价值工程在结构工程设计中的应用

　　摘要：文章从工程项目的功能分析、结构设计等方面论述了运用价值工程在结构设计中所起到的作用。并通过几个工程实例来说明在结构设计过程中运用价值工程可以获得较好的社会效益和经济效益。
　　关键词：价值工程、结构设计阶段。
　　1.前言
　　在建筑产品的技术经济评价中，长期存在着经济指标与实际功能脱节的现象，反映建筑产品功能的定性指标又无法定量。这两大问题，影响着建筑产品技术经济效果的综合评价与对比。价值工程作为一种技术经济分析新方法，价值工程采用一套系统的科学方法，将反映建筑产品的定性指标定量化，使之易于测量和度量。
　　在建筑结构设计环节引用价值工程分析方法，以建筑产品的功能与实现这些功能所花费的费用之比的相对值，来确定建筑结构的方案，是一种科学的方法。
　　2功能指数法优选设计方案
　　功能指数法又称相对指数法，是通过评定各对象功能的重要程度，用功能指数来表示其功能程度的大小，然后将评价对象的功能与相对应的成本指数进行比较，得出该评价对象的价值指数，从而确定改进对象，并求出该对象的成本改进期望值．其表达式如下：
　　价值指数(v)=功能指数(F)÷成本指数(C)
　　2．1价值指数的计算
　　功能指数和成本指数计算出来以后，需要进行分析，以揭示功能与成本的内在联系，确定评价对象是否为功能改进的重点，以及其功能改进方向及幅度，为方案创新工作打下良好的基础。在功能指数法中功能的价值指数为=Fi÷Cf价值指数计算结果此时计算结果分3种情况：
　　(1)v=l。此时评价对象的功能比重与成本比重大致平衡，合理匹配，可以认为功能的目前成本是比较合理的。
　　(2)v<1。此时评价对象的成本比重大于其功能比重，表明相对于系统内的其他对象而言，目前成本偏高，从而会导致该对象的功能过剩。应列为改进对象，改进方向主要是降低成本。
　　(3)v>1。此时评价对象的成本比重小于其功能比重，出现这种结果的原因有3个。一是由于目前成本偏低，不能满足评价对象实现其具有功能的要求，这种情况应列为改进对象，改进方向是增加成本。二是评价对象目前具有的功能已经超过其应该具有的水平，也即存在过剩功能，这种情况也应列为改进对象，改进方向是降低功能水平。三是评价对象在技术和经济等方面有某些特殊性，在客观上存在着功能很重要、需要耗费的成本却很少的情况，这种情况一般就不列为改进对象。
　　3.在结构设计阶段运用价值工程应注意的几个方面
　　在工程的设计阶段，应尽早的运用价值工程，明确设计范围选择可以加快设计进度，以节约时间，避免不必要的设计工作，防止预算超支等问题。
　　3.1注重功能的分析
　　功能分析是价值工程的核心，其目的是以使用者的功能需求为出发点，对所研究的对象进行功能分析，在满足功能的前提下降低成本，使设计工作做到功能与价值统一。在结构设计中，设计师应与建筑师及业主充分沟通，了解其需要和期望，通过对项目进行功能分析，弄清楚哪些功能是必要的，哪些功能是不必要的，将不必要的功能去除。根据必要功能以及必须要考虑的各种规范的要求来制定出几种方案。在上海某高层商务楼项目中，将车位由原先设计的40平方/车位优化到32平方/车位，为业主增加有效车位60多个，桩基优化中，为业主节约投资500多万，并通过对电梯间和楼梯间布置的优化，增加使用面积300多平方米，卓越的设计管理为甲方节约了巨额投资，并赢得了超额的回报。
　　3.2结构设计阶段的成本分析
　　HRB400钢筋是专门为建筑结构应用和开发的钢材，其强度设计值是HRB335钢材的1.2倍左右，而其每吨的价格增加不超过10%,因此HRB400钢材就具有较好的性价比。在结构设计中，有配筋率控制的构件如某些竖向构件仍可采用HRB335钢材，而由计算配筋控制的构件就可采用HRB400钢筋，这样可以有效的控制用钢量，降低造价。同时还可增加建筑物的安全储备和结构强度，对高层建筑的作用尤为显著。当然这也不是绝对的，采用HRB400钢筋还应根据建筑物所在地的具体情况来分析，所采用钢厂的HRB400钢筋产量能否及时供应也是至关重要。因采用HRB400钢筋而钢厂又不能及时供货导致工期延误，这在现实工程中也是屡见不鲜的。
　　钢管砼柱结构，结合了钢和砼的各自优点，大大改善建筑结构的抗震性能。柱子的截面比普通砼柱减少了50％～60%,从而减少用砼量。采用钢－砼组合梁结构技术，它的优点同样是结合了钢和砼的各自优点，能有效的改善梁的刚度。它比砼结构的梁板结构整体自重减轻约30％，比纯粹的钢结构用钢量减少约15％。采用压型钢板－砼组合楼板结构技术，也同样可以增加楼板的强度及刚度。还可以打破砼楼板的施工工艺，可以同时几层楼面同时施工，可以不用搭设脚手架。直接采用压型钢板做为砼楼板的承重模板，这样就可大大的缩短建设周期，有利于节约成本。
　　3.3全寿命周期的综合考虑
　　价值工程研究的是项目的整个寿命周期成本，包括建造成本和使用成本。在实际中，有许多的开发商或业主，比较注重建筑物的建造成本，而忽略了今后的使用成本。对设计师设计时使用的材料及用钢量进行控制。这使建筑物建筑成本下降，但却增加了今后的使用成本。如一般建筑物规范要砼的裂缝宽度，对建筑物的耐久性影响很大。将裂缝控制在0.2所用钢筋量要大于和将裂缝控制0.3的用钢量。但其砼耐久性要好很多。如按绿色生态标准建造的住宅的能源节约率高达50％～60％，这就意味着这种住宅每天可节约50％的电。通过以上说明一次性投资和经常性费用存在着一定的反比关系。通常可选价值量的单项进行重点分析，通过方案比较、优化设计可努力寻求这两者的最佳结合。
　　4.在结构选型阶段价值工程的运用
　　在工程的结构设计阶段，结构选型非常重要。在满足一定功能的前提下，选择更经济、更合理的结构形式。
　　舟山某工程为工业厂房，高22m,长35m,宽12m。因地形限制最大跨度达到18m。该建筑内有设备，尺寸、重量较大。舟山地处海边，海水有较大腐蚀性，风荷载比较大，基本风压为0.92。该工程为框架结构，抗震设防烈度为7度，结构抗震措施提高一度按8度考虑，框架抗震等级为二级，建筑场地类别为Ⅲ类。方案初步定为纯混凝土结构或着钢结构框架混凝土楼板。
　　4.1结构功能
　　（1）采用钢结构框架，经STS建模SATWE计算风荷载起控制作用，柱底弯矩过大，需在结构两个方向分别设置斜撑。设置斜撑使得整个结构的开间变小，建筑内部设备尺寸不能满足要求，须向设备厂家定制。这使得成本无形中增加，同时工期也会受到一定的影响。优点；压型钢板－混凝土楼板可以采用压型钢板做为支撑模板，可以做到几层楼面板同时安装，一次性浇筑混凝土。这使得工期可以大大缩短，更有利于资源的合理分配。
　　（2）采用混凝土框架，因单跨跨度较大，所需主梁梁高过大，导致净空不能满足要求，须加大层高。这样使整个结构高度增加，所受风荷载加大，梁柱截面都偏大，影响建筑的美观。
　　（3）采用钢结构框架整个结构总体质量远小于混凝土框架结构，更有利于结构的抗震。采用钢结构框架也比混凝土框架结构更为美观。
　　4.2成本控制
　　采用钢结构框架，用钢量远大于混凝土框架结构，成本较混凝土框架结构要大。
　　4.3质量控制
　　（1）钢结构框架柱、框架梁可工厂制作、焊接节点，现场采用螺栓连接，这样可做到大部分工厂化生产。质量容易得到保证。钢结构框架现场吊装，使整个工期缩短。
　　（2）采用混凝土框架是传统工艺，在梁柱节点、梁梁节点、钢筋排布较密级处混凝土不容易被振捣密实，容易存在质量隐患。单跨大跨度混凝土梁跨中扰度较大，梁根部容易产生较大的拉力，不利于裂缝的控制。
　　4.4建筑全寿命周期费用考虑
　　（1）钢结构框架的防火性能较差，因为是在海边，海水具有较强的腐蚀性。所以采用钢结构框架需要在表面采取防腐，防火措施。这种措施基本贯穿建筑物的全寿命周期。产生的防护费用较大。
　　（2）混凝土结构框架的防火性能、防腐性能要比钢结构框架要好很多。混凝土框架结构除特使要求外基本不用采用防火措施，在防腐及混凝土耐久性方面只需在设计及浇筑混凝土时采取相应的措施。不会产生后续的防护费用。同时也较为节能环保。
　　4.5综合上述因素，根据价值工程的概念以及和建筑、业主沟通经过综合考虑，最终选择混凝土框架结构。以上混凝土框架结构的缺点在单体设计中尽可能的完善。
　　5.结束语
　　价值工程作为提升研究对象价值的系统方法，最终目标是要在功能、成本、工期和质量因素中找出最优化的选择，为实现全过程项目管理目标提供了有效保障。如果能更好的将价值工程广泛的运用与建筑结构设计阶段，对于合理配置资源、控制工程成本、提高经济效益和社会效益具有深远意义。
　　参考文献：
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　　【2】尹贻林．工程造价管理相关知识【M】．北京：中国计划出版杜l997
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