工程设计是建设项目全面规划和描述实施意图的活动,是工程项目建设的重要内容。一般工业与民用建筑可按照初步设计和施工图设计2个阶段进行,被称作“两阶段设计”。对于技术较复杂且缺乏经验的建设项目,根据需要可按照初步设计、技术设计、施工图设计3个阶段进行,被称作“三阶段设计”。针对大型、特殊项目,在初步设计之前可能还需进行总体设计。初设过程中,还要进行专业设计方案的评选;专业设计方案评选的主要内容包括:设计参数、设计标准、设备和结构选型、功能和使用价值等。考察项目是否满足适用、经济、美观、安全、可靠等要求;各专业设计方案是否符合预定的质量标准和要求。
工程项目设计不仅影响建造费用,也决定项目建成后的使用价值和经济效果。因此,设计阶段是成本控制的重要阶段。
1)影响建筑物成本的设计参数
建筑物成本受到各种设计参数的影响,设计师以及成本工程师应充分认识建筑物的平面形状、尺寸、层高、层数以及其他建筑特征的变化对成本的影响。
(1)平面形状对成本的影响
一般来说,建筑平面形状越简单,它的单位造价越低,而平面又长又窄的建筑物或者是外形复杂、不规则的建筑物,单方造价相对较高。当建筑物平面形状不同,建筑外墙面的面积也不同,导致外墙费用发生变化,平面形状对外墙费用的影响最明显。不规则的建筑平面形状,使得放线、场地室外工程、排水工程、砌砖工程、地基工程、屋面工程等施工更复杂,建筑物周围的部分土地得不到有效利用,导致建筑物用地面积增加,从而增加费用。此外,在确定建筑物形态时,还应综合考虑其他因素,如施工方便、平面设计、室内设备布置、采光、美观等,做到成本、功能、外观和方便施工等协调。
(2)建筑物大小对成本的影响
建筑物尺寸加大,通常能降低每平方米建筑面积造价。建筑物尺寸增大,引起墙与建筑面积的比率缩小,房间的使用面积加大,内部隔墙、装饰、墙裙等的工程量成比例地减少,装设在墙上的门、窗的额外费用也相应地下降。高层建筑电梯如果能辐射到更多的建筑面积,为更多的住户提供服务,则有利于降低每平方米的成本。对于一个较大的工程项目,某些固定费用,例如运输、现场暂设工程的修建及其拆除、材料及构件储存场地、临时给水的安设和临时道路修筑等准备工作,不一定因建筑面积的扩大而有明显变化,而固定费用占建筑总造价的比率却会相应地降低,利用率更高,从而节约成本。
(3)层高
当各层建筑面积一定时,层高的改变影响着建筑物成本。受层高变化影响的主要是墙和隔断,及与其相关的粉刷和装饰。当层高增加时,需要采暖的体积增加,需要较大的热源和较长的管道或者电缆;为提供卫生设备,需要较长的给水和排水管道;增加施工垂直运输量,粉刷、装饰天花板、屋面、楼梯等造价都会增加;如果设有电梯,则会增加电梯的造价。如果层高和层数增加得很多,为增强基础承受荷载的能力,还可能增加基础造价。
(4)层数
增加建筑层数,一般有利于节约用地。但建筑层数对造价的影响,随着建筑的类型、形式和结构的不同而变化。例如,当增加一个楼层而不影响建筑结构形式时,根据墙、建筑面积和屋面的关系,单位建筑面积的造价可能会降低。一旦超过一定的层数,结构形式就要改变,而单位造价通常也会增加(如当建筑高度超过六层时,往往要将砖混结构变为框架结构)。当基础形式保持不变,随着建筑层数的增加,每平方米建筑面积的基础造价就相应地下降,但这在很大程度上取决于项目地质状况和建筑物所承受的荷载。当必须用桩基础来代替条形基础或者独立柱基础时,造价就会大增。建筑越高,用电梯和楼梯的形式作为垂直流通手段,其造价也会越高。高层建筑需要解决好供水、消防、抗震等一系列的技术问题,这可能会带来工程造价的增高。
(5)结构柱网尺寸及布置
结构柱网的布置与经济因素有密切联系:材料力学性能发挥情况、构件标准化定型化程度、工期长短都与结构网格的布局与尺寸直接相关。柱网尺寸及布置与建筑物造价的关系较为复杂。无论是多层框架结构,还是单层工业厂房的柱网布置,既要满足生产工艺流程和建筑平面布置的要求,又要使结构受力合理,施工方便。确定水平承重结构柱的距离和跨度是柱网布置的关键。应注意的是并不是跨度越小越经济,当在建筑平面布局时是否需要设置柱子,如何设置,在一定荷载下、一定跨度范围内,不设柱子可能会更经济。
(6)流通空间
走道、楼梯、公共交通空间越小越经济;反之,不仅造成建造成本的上升,还将浪费能源,造成运营成本上升。
(7)建筑材料
建筑材料约占总造价的70%,是控制造价的有效途径。主要手段有:节约用量、控制材料价格。
(8)规划设计与地形地貌的结合
土地的形态千差万别。科学合理的土地开发能够使得人、建筑和自然和谐共处,创造比原有景观更出众的设计形式和人工景观,保存和融合当地最好的自然要素,满足使用者不断提高的生态环境要求。科学合理地利用土地,减少不必要的土地开发,还可节约建设成本,提高投资效益。对一块建设土地的利用通常可有多种手段和方法,设计师需要综合考虑多种因素。
2)设计阶段成本管理流程及内容
(1)总体设计阶段及其主要内容
总体设计是为了解决总体开发方案和建设项目总体部署等重大问题,一般应包括文字说明、必要的图纸和工程投资估算等内容。
总体设计是依据可行性研究报告和审查意见进行的,因此审核应侧重于生产工艺是否先进、合理,生产技术是否合理,能否达到预计的生产规模,三废治理和环境保护方案,能源需求是否合理,工程估算是否在投资限额以内,工程建设周期是否满足投资回报要求等。
(2)初步设计阶段及其主要内容
初步设计是在指定的地点和规定的建设期限内,根据选定的总体设计方案进行更具体、更深入的设计,是整个设计构思形成的阶段。通过初步设计可以进一步明确拟建工程项目在技术上的可行性和经济上的合理性,并在此基础上,正确拟订项目的设计标准以及基础形式、结构、水暖电等各专业的设计方案,规定技术方案、工程总造价和主要技术经济指标。这一阶段要编制设计总概算,运用全生命周期成本理论,对设计方案进行价值工程分析和比选,从而确定最佳设计方案。
根据设计任务书进行编制初步设计文件,由设计说明书、设计图纸、重要设备及材料表、工程概算书等4部分组成。初步设计阶段对设计图纸的审核侧重在工程项目所采用的技术方案是否符合总体方案的要求,以及是否达到项目决策阶段确定的质量标准。该阶段的图纸应满足设计方案的比选和确定、主要设备和材料的订货、土地征用、总投资控制、施工准备与生产准备等要求。
初步设计前及初设过程中,要进行总体设计方案评选;总体设计方案评选的主要内容包括:设计依据、设计思想、建设规模、总体方案、项目组成及布局、工艺流程、主要设备选型及配置、占地面积与土地利用情况、外部协作条件、建设期限、环境保护、防震抗灾、总概算等内容。考察项目方案是否满足决策质量目标和水平,考察项目概算是否在投资估算限额内。(www.xing528.com)
(3)技术设计阶段及其主要内容
技术设计阶段是针对技术复杂或有特殊要求,而又缺乏设计经验的建设项目而增加的一个设计阶段,目的是进一步解决初步设计阶段还未能解决的一些重大问题。技术设计是初步设计的具体化,也是各种技术方案的定案阶段。他是在初步设计的基础上,根据更详细的勘察资料和技术经济分析,对初步设计加以补充和修正,体现初步设计的整体意图并考虑到施工的方便易行。技术设计的详细程度要能满足确定设计方案中重大技术问题和有关实验、设备选型等方面的要求,应能根据它编制施工图和提出设备订货明细表。技术设计阶段对图纸的审核侧重于各专业设计方案是否符合预定的质量标准和要求。技术设计阶段在初步设计总概算的基础之上编制出修正总概算。技术设计阶段也要进行初设阶段未完成的专业设计方案的评选。
(4)施工图设计阶段及其主要内容
施工图是对建筑物、设备、管线等尺寸、布置、选用材料、构造、相互关系、施工及安装质量要求的详细图纸和说明,是指导施工和制作的直接依据,是设计工作和施工工作间的桥梁,是设计意图和设计成果的表达。施工图设计的主要内容是根据批准的初步设计(技术设计)文件,绘制出完整、详细的建筑和安装的图纸。施工图设计的深度应能满足设备材料的选择和确定、非标准设备的设计和加工制作、施工图预算编制以及现场施工安装的要求。同时,施工图设计应满足使用功能及质量要求。
3)设计阶段对于成本控制的重要意义
(1)工程设计影响项目的建设成本和经常性费用
工程设计对成本的直接影响体现在技术方案的选择、性能标准的确定、建筑材料的选用等对建设成本的影响。间接影响反映在设计质量对项目成本影响,设计质量可能造成工程施工停工、返工甚至造成质量事故和安全隐患、建筑产品功能不合理、影响正常使用;影响使用阶段的经常性费用,如暖通费、照明费、保养费、维修费等。
(2)设计阶段控制成本的效果最显著
一般认为,初设阶段影响项目成本的可能性为75%~95%;技术设计阶段影响项目成本的可能性为35%~75%;施工图设计阶段影响项目成本的可能性为5%~35%。可见,设计阶段是决定工程项目成本的数额是否合理的关键阶段。
(3)设计阶段的成本规划与控制体现了规划与控制的主动性
建筑产品具有单件性、价值大的特点,如果仅当实际成本偏离目标成本时才采取对策,就是被动控制,不能预防差异的发生,而且往往损失很大。在设计阶段通过采取设计方案的技术经济分析、价值工程、限额设计等控制手段,再与设计概算、施工图预算相结合,可以使设计更经济,从而实现项目成本控制的主动性。
(4)设计阶段的成本管理与控制体现了项目成本控制的系统性
设计阶段根据项目决策阶段确立的建设项目总目标,对项目进行筹划、研究、构思、设计,直至形成设计图纸及相关文件,使得建设目标和水平具体化。设计阶段从解决总体开发方案和建设项目总体部署等重大问题开始,到建筑设计、结构设计和其他专业设计方案的确定,直至最后确定并绘制出能满足施工要求的反映工程尺寸、布置、选材、构造、相互关系、质量要求等的详细图纸和说明,整个过程充分体现了控制的系统性。
(5)设计阶段的成本控制便于技术与经济相结合
专业设计人员在设计工程中往往更关注工程的使用功能,力求采用比较先进的技术方法实现项目所需的诉功能,而对经济的考虑则较少。在设计阶段进行成本规划与控制就能在制订技术方案时充分考虑其经济效果,使方案达到技术与经济的结合。
4)设计阶段成本管理的方法与措施
工程项目设计成本管理的方法措施包括组织、技术、经济、合同等各方面的措施,如实行设计招标;正确处理技术与经济的关系,注重设计方案优选及设备选型,推行限额设计,运用价值工程优化设计,重视设计概预算的编制与审查等。上述措施中,技术措施或方法很重要,如进行方案经济性比较、限额设计、价值工程等。
5)正确处理技术与经济关系是设计阶段成本控制的核心
(1)技术与经济的辩证关系
“经济”有很多含义,技术经济分析中的“经济”则是节约之意。技术和经济关系密切。一方面,技术和经济相互促进,相互发展;另一方面,技术和经济相互制约、相互对立。因此,技术经济分析既要发挥技术与经济相互促进的一面,又要使现阶段技术与经济存在的矛盾尽量转化。
(2)技术经济分析方法
技术经济分析方法并不是研究方案本身的技术、工艺内容,而是研究技术方案的经济效果,使采用的技术方案达到技术上可行(不一定是当前最先进的技术)与经济上合理的有机统一。
(3)技术与经济相结合是控制工程造价最有效的手段
长期以来,技术与经济相分离是我国工程造价管理水平落后,工程项目超支现象严重的主要原因:
①设计人员或工程技术人员:缺乏经济观念,把工程造价控制看成是财会人员或预算人员的职责。因此,由于从经济角度考虑较少,设计深度不够,缺少方案比较,“少、缺、漏”“肥梁、胖柱、深基础”等情况多有发生。
②造价管理人员或财会人员:往往不熟悉工程知识,只从概、预算角度,照图算账或从财务制度的角度审核费用开支,使得经济与设计脱离,难以从根本上有效控制工程造价。
为此,在工程建设中要把技术与经济有机结合起来,通过技术比较、经济分析和效果评价,正确处理技术与经济间对立统一关系,力求在采用先进技术的条件下实现经济合理;在经济合理的基础上,采用先进技术把控制工程造价观念渗透到各项设计及施工技术措施的选择中。
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