梁家辉，贾 鹏，鞠 巍，刘 毅，黄教源

中国建筑一局（集团）有限公司，北京 100071

建设工程项目管理中，成本控制无疑是最重要的环节之一，如今在建筑行业竞争十分激烈的背景下，如何把技术和成本有机结合成了工程技术人员的一大重难点，这也使得技术创效在现在的项目管理中越来越受重视。

本团队基于技术创效的基本原则，以设计的角度去发现创效点，达到“知己知彼”的效果，为项目技术创效提供了一种新思路。

1 背景介绍

在一般情况下，要实现技术“双优化”创效，项目部往往需要重视前期技术和商务的结合，通过技术人员对图纸的了解掌握，发现图纸问题，在满足规范、设计意图、安全、质量的前提下提出优化方案，经商务部门进行经济分析，最终在设计、建设单位确认后按优化方案实施，完成创效。创效过程中最关键的一环就是如何才能发现创效点，提出优化方案。

那么怎样发现优化创效点呢？部分施工单位通过相关的优秀案例总结了一些经验，主要是通过与设计单位、业主沟通，替换或增减设计初步选用的材料、做法等，例如混凝土增加抗裂外加剂，钢筋等强度、等面积代换，地下防水材料变更等，其基本原则就是将一些费时费工、收入较低的工作项替换为成本低、收入高的项，从而扩大盈利空间，这就是技术创效的基本方法。

然而改变材料、做法不是凭空想出来的，是要通过专业人员对项目的严谨分析和策划才能做到。现在的施工单位越来越重视应用新型模架体系、绿色施工技术、BIM 等四新技术来实现技术创效，这些要求目前已基本覆盖到所有项目部，成为了项目管理的常规操作。本团队提出的基于PKPM 系列设计软件的土建结构优化创效方法也正是基于这些要求，基于创效的基本原则，以设计的角度去发现创效点，从而达到“知己知彼”的效果，为项目技术创效提供了一种新思路［1］。

从建设单位的角度出发，一个建设项目的实施阶段，首先要从设计管理开始。设计图纸对工程造价的影响是决定性的，因此大部分建设单位会有专门的设计部门进行设计管理。而施工单位在建设项目中一般仅承担施工任务，与设计单位一般没有直接关系，也不会设专人进行设计管理，只需按图施工即可。这样就会存在一个问题，由于施工单位不掌握设计原理，缺少对设计图纸意图的真正理解，从而不能把握到其中隐藏的创效点。

本团队在项目实施过程中，通过对图纸的研讨分析和对建设单位、设计单位的日常沟通中发现，因项目情况特殊，图纸几乎是设计好就出图用来施工了，项目的结构图纸是一个设计优化的重中之重，因此项目技术人员结合自身的知识，运用PKPM 系列设计软件对设计单位提供的原始结构模型进行分析，发现了一些不合理的荷载、截面等问题，为图纸会审、商务创效工作做出了一定的贡献。

2 创效方法思路

现在的工程项目实施过程中，设计单位做施工图设计往往时间非常紧张，甲方一确定方案就开始催出图，而设计人员能力参差不齐，往往还要同时跟进多个项目，时间精力无法保证，一个项目甚至一个星期就要出图，为了赶图纸，设计师出于安全和进度方面考虑，往往在设计中习惯于保守设计，指望设计院自主去优化并不符合实际，这对设计院来说是个费力不讨好的事情，同时由于结构与安全的紧密关系，故一般的建设单位对结构设计优化并没有足够的重视，而且往往存在一种观点，降低结构成本必然降低安全储备，因此仅仅从大的平米经济指标上进行成本控制，只要在合理范围内就不再优化。而施工单位一般情况下管理人员充足，项目部人员只需要长时间负责一个项目，施工过程中有足够的时间去看图纸，并优化设计。结合上述客观现象，在此我们提出一种创效方法，由施工单位组织技术力量，运用PKPM 软件查看分析结构设计模型，找出模型中不合理的地方，并会同商务人员一同分析后采取进一步优化措施［2］。

本创效方法本质上是一种通过PKPM 软件查看分析结构设计模型，从而进行设计优化的方法。其重点在于灵活运用PKPM 软件，例如通过对比建筑图的墙体布局、房间功能，查看结构模型中的恒活荷载布置，看是否存在荷载布置过大、过小或遗漏的情况，又或者通过调整主要构件的截面尺寸、材料强度等参数，将调整后计算分析出的配筋与实际出图的配筋结合造价进行对比，看是否存在创效空间，从而优化调整设计图纸。

3 创效过程

现以萍乡市金融中心项目为例，介绍本团队在应用PKPM系列设计软件进行结构优化创效的成果。

3.1 工程概况

萍乡市金融中心建设工程位于江西省萍乡市开发区319 国道与兴贤东路交叉口，建筑面积约8 万m2，包含一栋36 层塔楼及四层附属用房和两层地下室，结构形式为框筒结构，塔楼建筑高度148.3m，作为萍乡市高品位、高质量的准五星级酒店及准甲级写字楼，建成后将成为全市的标志性建筑。

3.2 前期准备

项目部配备安装PKPM 系列设计软件的电脑若干，相关技术人员应具备基本结构设计知识，确保硬件满足。与建设单位、设计单位做好对接，争取拿到最终版的结构设计模型（否则后续工作无法开展），组织技术人员结合建筑、结构图纸进行模型审核。

3.3 优化内容

由于一般项目前期已完成方案设计，故在此不考虑对结构体系和构件布置等内容作调整，仅对荷载、构件配筋等进行优化。此外设计参数一般都经过了设计单位专家审核和图审单位的审查，一般也无需进行优化调整。

3.4 荷载优化

结构设计师在布置好结构构件后要根据建筑、设备等进行恒、活荷载布置，荷载输入值的准确性关系到构件计算及整体建筑在地震作用下整体分析，从而直接关系到整个工程的含钢量。荷载的计算应按照荷载规范尽量精确计算，同时与工程实际选用的材料相结合。

案例1：

项目前期策划中计划变更二次结构墙体材料，例如将原设计200mm 煤矸石多孔砖墙改为120mm 轻质隔墙，可显著减轻结构荷载，从而减小结构含钢量。

砖墙线荷载：煤矸石多孔砖自重为13kN/m3，200mm厚、3.3m 高砖墙线荷载为13×0.2×3.3=8.58（kN/m），此外轻质隔墙可以免抹灰，否则还需要加上墙体两侧双面抹灰荷载：0.36×3.3×2=2.376（kN/m）

轻质隔墙线荷载：120mm 厚轻质隔墙面荷载1.1kN/m2，3.3m 高墙体线荷载为1.1×3.3=3.63（kN/m）

因此实际减轻的结构荷载为8.58+2.376-3.63=7.326（kN/m）

现有设计某次梁截面250mm×600mm，跨度8.4m，顶部作用二次结构墙体恒荷载，当墙体为200mm 煤矸石多孔砖墙时，计算配筋如下图1：

图1

改为轻质隔墙减少荷载后，计算配筋如下图2：

图2

修改后该梁钢筋含量由255.086kg 减少为192.751kg，降低了24.4%，由此可见改变荷载对结构配筋影响之大。此外由于大量隔墙减小自重荷载后，整楼自重减轻，根据抗震设计规范相应的整楼地震作用力均可相应减小。从而在整体计算分析时即可减小梁、柱和墙的计算配筋。

除上述情况外，我们通过查看模型中的荷载还可以了解到设计师在设计过程中对各种结构荷载的取值、布置，并结合建筑施工图进行对比，可以发现设计过程的错漏，从而进行设计优化。

3.5 构件优化

设计人员在设计过程中一般不清楚材料的市场价格，在选择材料强度和构件截面时会按设计经验主要根据层高、跨度、面积等因素取值，因此我们有条件时可以选用多种不同的强度+构件截面组合代入模型计算，最终确定最优方案。例如当混凝土价格相对较高，可适当降低混凝土强度等级或减少构件截面以降低综合造价。同一构件选用不同的截面尺寸或不同的混凝土强度，计算出的配筋也不一样，可以根据计算结果取最优方案，同时注意结合工程实际情况和当时当地的材料价格［3］。

案例2：

某层设计梁混凝土强度为C35，面积约为1455.2m2，其中梁混凝土量为163.311m3，梁钢筋计算含量为25.021t（HRB400），分别改为采用C30、C40 后，梁钢筋计算含量分别为25.530t、24.910t。

根据当地钢筋、混凝土市场价，C30～C40 混凝土综合单价分别为691.31 元/m3、713.87 元/m3、738.38 元/m3，HRB400 钢筋综合单价为5480.7 元/t。采用C30 时梁钢筋+混凝土综合合价为25.282 万元，C35 时综合合价为25.371 万元，C40 时综合合价为25.711 万元，因此当不考虑其他因素时选用C30 为最优方案。

3.6 其它优化

通过PKPM 结构设计模型还可以做到一些其它方面的优化，例如更直观显示构件截面尺寸和空间定位等，辅助图纸错漏碰缺的审核。

案例3：建筑设计方案中屋顶玻璃幕墙外立面造型为斜面，幕墙顶标高为153.184～160.000m 不等，需在屋面上周圈设置与幕墙同高的框架梁和柱作为幕墙的固定点，而设计模型中框架梁顶标高均为160.000m，与实际幕墙设计方案不符，经幕墙深化提资后结构调整为斜梁。本次优化提前发现设计中错误的地方，在下部结构施工中即完成相应的变更，为顺利建造节约了宝贵的时间成本。

4 社会效益和推广前景

PKPM 设计软件对电脑的硬件要求不像Revit 那么高，用普通办公电脑即可建模、计算并查看结果，但对使用人员的结构规范掌握程度和对软件的熟练程度是有一定要求的，而本创效方法不仅仅局限于运用PKPM 工具，更多的则是提出一种理念：通过掌握设计原理和方法去实现设计优化创效。实现这个理念的重点应在于建立完整的设计管理体系，通过加强施工单位技术人员的设计能力，让既懂施工又懂设计的人去参与设计单位的设计全过程，从而打破施工单位与设计院的沟通壁垒，更能从整体项目角度全方位考虑并协调项目建设前期和后期所遇到的技术难点和优化创效点［4］。

当前大部分施工企业普遍在设计优化管理方面较弱，设计优化仅局限于提一些简单的小措施，没有从设计过程中及项目全过程和全方位优化创效考虑，但对于一些EPC 项目，设计优化工作就尤为重要，若没有完善的设计管理体系则必将在与设计单位、建设单位的博弈中处于被动，从而降低项目的品质和利润率。

理想情况下，可将设计优化降低的工程造价及安全风险转化为从业主方获得的对施工单位专业能力的认可以及对应的奖励，既提升了施工单位的品牌效应及收入，业主也得到更高质量和品质的产品，从而必将获得双赢的结果。