，柱网布设的方式也会影响到总单位面积用钢量，因此在设计过程中需要对这些参数进行敏感分析，以确定最优的设计方案。在各个设计方案中，可以观察到总单位面积用钢量逐渐增大的趋势，而且这种增大的趋势趋近于线性变化。这说明了钢材用量的增加与设计参数的变化存在着直接的关系。其中，跨度在30m之内时，总单位用钢量的增加幅度较为明显，而跨度从30m变为32m时，总单位用钢量的增加幅度则明显减小，显示出增加的幅度变得平缓。这可能是由于在设计过程中，钢材的最优使用已经接近极限，所以增加的幅度变得平缓。另外，对于不同的设计方案，其总单位面积用钢量也存在着显著的差异（见表3）。例如，从方案4到方案5，总单位用钢量有明显的上升幅度，而从方案5到方案8，总单位用钢量则明显高于其他方案。这说明了在不同的设计方案中，设计参数的改变对于钢材用量的影响是显著的。因此，优化设计过程中的造价控制，需要对这些设计参数进行精确的控制和调整。

总的来说，设计参数的变化对钢材用量的影响是显著的，这对于钢结构厂房的优化设计和造价控制具有重要的意义。通过对设计参数的敏感分析，可以找到最优的设计方案，从而实现钢材的最优使用，达到造价控制的目的。而这种敏感分析需要基于实际的设计数据，通过对各个设计参数的均值和极差的计算，才能得出准确的结果。

（二）设计参数变化对单方造价的影响

在钢结构厂房优化设计过程中，设计参数的变化对单方造价产生着重要影响。一方面，单位平方米造价（C1）与高度（H）呈正相关，表示为C1 ∝ H。换言之，随着高度的增加，单位平方米造价也会增加。另一方面，单位立方米造价（C2）与高度（H）呈负相关，表示为C2 ∝ -H。这意味着随着高度的增加，单位立方米造价会减少。柱距（D）与单位平方米造价（C1）呈负相关，表示为D ∝ -C1。因此，柱距随着单位平方米造价的增加而减少。跨度（L）与单位平方米造价（C1）呈正相关，但在跨度小于30m时，跨度随单位平方米造价的减少而减小。方案比较显示，方案1-4的造价整体低于方案5-9的造价。跨度与造价的关系表明，方案1-4的跨度大于方案5-9的跨度。综合之前的分析，跨度是影响造价最大的因素。当跨度大于30m时，增加跨度会显著降低造价。从三个参数的组合来看，方案1（D=8.5m，L=32m，H=12.1m）具有最低的单位平方米造价（C1），而方案5（D=8.5m，L=32m，H=15.1m）具有最低的单位立方米造价（C2）。因此，在降低单位平方米造价方面，选择较低的高度（H）、较大的柱距（D）和较大的跨度（L）是有利的。上述研究结果，证明了Ｈ１和Ｈ２假设成立。

（三）敏感性分析

在钢结构厂房优化设计过程中，敏感性分析是一项重要的工作，能够帮助我们评估不同参数对造价的影响程度。通过对敏感度系数的评价指标分析，我们可以了解各参数的变化对造价的影响程度，并据此制定相应的方案。

分析中使用的设计参数，包括高度、柱距和跨度，并计算出它们的敏感度系数。根据结果，高度的敏感度系数为0.0161，表示高度变化对造价影响较小。柱距的敏感度系数为-0.0381，表示柱距变化对造价影响较大且反向。而跨度的敏感度系数为0.1899，表示跨度变化对造价影响最大且同向。由于厂房造价受3个因素同时变化的影响，高度每增加1m，造价增加0.1%～0.2%。而跨度在30m以内时，当跨度减少10m、15m时，造价相应减少4.0%、4.5%。另外，柱距每减少1.5m，造价增加0.8%～2.5%。

综上所述，通过对敏感性分析的结果进行评估，我们可以采取相应的措施来控制造价。例如，在设计过程中，可以适当控制高度的变化范围，以降低造价的增加；在跨度较小的情况下，可以考虑减小跨度以降低造价；而在柱距方面，应注意保持合适的距离，以避免造价的不必要增加。通过敏感性分析的综合考量，我们可以优化钢结构厂房的设计方案，实现造价的控制。这种基于参数敏感度的分析方法，使得我们能够更加科学地进行决策，确保在有限的单位平方米内，最大程度地满足设计要求，实现经济效益的最大化[3]。

五、造价控制要点

首先，单个设计参数的选择对于控制造价至关重要。其中，层高、柱距和跨度是决定钢结构厂房建筑高度和整体结构稳定性的关键因素。其次，单层厂房的设计参数取值应根据实际需求和预算来确定，以实现最优的功能造价比。在此过程中，需要综合考虑影响程度以及跨度变化对单位面积用钢量的影响。例如，当跨度从30m增加到32m时，单位面积用钢量可能降低，这对于控制造价具有积极作用。此外，建筑高度和跨度临界点也是影响造价的关键因素，需要在设计过程中进行合理的权衡和调整。最后，通过科学的造价控制策略，可以实现钢结构厂房优化设计过程中的经济效益和成本控制目标的统一。

结语

在钢结构厂房优化设计过程中的造价控制实例分析中，建筑行业的厂房工程设计环节扮演着重要的角色。通过对设计环节进行精细化管理，可以有效控制造价，提高工程的经济效益。在工程设计期间，采用合理的造价管理模式，可以确保工程的质量与安全，并最大限度地降低成本。通过充分利用现有资源，优化设计方案，合理选用材料和施工工艺，可以实现造价控制的目标。在今后的工程项目中，应继续加强对造价控制的重视，不断优化管理方法和技术手段，以提高工程质量和经济效益，促进建筑行业的可持续发展。

参考文献：

[1]薛盛群.建筑材料价格波动对建筑经济活动影响分析[J].江西建材，2023（03）：455-457.

[2]杜海雷.分析建筑材料价格对建设工程造价的影响及风险管理对策[J].陶瓷，2022（09）：189-190.

[3]邓如媛.工程造价控制中材料价格的风险管理策略[J].财经界，2021（24）：59-60.

作者简介：章彩云（1976－），女，汉族，安徽铜陵人，本科，工程师，研究方向：工程造价。