限额设计是建设项目成本控制的重要措施，它通过投资目标分解和制定合理的限额设计指标，更好的对设计过程和产品进行事前、主动控制，以达到优化设计水平、合理使用资源、提高投资效益的目的。
限额设计的核心问题是：如何达到对设计全过程的主动控制，而不是等施工图完成后事后核算。解决这一问题的重点一个是“额”的制定，一个是“限”的手段。
一： “额”的制定
1.1概念及方案设计阶段，限额设计主要以建筑平米单价指标控制：
在工程可行性研究及概念设计阶段，投资估算额的确定更依赖于地区及行业经验。如天津地区小高层住宅，建安成本估算平米造价约为2200—3000元（不含室外管网及景观，视楼盘定位及档次而定）。框架结构办公楼，平米单价2500—3500元等。
在方案和初步设计阶段，工程概算额的确定可以细分到专业，如桩基础350元/建筑平米，上部结构1700—1900元，内外檐装饰装修500元，给排水暖通150—200元，电气200--300元，消防安防100元等。
在此阶段，为使工程项目概算值与后续施工图设计吻合，还需确定的是建筑产品的平立面、层高、柱距、主要材料选型、装修档次等等指标的数值或标准。其中建筑平面、层高、柱距和后续施工图设计阶段的结构计算息息相关，必须进行多方案技术经济比较，这将在“限”中专门讨论。
1.2 在施工图设计阶段，限额设计的重点应放在折合建筑单方工程量控制上，如结构专业含钢量和混凝土含量的控制、 窗地比、景观软硬景面积比例等。其中含钢量和混凝土含量指标是控制的重点，如何确定这两个限额指标， 使结构设计在坚固安全的基础上做到经济合理，是很重要的问题。
1.2.1 含钢量指标：该指标与建筑体型、高度、结构选型、当地地震设防烈度、当地地质情况等因素有关。万科天津地区的小高层（<19层）剪力墙住宅标准层含钢量控制指标为45kg/m2，当场地土类别为四类时，该指标应增加5 kg/m2，即49 kg/m2。我司开发建设的某项目，地上主体结构含钢量为51kg/m2，所以，我们认为50--55 kg/m2应该是适合本区域的较合理的标准层含钢量指标。
1.2.2 混凝土含量指标：和含钢量指标类似，混凝土含量指标与建筑体型、高度、结构选型、当地地震设防烈度、当地地质情况等因素有关。万科抗震烈度7度地区不含地下室混凝土含量指标为0.4m3/m2，8度为0.44 m3/m2。我司某项目混凝土含量（包括基础及地下室）为0.51 m3/m2，本区域佳宁苑项目为0.49 m3/m2。因此，初步可以认为0.43—0.45是较合理的标准层混凝土含量指标（对应本区域抗震烈度七度半，当抗震烈度为八度时应增大）。
1.2.3 窗地比指标：为满足采光要求，GB50096-2011《住宅设计规范》第7.1.5条规定：卧室、起居室（厅）、厨房的采光窗洞口的窗地面积比不应低于1/7。实际设计中，客厅的窗地比一般是1/6--1/4，卧室的窗地比一般为1/6--1/7。
然而，外窗洞口并非越大越好。从节能的角度，《民用建筑热工设计规范》和《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中都规定：在住宅设计中，建筑各朝向的窗墙面积比，北向不大于0.25；东西向不大于0.30；南向不大于0.35。
即使用隔热性能很好的材料，外窗的传热系数也远大于墙体。外窗尺寸过大，则建筑单体节能计算及采暖设计时，就需要增大墙体外保温层的厚度来平衡整栋建筑的热损耗。这就意味着成本的增加。加上窗本身的单平米造价就比涂料外墙高，则其对成本的影响就更明显。
万科窗地比限值：小高层为0.19，多层为0.2。我司某项目窗地比约为0.16。建议控制指标取为0.19。
1.2.4 景观软硬景比例：一般来说，景观硬景（道路、铺装、水池等）比软景（绿化种植）的单平米造价要高。如沥青混凝土路面，包括路基构造层做法在内的平米造价约为200元；不上车水泥砖铺装约为150元；而草坪单平米造价不超过100元（包括与铺装相同厚度基层）。因此，软硬景比例是应重点控制的指标。
万科的软硬景比例指标为7：3，硬景不超过总景观面积的30%。在本区域，由于消防车道、消防扑救面等指标控制较严，加上部分地面停车位的存在，使得30%的硬景指标很容易突破，建议软硬景比例定为5：5为宜。在此基础上，尽量简化硬铺装的基层，控制石材的使用，推行铺装标准做法，以达到有效控制景观成本的目的。
二、“限”的手段
2.1 方案设计阶段的比选
2.1.1 建筑专业：建筑平面、层高、柱距的多方案比选：
在建筑方案设计阶段，必须反复论证建筑平面、层高、柱距等对后续施工图设计起决定性影响作用的因素。
2.1.1.1 建筑平面：尽量避免平面不对称、不规则、上下不连续、凸凹过多等不利于抗震的型式，控制建筑长宽比和高宽比，避免结构质心和刚度中心偏离，避免抗震计算时，由于偏心作用增大扭转效应，使结构构件截面及配筋增大。还应避免混凝土结构的装饰构件，尽量避免悬挑结构。
而且，建筑平面凹凸过大，相应的外墙面积和建筑面积之比也增大，对节能不利，而且增加建筑外立面装饰面积。这也是影响建筑成本水平的一个重要因素。外立面装饰面积与建筑面积之比，我们称为“墙积比”，普遍的数字是1－1.3；如果在设计上，能够注意立面的层次不要过多，将会大大地降低墙积比。
2.1.1.2 层高和柱距：一般住宅剪力墙结构地上部分层高可以在2.9米左右。地下车库层高、柱距需要结合停车位、设备间、各专业管线的布置方式专题讨论。万科地下车库层高约为3.7米，停车率控制在30平米/辆。地下车库对土建成本影响很大，多付出时间和精力去研究很有必要。
柱距：车位大小以2500x5300进行设计。柱网尺寸以8100X8100为宜。 车位大小以2600x5300进行设计。柱网尺寸以8400X8400或8400X8100为宜。
2.1.2结构专业：桩基础选型、地下室及上部结构的结构体系选择。
2.1.2.1 桩基础选型：
在方案设计阶段，应进行至少两种桩型的计算和技术经济比较。如预制桩和灌注桩等。设计单位应给出两种桩型的单桩承载力、总桩数、桩径、桩长、单延米造价等数值，并结合现场土质情况提出施工难度方面的意见，以综合衡量两种型式的利弊。
2.1.2.2 地下室结构型式：
同样，设计单位应计算至少两种结构类型及布置方式的数据，如井字梁、主次梁、密肋梁及无梁楼盖等。并应给出每种型式的梁、柱、板截面及配筋，和混凝土及钢筋用量，最好能给出梁柱表面积（计算内檐抹灰工程量）。
2.1.2.3 上部结构型式：
对于多层，尽量不用纯剪力墙结构。对于小高层，宜进行剪力墙和框架剪力墙结构的对比，一般框架剪力墙比纯剪力墙结构的含钢量及混凝土含量更低。
2.1.3 区分不同档次的装修标准建立：
对于不同定位和档次的建筑产品，应建立对应的标准做法。包括门窗选材、不同部位内外檐装饰材料、室内电气开关插座数量、小区智能化功能选择、景观植物选择、道路铺装材料选择等等。这样，有利于更好的满足目标客户的需求，并控制建设成本。
2.1.4 土方平衡及覆土厚度：
覆土厚度是一个对成本较敏感且容易被忽略的关键点。
方案设计阶段覆土厚度的确定主要考虑以下几方面因素：种植土最小厚度、管线敷设、顶板找坡及构造层厚度。
种植土厚度与绿植种类有关。如下表：
高层住宅外墙长边必须预留消防车作业场地（15米X8米），且外墙外侧5米范围内不得种植高大树木（消防扑救面要求）。扣除上述区域后，可供种植高大乔木之处并不多，所以，一般住宅小区地下车库顶板覆土厚度可为1.0米。减去找坡和构造层，完全能够满足大灌木和浅根系乔木的生长要求。同时，也满足给排水管线的防冻埋深要求，及其它管线交叉敷设的埋深要求。若需种植大乔木，可以通过局部设置树池解决。
覆土厚度对设计计算及成本影响显著。覆土厚度减小0.2米，则①覆土本身成本降低；②地下车库顶板及底板标高抬高，基坑挖方量及排水量降低；③覆土荷载减小4.8KN/m2，地下车库顶板配筋量减少；主次梁配筋量减少，主梁高度降低；④由于主梁梁高降低，内装修抹灰及防水工程量减少。
因此，即使对于一些适宜种植大型乔木的小区，也应该在建筑方案设计阶段或之前，确定景观绿化方案，从而定出大乔木的种植位置，以利于覆土厚度的减小和后续施工图设计阶段结构计算的精细化。
2.2 施工图设计阶段的过程控制：
2.2.1桩基础设计：
桩基础设计的控制因素，一是单桩承载力，二是荷载取值，三是桩型归并。
2.2.1.1 单桩承载力：
单桩竖向抗压极限承载力的确定，有两种方法：静载试验法和经验参数法。静载试验法更加准确可靠，应优先采用。但是静载试验法需要在施工图设计前就进行场外破坏性试桩，即在用地范围内打几根试桩，一定静止期后，通过破坏性静载荷试验测出单桩极限承载力，并提供给施工图设计单位进行桩基础设计。这就要求桩基施工单位和检测单位提前介入，且需要一定的时间。由于建设程序和工期等现实因素，实际工程中大多采用经验参数法确定单桩极限承载力标准值。
经验参数法确定单桩承载力，依赖于地质勘察报告中桩基设计参数： ——单桩第 层土的极限侧阻力标准值； ——单桩极限端阻力标准值。所以，当采用经验参数法时，应重视地勘报告中的桩基设计参数的取值。地勘报告中相关参数的选取，是根据《建筑桩基设计规范》中的第5.3.5条的表5.3.5-1、5.3.5-2在一定范围内取值的。由于规范表中取值是一个范围而非定值，所以桩基设计参数的具体数值，很大程度上依赖勘察单位的经验。我们应对地质勘察报告进行审查，分析其中的桩设计参数指标，并和本区域相近工程的指标对比，如果差异较大，则应对其进行修正。
2.2.1.2 荷载取值：
建筑地基基础设计规范3.0.4条规定：按地基承载力确定基础底面积时，传至基础的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合。相应的抗力应采用地基承载力特征值。
同样，当用于计算桩数时，上部结构传至基础的荷载应采用标准组合，即荷载分项系数为1.0。而很多结构设计人员，常常用PKPM结构计算软件中“底层柱内力组合”中的Nmax组合验算桩数。该组合为基本组合，荷载分项系数为1.2（恒载）和1.4（活载），其值比应该采用的标准组合要大。
此外，对于框架结构或框架-剪力墙结构高层住宅，在PKPM计算建模时，外墙重作为梁荷载输入时，多数设计人员没有扣除窗面积范围内的墙体重量，这也使传至基础的总重偏大。
2.2.1.3 桩型归并：
桩基础设计时，由于基础范围内各点的土层情况不同、上部结构传来的荷载不同，理论上各柱下或各墙肢下的桩长及桩径应根据该处荷载单独确定，以使该处桩承载力略大于结构荷载即可。而实际工程中，桩长往往是一个定值，同一栋楼桩径也不会大于两种。所以，确定桩长和桩径是一个需要反复试算的过程，从而使单桩承载力能够尽量充分地利用。
以上三点，都是桩基础设计中应着重控制的因素。根据以往工程经验，总的来说，桩承载力的安全富裕很大。况且，还有成桩后的桩基检测作为保障。因此，在进行设计时，不必过于保守，层层放大。
2.2.2上部结构设计：
2.2.2.1 荷载取值：
当结构型式为框架结构时，混凝土容重取为25KN/M2即可，不必考虑抹灰因素而取为27 KN/M2。这是因为在PKPM计算软件计算框架梁柱自重时，是按梁和柱分别计算，没有扣除梁柱重叠区域的重量，这部分多算的重量可以和抹灰重量抵消。
消防车荷载取值：
《建筑结构荷载规范》中规定：计算汽车通道和停车库时，对于双向板楼盖和无梁楼盖，当板跨大于6米时，消防车荷载取20KN/m2。
上述消防车荷载取值适用于消防车直接停在计算梁板平面上的情况。当计算半地下车库（或地下车库）顶板时，由于顶板上有覆土层，其对消防车轮压存在扩散作用。覆土层越厚，则扩散作用越明显。
消防车轮压折算为等效均布活荷载时，还与板跨有关。规范取值20KN/m2，是对应板跨6米的荷载。板跨越大，则折算值减小。
所以，当车库顶板上有覆土且板跨大于6米时，采用规范取值20KN/m2就过于保守，应视项目实际情况，将消防车轮压折算为等效均布活荷载，再进行板、梁、柱、基础的计算。
目前，有相关文献论述了关于消防车荷载折算的问题，并给出了折算结果。如青岛理工大学学报马宗玺：双向板一台消防车（30吨）：覆土一米，板跨8000时，折算等效均布活荷载10.1KN/M2；两台消防车：15.6 KN/m2；
天津大学冀科峰：双向板8000跨一米覆土：折算等效均布活荷载11.75 KN/m2。
经我司某项目实例计算，消防车荷载若减小5KN/m2， 则车库顶板配筋至少减小50%；车库主梁配筋减小20%。
除取值外，消防车荷载布置位置不宜在车库顶满布。一般设计人员均沿板顶满布。理由是消防车可能不沿消防车道行走。这种方式显然过于保守。消防车荷载应属于偶然荷载，作为活荷载参与荷载组合本身就很保守。而且由于小区景观绿化的存在，消防车不可能到达车库顶板各处。合理的布置应为只在消防车道和消防车作业场地（距楼外墙5米外的15米X8米区域）布置。其它区域只取普通活荷载（2.0KN/m2）及景观活荷载即可。
2.2.2.2 计算参数及限值选取：
高层建筑结构计算所需控制的七大参数为：轴压比、周期比、位移比、刚度比、刚重比、剪重比、层间受剪承载力之比。在结构设计计算过程中，要注重这几个参数计算过程中的参数选取，并控制这几个参数计算值在规范限值附近，不要过于保守。例如，特征周期的选取，可根据地勘报告的相关指标按内插法精确计算，而不要简单的按照地震烈度和场地土类别直接选用。再例如，抗震计算时视结构体型是否简单对称，谨慎选取是否考虑偶然偏心、是否考虑双向地震；在计算周期比时，对于体型规则对称的结构，不要一味追求扭转效应越小越好。
2.2.3 地下车库设计：
地下车库涉及因素较多，对成本重大，应专门研究和控制。
2.2.4 设备专业：
设备工艺方案的多方案比选、管材的选型等
2.3对设计院的合约控制：
在签订设计合同时，有必要在约定限额指标（可售面积平米成本指标、各专业工程量指标）的同时，还约定设计单位必须成立限额指标领导小组，设计单位应对设计产品的技术和经济指标全面负责。领导小组由设计单位总工或总经济师牵头，并应分为施工图组和预算成本组。领导小组负责将限额指标和可售面积平米造价指标分解到各专业，并列出具体控制措施，下达到施工图组和预算成本组。在设计过程中，应边设计，边核算经济指标，一旦发现成本偏离，应及时调整施工图设计。
综上所述，限额指标的制定及各设计阶段过程技术措施并重，双管齐下，才能更好地达到控制建设项目品质及成本的目的。
论文作者:张炜杰
论文发表刊物:《低碳地产》2016年8月第15期
论文发表时间:2016/11/9
标签：荷载论文; 指标论文; 结构论文; 消防车论文; 建筑论文; 承载力论文; 顶板论文; 《低碳地产》2016年8月第15期论文;