设计优化在项目全过程成本管理中的价值体现
（四川良友建设咨询有限公司，四川 成都 610041）
摘 要：建设项目成本管理贯穿于建设项目的整个阶段，涉及到项目管理中的多个环节。其目标是通过对前期的合理策划、设计和施工阶段的优化、过程的成本控制措施、项目完成后的分析及复盘活动，以及针对项目存在的问题在后续项目的风险预设及改进方式研究等，实现对资源最合理的分配。而在这一系列的工作中，前期的策划和设计尤为重要，对项目成本产生70%~80%的影响。设计优化作为设计阶段成本管理的有效手段，为实现项目成本管理目标提供有力保障。本文将以案例的形式，阐述造价咨询企业结合设计优化等成本管理手段，使传统咨询实现更大价值的思路。
关键词：设计优化；全过程；成本管理
0 引言
造价咨询业务经过数十年的发展，服务内容及成本管理方式主要经历了几个大的阶段。从最初基于施工图纸及过程资料的事后成本核算，发展到对通过初设图纸及企业指标设定的目标成本进行动态管控，其工作模式侧重于基于设计成果的事后管控，缺少对规划、设计等环节的主动控制。近几年，随着建设各方经验教训的积累以及对设计重要性、运维经济性认识的逐步提升，将成本管控从单纯的控制建造成本向全生命周期的经济合理的思路转变需求逐步凸显。因此，结合运维数据做好设计端的管理已成趋势，通过对以往类似项目的成本管理进行全面分析，预设管控风险，做到主动控制。
1 设计优化在项目成本管理中的重要性
1.1 设计优化服务的需求分析
设计是公司营销需求的具象化，设计质量影响着项目品质，对项目的成败起决定作用，同时影响企业70%的成本支出。而设计优化工作，以相关规范为基础，以项目经验为助力剂，在对规范深刻理解的基础上，通过对设计方案的测算、对比、分析、计算等多次循环活动，最终找到一个价值的平衡点，确定安全、经济、合理的设计成果，实现对设计质量的控制。该工作遵循霍克曼曲线，前期投入较低且收益较大，因此恰当适时地开展这项咨询服务可为甲方建设成本节约5%-20%，近几年其越来越受甲方追捧。
1.2 造价咨询企业开展设计优化工作的方式
由于造价工程师长期进行造价控制工作，对项目成本组成名目非常清楚，加之长期大量数据的积累和分析，开展设计优化服务有其天然的优势。但由于造价工程师大多对结构设计、BIM技术掌握不够深入，因此在开展此项工作时需要多专业联动，从营销策划、结构计算、指标分析、运维管理等多维度考虑。基于我公司的项目实践总结，造价咨询企业可从以下切入点开展此项工作。
（1）在策划阶段，充分了解建设单位的建造意图及品质要求，协助做好整体策划工作，包括容积率、绿化率、地下室的布置方案、外立面材质及精装要求等，协调设计管理部门、营销部门、成本部门、工程管理部门的需求，并配合完成设计任务书及技术标准的编制。
（2）在设计阶段，要坚持工程设计与造价的紧密配合，利用限额设计手段，采用以“价”定“量”的思维开展设计工作，坚持“安全”、“适用”的原则，将“经济”贯穿始终。
具体来说，就是要按照设计任务书的要求，按照批准的设计概算或目标成本控制设计工作。前期协助建设单位做好投资额的统筹工作，分解到专业、各单体的单位工程和分项工程，严格按照限定的指标和金额进行方案规划和施工图纸设计，并通过BIM技术等方式控制图纸设计质量，避免由于设计不合理或不完善产生的设计变更，保证限额设计的成效。
（3）通过造价专业工程师、建筑专业工程师、结构专业工程师、设备专业工程师等联合作业，分别通过指标和功能分析确定优化方向，进行结构、建筑等优化工作，并根据项目品质要求进行机电优化。
2 设计优化的工作内容及目标
本文主要是从造价咨询企业的角度来分析在传统造价咨询工作中如何介入设计优化工作以及利用专业优势将设计优化的价值进行体现。分析目前咨询单位的服务切入时间及专业限制，主要可以从以下几个方面展开设计优化工作。
2.1 总图优化
根据项目地形地貌、地域气候及地质水文等条件，对设计单位初步完成的总图规划设计方案进行综合分析，包括：地下室出入口分析、交通组织分析、管道布置、绿化率等进行设计优化论证，提出建议和意见。目标是场地建筑布置合理、尽可能保持场地土方平衡；合理布置道路面积、雨污干管的长度，降低投资。
2.2 地下室优化
对地下室方案规划阶段或施工图设计阶段的图纸进行设计优化，包括地下室平面布置及柱网分析、地下室设备房的面积及位置布置、车位指标分析、层高分析等，以实现提高地下室的使用效率、增加地下室机动车位数或减少相应地下室面积、控制层高的目标，提高整体经济效益。
2.3 结构设计优化
在初步设计阶段，对结构方案选型等内容提供方案比选和优化建议，在施工图设计阶段，对梁、板、剪力墙、框架柱等构件的截面尺寸及配筋方案进行方案比选和优化建议或进行优化设计。包括项目各部分各种结构方案的选型分析；影响结构的各种影响因素的分析；地上及地下各部分结构计算的优化，以实现在确保结构安全、功能合理的前提下，提高项目的经济性。
2.4 建筑设计优化
在项目建筑设计中，依据项目的品质要求和限额设计要求，对项目建筑设计多方案进行测算、对比，选择最优方案。包括对建筑外立面各种材质的比例配置、门窗比对比、幕墙设计方案比选、电梯内部装修、防水做法及材料对比、新材料的使用成本等进行经济测算。
2.5 机电设计优化
根据建筑方案图纸，通过合理的计算分析比较，找到最合理的机电系统方案，并配合建筑结构专业，优化机房的位置、面积、数量；还可优化地下室综合管线路由、高度，在保证项目品质的前提下，减少无谓的机电成本，并可根据优化后的不同层高的方案比选分析，选择合理的层高，减少基坑开挖深度和修建成本。
2.6 其他
除了以上源于设计图纸本身的优化措施外，还有一类是基于合同管理的设计优化。比如，墙面找平等工作一般在总包图纸中表达，一个项目的精装修和土建总包若是两家单位，总包交付的墙面找平质量往往达不到精装的要求，为了避免在精装合同中再次实施该此项内容，交由哪家单位施工或者交付标准的明确建议在合同中进行详细约定。
3 设计优化工作在某房地产项目中的案例
该工程位于四川省XX市，地下两层，地上28~33层，场地地震基本烈度为7度,设计地震分组为第二组，特征周期为0.40s，设计基本地震加速度值为0.10g，Ⅱ类场地。采用全现浇钢筋混凝土剪力墙结构，嵌固端为基顶，抗震等级：二级。
根据本工程合同约定，对项目进行设计优化工作。由于介入优化工作时该项目的建筑设计尚未完全完成，因此本次优化的主要内容集中在结构设计、地下室车位排布、机电设计三个方面。
3.1 结构设计优化
结构设计经济合理，就是要把结构构件对结构安全的有效性作用充分发挥，提高结构构件的使用效率，减少过度设计，避免造成既浪费投资，又增加结构自重，给整个结构体系造成负担。本次案例分别从地上、地下部分构件的截面尺寸、配筋率等方面进行优化。
（1）水平构件结构优化方案
1）结构板混凝土等级为C30，结构板上部钢筋最小配筋率为0.18%，对应配筋值为6@150，施工图中8@200配筋可优化。经过结构工程师的重新计算和配筋，结构板上部钢筋可节省钢筋187.88吨，约节约投资115万元。
2）竖向构件混凝土等级为C30时，梁板的混凝土等级可选用C25，结构板的最小配筋率可由C30的0.18%减少为0.16%。此时结构板底配筋可由6@150减小为6@170，本项措施可节约钢筋36.52吨，并节省砼标号差价，共节约投资24万元。
（2）竖向构件结构优化方案
施工图剪力墙通过测算剪力墙“墙率”为6%，而较经济水平为3%~4%，同时剪力墙配筋率亦存在优化的空间，可通过计算后合理减小剪力墙长度达到节约投资的目的。通过计算，可将剪力墙的长度适当减小，同时附加箍筋的复合箍筋改为拉筋，并适当优化剪力墙约束边缘构件配箍率，可节约投资约47万元。
（3）基础优化方案
1号楼28层，筏板基础厚度为1500mm，厚度超出经验值较多，且冲切验算尚有富余度，可优化为1300mm，基础混凝土用量与基坑开挖量相应减少，基础配筋由22@150减少为20@150。按照此方案优化后，估计节约混凝土方量390m3，节约钢筋42.5吨，共节省投资约41万元。
（4）其他优化建议
1）充分利用混凝土抗压特性
根据1号楼计算书中的轴压比，大部分剪力墙的轴压比都在0.45以下，甚至很多小于0.4，所以墙柱的混凝土等级可以由C60改为C50，可以减少单方混凝土单价，同时约束边缘构件的最小配箍率相应减小，可节约箍筋，估计此项节约投资39万元。
2）荷载优化
卧室、书房通常为木地板，恒载比客厅小，恒载可由2.0 KN/㎡减小为1.3KN/㎡。总体结构荷载减小，地震力相应减小，经合理计算各类构件配筋将更经济。
3）次梁尺寸优化
卫生间、厨房这些小跨度的次梁宽度可由200改为150，不但可以减小梁凸出墙体的宽度，还可节约箍筋及混凝土的用量。
3.2 地下室优化
地下车库车位优化通过控制单车位面积指标，评估现行地下室总体方案，通过结构柱网优化布置及相关专业的相应调整，在不降低项目品质的前提下，保证地下车库车位布置或者地下室面积最优化，减少不必要的浪费。
1）优化方案一：调整柱间距，增加地下室车位
优化方案中车位大小均与原图纸一致，且符合现行国家规范及图集相关要求，大车位尺寸为2400mm×5300mm，小车位尺寸为2000mm×4000mm。
结构柱截面尺寸为400mm×600mm，柱网布置采用大小跨布置，车位距柱边除特殊情况外均保证≥50mm。停放3个车位的柱跨为7700mm，净跨7300mm。停放2个车位的柱跨为5300mm，净跨4900mm。主体周边结构柱除确有必要外，均保持不变，以减小因地下室结构柱网调整对主体的影响，同时为实现车位最大化，D-4#楼梯位置需调整，此外地下室防火分区也需微调。
通过重新排布后，现方案与原方案对比如下：
原设计车位布置情况：原设计地下车库共计车位1261个，其中负一层地下车库车位为594个（大车位552个，小车位42个），负二层地下车库车位为667个（大车位601个，小车位66个）。原设计地下车库单车位面积为43977㎡÷1261个=34.87㎡/个。
优化方案车位布置情况：负一层地下车库车位为641个，其中：大车位582个，小车位59个；负二层地下车库车位为711个，其中：大车位627个，小车位84个。地下车库车位优化后共计车位1352个，地下车库单车位面积为43977㎡÷1352个=32.53㎡/个。
优化方案与原设计车位布置方案对比如表1所示。
表1方案对比表
注：车位单价未考虑车位类型之差别，按均价8万元/个计取，具体金额以实际情况为准。
2）优化方案二：车位不变，优化地下室面积，减少投资
选取紧凑布置车位的方式，满足开发项目车位规划指标的即可，优化地下室额外的面积，减少地下室建设资金投入。
按照最小车位面积测算，该项目可优化地下室面积为：91个×28㎡/个=2548㎡，目前地下室建造成本为2500元/㎡~3000元/㎡，进行合理优化后，该方案减少投资约：2548㎡×（2500~3000）=637万~764万
3.3 机电设计优化
机电专业（水、暖、电）优化依据国家现行设计、标准、规程和规定，充分考虑项目商业定位、建筑品质要求，从机电系统的功能性、成本造价、建筑空间功能使用和图纸完善方面对现有图纸进行优化建议，以确保设计的更优化性和图纸的高质量。
（1）暖通专业
1）防排烟系统优化
依据《建筑防排烟系统技术标准》（GB 51251-2017）相关条款，可将消防电梯前室与其中一个独立前室合并为一个合用前室，加大消防前室可开启窗面积，改楼梯间、合用前室机械加压送风为自然通风。采取此方案，1-5#住宅楼每个单元可节省3套加压送风系统，并取消风井节约风井面积，且每层可节省一扇1221的乙级防火门，既可增大建筑可用面积，同时节约成本。具体方案见图1。
图1防烟系统优化图
（2）电气专业
1）地下室配电房优化
本工程占地宽约145m、长约280m、塔楼高＜100m，设置7处变配电房。通过分析其布置存在两个问题：一是，配电房过于分散不便管理，同时占地面积较大造成面积浪费；二是，配电房中GT1、GT2变压器所在配电房亦存在大量空间浪费。
因此，建议优化配电房布局供电半径，调整配电柜布置，配电房建议设置3~4处即可，并给出初步建议布置方案。
2）楼上、楼下设计参数调整优化建议
比如：800kVA、400kVA变压器PE排规格偏大，根据《建筑电气常用数据》调整；部分电缆选择偏大，例如回路Y1AA03-W3计算电流143A 断路器整定值180A 敷设距离小150m YJV-95电缆即满足载流量、断路器保护、电压损失要求，设计选用120电缆偏大等可优化截面。
3）地下室车库管线综合排布及净高分析
本次对地下室整个管线排布进行了分析并创建了地下室消防水泵房等模型，并依据相关设计、施工验收规范，对地下室及设备房进行管线综合排布优化应用，并出具管线综合优化报告和净高分析报告。见图2所示。
4 结语
该项目优化金额约1000万，通过本次优化服务实践体会到，设计优化工作在项目整个成本管理中有非常积极的作用，但在这个项目实施过程中还是遇到诸多问题。造价咨询单位虽然可通过自身专业能力对项目进行设计优化，但因无相应的设计资质，仅只有建议权，加之有时会顾及工期等因素，在设计优化落地过程中走得比较艰难。感觉是50%以下的精力在做优化方案，50%以上的精力用于了对方案落地的推动工作。因此，想要做好这项工作光有专业能力还不够，还需具备较高的统筹管理能力和跨界协调能力。对本次设计优化工作，建设单位给予了很大的支持，特别是设计阶段得到了前期部和成本部的大力支持，但实际开展这项服务时不是都能这么顺利。有时随着项目的进展，诸多问题也开始显现。比如，有些建设单位分设的部门较多，各部门之间的管理目标在某些阶段和方面没有完全统一，而咨询单位需要跟各部门进行工作的协调，有可能前期部认同的做法，在实际实施过程中由于其他因素的影响会夭折。因此，各部门管理目标的一致是项目整体目标达成的基础。在当前市场环境下，越来越多的项目业主都已经体会到设计优化给项目所创造的价值，造价咨询企业应提升专业技能和服务意识，与项目业主共同推动此项服务，实现项目价值的最大化。
参考文献：
[1]赵丰.成本管理作业指导书.长江出版社.2017
[2]尹贻林.工程价款管理.机械工业出版社.2018
