建筑钢结构设计阶段的工程造价控制

建筑钢结构设计阶段的工程造价控制

摘要

设计企业成本控制涉及多个方面，为了深入研究钢结构在设计阶段

的工程造价控制，我深入到工作现场中去，与生产人员共同探讨钢结构

的造价控制，并且多次去到图书馆查阅参考文献，发现钢结构设计阶段

可从材料，施工工艺，安装工艺，设计软件等多方面进行有效的成本控

制。本文将会浅析钢结构设计阶段的工程造价控制。钢结构设计阶段方

案选择的合理与否，对工程造价影响非常之大，所谓设计阶段省大钱，

所以钢结构的设计不可能抛开成本控制而只考虑其功能及美观。成本控

制是一个企业一个项目的重中之重。在现代的建筑结构中有很多都采用

了钢结构的形式，因为钢结构性能稳定，便于施工，可以先预制再安装，

相比较于现浇或者悬浇的结构施工进度快，工期短等优点。在施工过程

中国我们需要严格控制钢结构工程的施工质量，只有在施工过程中严格

控制了质量才能确保项目的工期和成本的控制，为了能够降低工程项目

的成本，不断的缩短工期，我们需要在整个施工阶段控制也就是叫全过

程控制。控制钢结构的质量，控制好项目的成本能够使得企业能够长足

的发展，为项目为公司争取做大利益化。

关键词：钢结构工程；成本分析；成本控制；施工工艺；安装工艺

目录

第一章前言...........................................2

1.1研究目的和意义....................................2

1.2国内外现状.........................................2

1.3建筑钢结构设计对工程造价的影响...................3

第二章影响钢结构建筑造价的因素......................10

2.1地质环境影响.....................................10

2.2结构设计布局影响.................................11

2.3建筑高度及厂房钢结构吊车吨位.....................11

第三章建筑钢结构设计阶段的工程造价控制...............13

3.1均衡设计阶段的钢结构优化与施工造价...............13

3.2优化材料设计.....................................14

3.3提高设计人员专业水平，合理使用设计软件..........14

3.4现场安装设计.......................................1

3.5钢结构和混凝土结构的混合设计......................1

第四章结论...........................................3

参考文献................................................4

致谢.................................

II

第一章前言

1.1研究目的和意义

钢结构施工过程中质量控制难度还是比较大的，目前的钢结构施工

企业的管理实力还没有达到很是理想化的程度，钢结构的施工的难度较

大，结构复杂，专业性的人才紧缺，在施工管理过程中会有管理不到位

等等情况，钢结构工程的施工过程中质量事故频频发生，大多都是因为

管理不到位导致的，目前我们需要加大钢结构质量管控力度才能保证钢

结构的质量。提高建筑工业化水平的重要途径，是稳增长调结构转型升

级和供给侧结构性改革、化解钢铁行业产能过剩的重要举措。

图表：2()()9・2。17年钢结构行业产量及其增速变化趋势图(单位：万

吨，%)

图1-1钢铁产量图

但是，在钢结构工程方面我们跟国外相比依然存在设计落后，施工

粗犷，隐性成本较大等特点。为了尽可能的降低工程造价成本，需要加

强有效控制和管理钢结构建筑成本。而钢结构成本控制的第一步就是在

设计阶段进行控制。

1.2国内外现状

高层钢结构建筑在国外已有数百年的历史了，而直到80年代中期我

国才逐渐兴起建设一些高层钢结构建筑。第一批的高层钢结构建筑是：

深圳发展中心大厦和北京的香格里拉饭店⑵，高度分别是165米却82.75

米⑵。我国的钢铁资源很是充足，为了拉动内需，我们也应当大力发展

钢结构工程，广泛的应用钢结构工程，我国的现状迫使政府部门应该担

负起这个责任。钢结构工程在未来的建筑工程产业里面会越来越好，前

景一片光明，质量控制的压力越来越大，因此必须要根据钢结构的施工

特点以及性能等，充分的结合施工现场实际情况以及企业的内部情况，

从而进一步完善钢结构的施工控制与管理。与此同时，在我国工业化水

平稳步推进、人口红利消退，以及城镇化率快速提升等因素的背景下，

2

以钢结构为主的装配式建筑的宏观经济发展基础已初步形成。种种因素

作用下，大中型建筑物采用钢结构的比例将逐年增加⑷。

1.3建筑钢结构设计对工程造价的影响

材料及型号的选择，随着科学技术的不断发展，用于钢结构行业的

材料种类及规格型号也层出不穷，在材料及规格型号的选择上有很大的

学问，材料及规格型号选择的合理与否也直接影响着工程造价。可见设

计阶段材料及规格型号的选择对于工程造价的控制具有极其重要的作用。

技术与经济分离，一味强调功能、美观。所以提供设计人的素质及合理

使用设计软件对建筑工程造价的控制还是有很大影响的⑸。对于一个企

业来说，效益是它的命脉，因此工程造价在建筑企业中占据重要地位。

它有效地掌握和控制着工程项目的施工成本，确定这企业的经营效益。

然而，施工组织设计与工程造价两者是相辅相成的、密切联系的，先进

科学的施工组织设计能够有效控制施工造价，提升企业效益。因此，为

了提升企业的竞争力，保证项目的投资收益，必须要对施工组织设计与

工程造价进行深入研究，重视施工组织设计对工程造价的影响。只有合

理地优化施工组织设计才能够更充分利用现有的人力、物力和财力，来

保证企业的收益，获得更多的机遇。

本文采用文献研究与经验总结的研究方法，通过详细分析施工组织

设计对工程造价产生的影响，然后提出一系列措施，从而来保证工程造

价的合理性。成功的施工组织设计影响着工程造价的合理性，同时也决

定着工程质量及工期，最终达到降低施工成本，促进企业发展的目的。

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第二章影响钢结构建筑造价的因素

建筑钢结构因其自身的优越性受到了建筑工程人员的青睐:但是这

种结构需要大量的成本，因此需要事先做预算,在保证建筑钢结构质量的

前提"尽口J能的降低建筑，程造价，其措施的方法要有针对性，不能因

为控制造价而忽视钢结构稳定性等问题。钢结构作为建筑中经常使用的

结构，才能预先制定出高层建筑钢结构造价的控制措施，以此降低整个

建筑建设成为影响建筑钢结构造价的因素。第一首先就是要对钢结构工

程的技术验收的规范，提前按照技术规范要求准备施工策划⑴；第二就

是前期的图纸复核，仔细复核图纸设计工程量有没有错误，复核钢筋图、

结构图的正确与否，复核完图纸技术部门要相应的写出施工方案和组织

设计文件、以及施工方案，雨天、雾天、恶劣天气的情况下的施工措施。

第三项目要进行二级交底，现场技术人员要对工人进行三级交底，保证

在一线生产的技术工人要清楚施工的要点。第四在原材料进场前要进行

抽查检测，对现场施工的半成品试验室要按照规范要求按比例进行取样

检测，并且让第三方检测机构出具检测合格报告。

2.1地质环境影响

钢结构建筑使用现场的气温条件，地质条件是影响钢结构的重大因

素之一。在特殊气候下需要选择特殊的钢材型号，Q235B材料目前市场

价值在4000-4500之间而Q345E材料就将达到万元以上。而地质又影响

到钢结构地基的设计⑶部分软土基地质会导致钢结构地基在施工过程

中难度加大，安装工艺要求较高，并且，不同的地质会导致钢结构建筑

的抗震等级不尽相同，对材料的尺寸选择，施工时的焊接工艺等都会产

生影响⑹。

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2.2结构设计布局影响

钢结构工程的施工是分两个方面的，第一就是在加工厂里面进行预

制，然后将预制结构拉去现场进行焊接成型，那么这种情况下，监理需

要对这两个施工场地都要进行严格的质量验收，而往往监理只是注重了

施工现场的焊接成型，忽视了在加工厂里面的预制情况，预制的质量得

不到保障。我们也要重视监理的监督工作的重要性，现场监理人员也需

要不断的增强自身的能力，加大对钢结构工程的质量的管控力度，保障

施工的进度。钢结构工程安装过程中监理一定要控制好焊接的质量，焊

缝的要求要满足设计规范的要求，无论从外观还是内部结构都要进行监

督管理。另外，钢结构工程在安装的过程中，我们也要相应的拟出专项

的施工方案，包括航吊的布置，起吊方案等等，保证安装的施工质量。

2.3建筑高度及厂房钢结构吊车吨位

在常规钢结构建筑造价过程中，根据实际需要每增加10cm也就增

加了2%-3%的工程造价。在厂房钢结构中，吊车吨位决定了承重梁的单

位截面积，吨位过大会导致设备的浪费及钢材的浪费，吨位过小又满足

不了厂房生产的需求⑷。组织设计中安全技术措施是否切实可行；结构

安装要编制专项安全方案；质量、进度、成本控制的措施和方法；施工

组织设计编制内容要齐全；施工计划、施工现场平面布置的安排；施工

单位编、审'、批要手续要完整瓦有一支高效熟练的安装作业团队，能

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为业主节约不少时间和费用⑺。

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第三章建筑钢结构设计阶段的工程造价控制

3.1均衡设计阶段的钢结构优化与施工造价

钢结构设计阶段的成本控制，设计方案非常重要，方案的合理与否

直接决定了工程造价的高低，一个好的设计方案一定不能只片面的考虑

其功能、美观等，好的设计方案一定是在保证功能、安全、美观的同时

兼顾可施工性、经济型以及合理性等。科学的制定设计方案，坚持从实

际出发，是一个好方案的前提。

那么进入施工图设计阶段，在施工图的设计中，设计人员应严格遵

循初步设计的原则、项目、内容、范围和投资。完善精确的设计施工图

尺寸，避免缺漏项，做到各专业之间无矛盾。当前钢结构施工人员的工

资越来越高，人工成本在钢结构制作中所占比重已经从原来的25%上升

至40%。做好施工图的设计，减少变更量已经是成本控制的重要一步。

提高施工图的质量应严格执行相关规范的要求，按照规范要求的进行验

算，做到既要保证功能、安全，同时兼顾可行性、经济性。

对于多层复式钢结构建设，层间结构越复杂，用钢量越高，施工起

来也就越复杂，往往会使得工程造价变高⑸。因此，在设计阶段需要综

合考虑每层的承重以及层间设备的布置，最大程度上节省钢材的使用。

目前在钢结构设计中，一般设计钢节点作为层间立柱的承重机构⑹。

但是钢节点本身耗费钢材，并且施工过程较为麻烦，因此应多采用加强

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筋或斜拉撑等加强结构来分散传递给承重单元的力，从而替代钢节点的

使用。

3.2优化材料设计

由于钢结构工程中钢材用量最大，在成本中占比最大，在设计过程

中应注重钢材的出厂尺寸，最大化利用材料，提高原材料利用率，减少

余量。由于钢材随牌号不同价格差异较大，某些特殊标号钢材还需从国

外进口•因此，对于材料的选择也应充分考虑到使用现场的情况，根据

抗震设防烈度，使用温度，使用环境合理选择钢材牌号。

在设计过程中应对型材及板材的下料进行科学合理的排版设计，材

质及尺寸相同的母材可以不分项目统一进行排版设计。比如：某一工程

项目单件尺寸较大，下料后剩余母材较少，无法对本项目其他单件进行

下料，而另一项目单件尺寸较小，可充分利用此余料。此时，便可将两

个项目混在一起进行下料设计，此举不仅充分利用起原材料，并且在下

料切割过程中减少了母材的倒运次数，节省人工，提高了下料效率。

3.3提高设计人员专业水平，合理使用设计软件

目前我国刚结构设计人员的素质参差不齐，南方发达地区由于经历

的项目较多，经验相对丰富，但是钢结构的设计不同于普通民建，样式

复杂多变，空间布局迥异多样，单纯靠人及简单的CAD建模很容易发生

不交圈，出现细漏，要知道工程上的一点点疏忽可能带来很严重的后果,

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并付出极大的代价。

在国外市场，TEKLASATWE等3D建模软件及3D打印技术已经深入

钢结构设计当中⑺，这些软件均可提高钢结构设计效率，提高钢结构可

施工性，降低钢结构成本，合理选择钢结构设计软件也是设计阶段一大

重要环节。在现今建筑事业中，钢结构的应用越来越普遍，并且有许多

优势，这使得其在建筑行业内得到了众多企业的青睐。钢结构施工过程

中安全也是很重要的，施工单位应该要成立安全应急管控小组，坚持安

全第一，进度第二的原则，一定要控制好现场的安全管理，也有的施工

单位成立安全应急小分队，一般是由十几个工人组成，在出现安全相关

的事故或者其他活动中要迅速的能够起到保障的作用，没有规矩不成方

圆，施工单位要建立安全管理责任体系，保障安全责任落实到每个人的

头上，现场管理人员要兼安全员，并不是说现场的管理人员只要管好生

产或者进度而对安全置之度外，我们要对现场的管理人员进行安全绩效

的考核，考核不合格的进行扣除绩效，按照“管生产必须管安全”的原

则，施工单位的经理是安全第一责任人，施工单位现场的技术人员和现

场的施工人员是最最直接的安全责任人，项目的技术部门要把安全措施

写进施工方案中去，在技术交底的时候严格强调安全的重要性，保证项

目没有伤亡，保证施工的进度，保证项目的效益。

现场有新的工人进场的时候要进行安全教育，没有经过安全教育的

工人绝对不能允许上岗作业，要想上岗作业就必须先进行安全教育，。

现场的安全还包括现场的火源的控制，防止着火引起财产损失，一定要

定期的检查民工宿舍的用电安全，不能乱拉线，乱接线，清除各类安全

隐患。

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当前我国工程设计人员大多数从国内学校毕业后直接走向

了设计岗位，并没有切身参与到钢结构施工过程中去，因此在设

计时难免会出现不合理的地方，如部分封闭空间内部无法焊接⑻,

同样会造成钢结构工程造价升高。因此，在设计阶段应与项目施

工人员共同探讨，减少不必要的设计缺陷⑻。

3.4现场安装设计

钢结构现场除制作以外现场安装也是影响成本的重大因素

之一。由于受安装现场设备，设施等影响，钢结构现场安装存在

较大的不稳定性。同时,大部分钢结构安装现场都没有完善的配

套设施，安装过程中需要调动资源甚至就地取材，而每一步的滞

后都会影响后续工序的进行。因此，在设计阶段应尽可能将整体

结构分包组设计，单体合拢尽量在预制车间完成，第一减少了高

空作业的作业量，提高了安装效率，减小整体安装的工作量。第

二，此设计通过减少作业量降低了安装工程中的安全风险及安全

投入。更可以减少大型设备及脚手架的租赁时间，不仅提高现场

安装人员工作效率，更缩短的钢结构建筑的工期。

钢结构安装图纸应尽可能简明扼要，在设计阶段应尽可能提

前的在图纸上通过计算机计算出安装几何角度，对于而不是现场

使用三角函数重新计算。对于现场焊接预留口应充分考虑实际焊

接的可行性，在图纸上应标清焊缝形式及焊角高度。一份好的设

计图纸可大大加快现场安装人员的工作效率，减少错装，返工的

现象⑼。

3.5钢结构和混凝土结构的混合设计

钢结构建筑的特点为自重较轻，具有高强度，占地面积小,

地基成本较小，总体造价要少于混凝土结构。但是其自身防火性

能较差，需要增加防火涂料，混凝土结构的特点为防火性能好,

造价比较低，但是其自重较大，施工周期较长，施工工艺也比较

复杂⑼。在设计过程中，对于某些特殊结构，根据梁柱界面特点

及填充材料r在设计时可以考虑钢结构作为支撑，混凝土外墙的

混合结构设计形式"”在设计过程中，可参照表3-1钢结构混

凝土结构体系各个选择最优装配方案。对于防火要求较高的钢结

构建筑，可考虑设计成钢结构框架混凝土外墙的结构，而对于单

纯承重的钢结构如大型重型厂房，可考虑钢结构框架瓦楞板外墙

的设计形式"°1。

表3-1

结构类型框架部分潜力墙部分楼板填充堵框架柱主要截面框架梁主要截面

方型混凝土柱，300mm钢筋120mm钢筋混凝土外墙240mm,内墙

混凝土结构500x500(C30)300x600(C30)

矩形混凝土菜混凝土现浇楼板200mm，实心碍，页岩

箱型钢柱焊接，300mm钢筋钢筋混凝土内墙200mm,实心传，400x：5的箱HN350X175

钢结构

H型钢梁混凝土现浇楼板空心砖，页岩型柱。345)(Q345)

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第四章结论

钢结构设计阶段的成本控制非常重要，成本的控制直接影响到本项

目的投资成败，为了尽可能的获取最