建筑工程结构设计对工程造价的影响探研.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 21 日 作者简介：汪瑛（1992），女，汉族，宁夏中卫人，硕士，中级工程师，银川科技学院，建筑结构。-44-建筑工程结构设计对工程造价的影响探研 汪 瑛 银川科技学院，宁夏 银川 750000 摘要：摘要：建筑工程结构设计是工程设计中至关重要的一环，其合理与否直接关系到工程的安全性、经济性和可持续性。工程造价作为一个重要的指标，受结构设计的影响尤为显著。通过对不同结构设计方案的比较，分析了结构设计对建筑材料、施工工艺、支撑结构等方面的影响，并进一步探讨了如何在实际工程中做出科学合理的结构设计决策以降低工程造价，为工程设计及管理提供参考依据。关键词：关键词：建筑工程；结构设计；工程造价；材料选择；施工工艺 中图分类号：中图分类号：TU723 1 建筑工程结构设计中工程造价的现状及问题 在当今的建筑工程领域，结构设计对工程造价的影响备受关注。随着建筑技术的不断发展和建筑市场的不断扩大，工程造价成为建筑项目中不可或缺的重要指标之一。然而，现实中我们也不难发现一些具体问题。当前的建筑工程结构设计在一定程度上存在“以省成本为目的”的倾向1。在工程造价考量下，一些结构设计方案会过分追求成本的降低，导致牺牲了建筑的安全性和耐久性，甚至引发了一些质量安全隐患。这种盲目追求成本节约的做法对工程造价的影响是双面的，虽然在一定程度上降低了工程投资，但隐患和问题的暴露可能为后期的维护和修复增加了不小的成本。传统的结构设计思维相对僵化，局限了对工程造价的优化。一些设计师往往倾向于沿用传统的结构设计方案，缺乏对新材料、新工艺的积极探索和应用，从而错过了降低工程造价的机会。随着科技的发展和建筑材料的创新，我们有望探索更多更经济高效的结构设计方案，从而降低工程造价，提高工程的经济性和可持续性。此外，对于工程造价和安全性之间的平衡依然存在挑战。在实际项目中，结构设计师往往面临着如何在保证工程安全的前提下，尽可能降低工程造价的复杂问题。工程造价与结构设计之间的平衡关系需要更深入的探讨和研究，以找到最佳的解决方案。因此，认识和解决建筑工程结构设计对工程造价的影响已成为当前建筑工程领域中的迫切问题。通过深入挖掘建筑工程结构设计对工程造价的影响机制，我们有望发现更多的优化空间，为建筑工程的可持续发展提供更多有益的思路和启示。希望通过本文的探讨，可以引起更多人的重视，并为相关领域的从业者提供一些启发和思考。2 案例分析 本文选取了 A 市某高层建筑工程为例，通过对比分析了两种不同的结构设计方案在材料选择、施工工艺、支撑结构等方面的异同，进一步探讨了对工程造价的影响。同时，结合了相关理论知识和实际案例，旨在为工程设计和管理提出可行的建议。具体分析如下：在实际工程中，结构设计对工程造价的影响主要体现在材料选择、施工工艺和支撑结构等方面。首先，从材料方面而言，不同的结构设计方案会对材料的使用量和选择产生明显影响。比如，在某高层建筑工程中，采用了钢结构设计方案，相比传统的混凝土结构，减少了材料的使用量，并极大地提高了施工效率。其次，施工工艺也是结构设计对工程造价的重要影响因素。在实例中，我们发现钢结构设计方案不仅减少了施工周期，还降低了施工设备的使用成本，有效控制了工程造价。同时，针对支撑结构的设计也可以通过细化设计节省大量钢材使用，进一步降低造价。总之，建筑工程结构设计对工程造价的影响是全方位的，包括材料使用、施工工艺、支撑结构等方面。通过合理科学的结构设计方案选择，可降低工程造价、提高工程效益，为实际工程提供了重要的参考价值。3 优化策略 3.1 结构设计与可持续发展的结合 结构设计师可以优先选择符合可持续发展标准的中国科技期刊数据库 工业 A-45-绿色材料。例如，选用可再生材料，如竹木材料或回收再利用的材料，来替代传统的资源耗竭型材料2。这种选择不仅可以降低工程造价，还可以减少对环境的负面影响，实现结构设计与可持续发展的有机结合。结构设计师在设计过程中应该考虑建筑物的节能特性。通过优化结构设计，合理利用建筑形态和表皮结构进行能量效率的提升，例如通过增加保温层或优化立面设计来减少能耗。这样的设计不仅可以降低工程运营成本，还可以减少对能源资源的消耗，实现结构设计与可持续发展的双赢。结构设计师可以整合智能化系统，如智能照明、智能温控等，使其与建筑的结构相互配合。通过结构设计师与智能系统的密切合作，建筑可以更加高效地运行，减少能耗和维护成本。结构设计的合理布局和结构材料的选择可以为这些智能系统的安装提供便利和支持。结构设计师应该考虑建筑的自然通风和采光，通过合理的建筑布局和结构设计，最大限度地利用自然气流和光线，减少对人工系统的依赖3。例如，设计自然通风的空间、设置采光窗或天窗等。这样不仅可以节约能源，还可以提高建筑舒适度和室内环境质量，实现结构设计与可持续发展的协调。结构设计师可以在建筑物周边融入生态景观，如绿色屋顶、垂直绿化等。这些生态景观的引入可以改善建筑周边的空气质量、提供生态系统的服务功能，同时也为建筑提供自然的降温和净化空气的功能。这样的设计不仅美化了建筑环境，还与结构设计相互融合，体现了可持续发展的理念。通过以上的方法和措施，结构设计师可以将可持续发展的原则融入到建筑工程的结构设计中，实现工程造价的优化与可持续发展的目标的统一。这种结合将为建筑行业带来新的发展方向，推动可持续建筑的实践和推广。3.2 创新材料及工艺的应用 结构设计师可以考虑采用高性能复合材料，例如碳纤维增强聚合物（CFRP）或玻璃纤维增强聚合物（GFRP）。这些材料具有重量轻、强度高、耐久性好等特点，可以有效减轻结构荷载、降低施工成本，同时提高建筑的抗震性能和整体结构效率。结构设计师可以探索将三维打印技术应用于建筑结构的制造和构件生产。通过三维打印技术，可以实现高度定制化的结构构件制造，减少材料浪费和人力成本，同时加快施工速度。这种创新的工艺不仅可以降低工程造价，还可以增加结构的灵活性和可塑性4。还可以关注并应用可降解材料，如可降解混凝土、生物可降解塑料等。这些材料在建筑使用寿命结束后可以自然分解，减少对环境的污染和资源的浪费。同时，可降解材料的应用也可以通过降低材料成本和减少维护成本，对工程造价产生积极影响。结构设计师可以积极推广模块化和预制技术。通过将结构构件在工厂进行预制和组装，可以减少现场施工时间和人力成本，并提高结构质量和施工效率。这种技术的应用不仅可以降低工程造价，还可以避免一些现场工程风险和问题。此外，研究和应用智能材料，如形状记忆合金、智能感应材料等。这些材料具有响应外部环境变化的能力，可以使建筑具备自适应性能。通过智能材料的应用，可以降低能耗、提高能源利用效率，从而降低工程运营成本。以上创新材料及工艺的应用方法和措施，结构设计师可以实现工程造价的优化。这些方法不仅在经济效益上有优势，还可以推动建筑行业的创新和可持续发展，为建筑工程结构设计赋予更多的特色和价值。3.3 数据驱动的结构优化 可以利用先进的模拟分析软件，对建筑结构进行多方面、多角度的分析。通过对结构受力、振动特性、材料应力分布等方面的模拟分析，可以精确获取结构的工作状态，发现潜在的弱点并进行优化设计，以提高结构的稳定性、安全性和经济性。这种基于模拟分析的结构设计可以有效避免传统试错方式带来的时间和成本浪费5。同时，结构设计师可以积极应用大数据技术，通过收集和分析大量的结构工程数据，寻找结构设计中的规律和趋势。基于大数据分析的结构设计可以更好地预测结构施工过程中的风险点，提前通过优化设计来降低施工风险。同时，大数据也可以帮助结构设计师更准确地评估材料参数、工艺效率等影响工程造价的因素，从而实现结构设计与工程造价的精确控制。通过拓扑优化算法，结构设计师可以利用计算机模拟多种结构布局和材料分布的方案，找到最优的结构设计方案。例如，基于有限元分析的拓扑优化方法可以帮助结构设计师在保证结构强度的前提下，最大限度地减少结构材料的使用，从而降低工程造价。这种基于数据驱动的结构拓扑优化方法可以为建筑结构设计带来更高的效率和经济性。此外，结构设计师可以将智能监测技术应用于建筑结构的日常运行与维中国科技期刊数据库 工业 A-46-护中。通过传感器、监测设备等智能装置，可以实时获取建筑结构的工作状态和健康状况，并对结构的损伤和老化进行智能预测。结构设计师可以根据这些数据来实现精准维护和预防性修复，延长建筑结构的使用寿命，减少后期维护成本，从而间接降低工程总体成本。这些方法和措施将为建筑工程结构设计带来更高效、更科学的优化策略，推动建筑行业向着智能化、精细化发展。3.4 跨界合作与综合设计 跨界合作与综合设计是建筑工程结构设计中一项重要的优化策略，通过不同领域的专业团队和资源共享，实现结构设计的高效、协同与创新6。结构设计师可以与其他领域的专业团队进行合作，如建筑设计师、土木工程师、机电工程师、环境工程师等，共同组建跨界团队。这样的团队结构可以跨越专业领域的限制，确保建筑结构设计在整体规划和设计过程中考虑到多方面因素，从而实现在项目初期就能够做到全面的整体规划和协调，减少后期的改动和额外投入。组织跨界专业人员进行综合设计工作坊，鼓励不同专业间的交流与合作。在这种工作坊中，结构设计师可以与其他专业的设计师和专家共同探讨问题，并从不同角度审视设计方案，发现问题并提出解决方案。这样的合作方式有利于打破专业壁垒，促进创新设计和综合规划的产生。采用建筑信息模型（BIM）技术，实现设计、施工、运营等全生命周期的信息共享与协同。结构设计师可以通过BIM平台与其他专业的设计团队进行无缝合作，实现全过程的数据共享和协同设计。BIM 技术的综合应用可以减少信息传递和解释错误，提高工作效率，降低设计变更及施工周期，从而降低工程总体成本。跨界合作不仅是团队间合作，还包括资源的共享。结构设计师可以与其他专业团队进行资源共享，例如共同使用先进的设计软件、共享先进的材料研发成果等。这种资源共享与交叉创新的模式可以降低研发成本，提高专业技术水平，最终降低工程造价。与环境工程师合作，将可持续发展理念纳入结构设计中。通过合作，结构设计师可以在设计过程中考虑建筑材料的可持续性、建筑的节能环保等因素，以降低建筑的整体能耗和环境影响，并带来长期的经济效益。这些方法和措施将为建筑工程结构设计带来更加多元化、协同化的设计理念，推动建筑行业向着更加智能、高效的方向发展。3.5 建立完善的成本管理体系 建立完善的成本管理体系可以通过有效的成本管控和分析，对工程造价产生积极影响。采用先进的成本可视化技术，通过虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术手段，将工程造价数据以直观、形象化的方式呈现出来7。结构设计师可以通过这些技术手段，直观地了解不同设计方案的成本差异，包括材料成本、人工成本、施工周期等各方面的数据，以便在设计过程中作出更加有针对性的决策，降低不必要的成本支出。借助信息化技术，建立工程造价实时监控系统，实现对成本数据的动态监测和分析。通过这种系统，结构设计师可以实时掌握工程造价的动态变化情况，对成本异常进行及时预警和处理，避免成本超支，提高成本控制的效率。同时，建立成本风险管理机制，对潜在的成本风险进行全面的识别、评估和管理。结构设计师可以利用风险评估工具，对设计方案中可能存在的成本风险进行量化评估，制定相应的应对策略，以降低风险对工程造价的影响，确保工程造价的可控性与稳定性。在结构设计阶段，进行成本效益分析，全面评估各项技术方案对工程造价的影响。结构设计师可以针对不同设计方案进行经济性评估，考虑到长期运营成本、维护成本等因素，从而选择最具成本效益的设计方案，实现优化的工程造价，最后，建立结构设计团队和其他相关专业团队之间的成本共享机制，实现不同专业间信息的共享和协同工作。通过共享成本数据与分析结果，各专业团队可以更好地掌握整体设计方案对工程造价的影响，协同优化设计，从而实现工程全过程的成本控制与管理。4 结语 综上所述，建筑工程结构设计对工程造价的影响是全方位的。通过以上优化策略的实施，可以为建筑工程结构设计带来新的思路和方法，促进结构设计与工程造价的协调发展，为建筑工程行业的健康发展提供更可持续的支持。中国科技期刊数据库 工业 A-47-参考文献 1刘琪.建筑工程造价动态管理与成本优化控制研究J.智能建筑与工程机械,2023,5(2):77-79.2张凌,王云峰,陈致祺.工程总承包企业造价数据库构建与应用以教育建筑项目为例J.建筑经济,2023,44(7):74-83.3贾翠.建筑工程造价影响因素分析及降低工程造价措施J.建材发展导向,2023,21(3):129-131.4马德慧.新型绿色建筑工程造价预算与成本控制问题探究J.陶瓷,2023,11(2):167-169.5胡书香.新型绿色建筑工程造价预算与成本控制J.陶瓷,2023,19(2):179-181.6王晓娟.绿色建筑工程项目全过程造价管理研究J.陶瓷,2023,5(2):191-193.7袁冀湘.试论装配式建筑对工程造价的影响及改善路径J.陶瓷,2023,12(4):141-143.