正文 第52章 主要專業工程設計的經濟性2(1 / 3)

工程構造與結構有著密切的關係。以房屋建築為例,房屋建築中用來抵抗荷載、地震、溫度變化、地基沉降等作用,保持房屋建築具有一定的空間形狀、不致倒塌的骨架部分稱為結構。房屋建築構造包括基礎與地下室、牆、樓板層和地麵、陽台與雨篷、樓梯、屋頂、變形縫、門與窗等,其中的主要部件,如梁、板、牆、柱、基礎等是主要結構構件。雖然在專業分工上,房屋構造是建築設計師的工作,結構選型是結構工程師的任務,但從經濟性角度來看,需要這兩個專業的密切合作。在創作建築空間的同時,考慮最適宜的結構體係,並使之與建築形象融合起來,是實現工程綜合效益的重要手段。

1.工程構造與結構的經濟性表現

工程構造與結構的經濟性表現在以下幾個方麵:

1)功能滿足程度

工程構造與結構直接決定了建築物或構築物的安全性、適用性和耐久性等,所以工程構造與結構的設計首先要滿足這些基本功能的需要。安全性是建築物或構築物受到各種外加作用情況下,具有防止破壞和倒塌的能力。工程結構倒塌必然帶來重大財產損失與生命安全威脅,安全性的滿足是工程經濟性的最重要的方麵。適用性是在日常使用條件下,結構具有不致發生過大的變形、開裂、振動或者漏水等妨礙正常使用能力。如果出現這些適用性失效,雖然暫時不會影響到建築物體的安全性,但對日常使用造成很大的影響,甚至因此而停止使用,這也是極為不經濟的。耐久性是建築物或構築物及其組件能在規定的使用年限內維持其所需的安全性和適用性的能力,表現為耐用年限,影響工程的發揮使用功能和經濟效益時間。耐久性一方麵與工程質量水準相關,而質量水平直接受到初始費用投入的影響;另一方麵與長期使用過程中維護和維修有關,這也直接受到維護所投入的人力與物力影響。

其次,工程的使用性質、所處的條件和環境,都會形成對功能的特定要求。例如,北方地區要求建築物在冬季能保溫,南方地區則要求建築物能通風、隔熱;有些建築物要求有很高的吸聲效果,有些建築物則要求有較好的隔音效果。所以,要滿足這些特定的功能需求,需要進行合理的設計和計算,尋找與之相適應的構造方法與結構型式,這是實現工程經濟性的重要方麵。

2)空間效率

建築物的空間效率是指建築物能發揮使用功能的平麵空間或立體空間占整個建築物空間的比例。空間比例還可以細分多種指標,以居住建築為例,在本書10.3.3中表10.2給出的平麵係數、輔助麵積係數、結構麵積係數等指標能較好地反映空間的效率性。顯然,工程構造與結構設計方案直接決定了這些空間效率性指標值。

一座建築物在滿足建築物基本功能要求的條件下,結構麵積所占的比例越小,則提供的使用麵積越大,工程的產出效益越高。建築中的門廳、過道、走廊、樓梯、電梯井等流通空間,它們通常不能直接為獲利的目的而加以使用,但它們卻需要相當多的采暖、采光、裝飾等建造成本及使用過程中的清掃和維護費用。在以建築麵積為銷售量的建築物交易中,購買人則希望這樣的流通空間減少到最小程度。但是,任何一種類型的建築物都需要一定的流通空間,提供建築物內的交通疏散和出入通道,並滿足防火的基本功能需求。一些重要的建築物,出於商業、文化、公共或社會的目的,追求莊嚴、舒適等效果,往往需要非常寬敞的門廳和走廊。在滿足用戶需求的條件下,應盡可能地降低建築的結構麵積和輔助麵積,提高建築空間效率性。這一目標的實現依賴於合理的工程構造與設計方案。

3)施工費用

工程的施工費用包括人工費用、材料和工程設備費用、施工機械作業費用及為工程施工服務的各項措施費用,如模板與支架、腳手架、臨時倉庫與辦公室、已有設施和建築物的保護等費用。盡管施工階段的經濟分析和管理措施對施工費用產生一定的影響(參見本書第13、14章),但對於一個項目來說,或者從業主方角度而言,工程施工費用的高低主要還是由設計方案所決定的,設計是決定工程投資費用的關鍵。工程構造與結構方案不僅直接影響工程所用的材料,而且視其施工的難易程度,對施工的人工消耗、施工機械作業效率和施工措施方案的複雜程度都有間接的影響。

4)使用與維護費用

工程在長期使用過程中的使用與維護費用包括建築物及設施的維護、清潔和保養費用、電氣和暖通管道及設備的運營、維護與更新費用、室內外裝飾麵的翻新費用、建築物或構築物的結構加固費用、建築物使用過程中的保暖、製冷等能耗費用等。這些費用既與工程施工質量有直接關係,同時與工程構造與結構在設計時所考慮的設計標準、選用的材料與設備有著密切的聯係。例如,高強的材料使用和合適的結構選型可以使建築物保持更長久的耐用性,而減少使用過程中的加固和維修費用;較好的平麵設計與空間組合可以減少使用中央空調係統建築物的能耗;賦予建築物超出用戶需求的多餘功能,不僅增加建築物施工費用,也同樣會加大使用與維護費用。

2.工程構造的經濟性策略

根據上述分析,可以進一步把影響工程構造經濟性的因素歸納為技術參數合適性、功能合理性、采用通用的技術標準和標準部品、建築材料與設備適宜性、可施工性和可維護性等幾個方麵。技術參數問題已在10.3中進行了討論,建築材料與設備問題將在12.3中專門論述。下麵就其他幾個問題進行分析。

1)功能合理性

在實踐中,設計師從自身的審美價值追求或者對建築產品的理解,而重視某些特定的功能,從而忽略了用戶對功能的需求。特別是當一些業主采用限額設計的手段控製工程投資時,設計師為了迎合業主的不合理要求,降低了一些對於用戶來說是重要功能的標準,而刻意追求一些更有利於商業目的的次要功能。以住宅工程設計為例,將目前常見的功能不合理性歸納為以下幾個方麵:

(1)功能過剩

在當前主流住房市場上,住房的生活居住、養老保障等的一般功能所占的成本比重越來越小,而一些“新功能”,如精致的景觀立麵、名貴樹種、觀光電梯、二十四小時恒溫寓所等,所占成本比重卻增長極快。這些功能目前還隻是主流消費群體追逐的對象,在當前經濟社會條件下,對於主體市場用戶來說它們是並不需要的或者使用效益很低的功能。如果將這些功能移植進普通住宅設計,則構成了過剩功能或不必要功能。實際上,即使是對有能力消費這些新功能的住房消費者來說,他們使用這些新功能的機會也並不多。例如,那些購買了恒溫、恒濕住房的人士,一天中大部分時間可能是在寫字樓、交通工具或者酒店中度過的。即使真的生活在二十四小時的恒溫寓所,隻是人體感覺舒適,而非人的身體健康所需要的東西。許多專家就對這些住房新功能提出質疑,指出如“科技家居”這樣的口號隻是住房開發商進行營銷炒作的標簽,對提高人們的生活品質可能沒有多大的意義。

(2)功能與成本嚴重不匹配

功能與成本的不匹配表現為次要甚至多餘的功能花費了太多的成本,而一些必要的、重要的功能所占的成本比重卻較小。例如,住宅工程中常見的屋頂滲水等質量通病,有人將其歸為施工質量問題,但大多數情況下還是因為防水工程的投入不足,采用低質的防水材料和低等級的防水設計,造成防水工程使用壽命短、返修率高。一項調查表明,居住是住宅消費者購房的主要動機,它的響應百分比達到了80.4%(浩春杏,2007:P82)。可見,我國住房消費主體客群購買住房的主要目的是滿足居住功能。實現居住功能的成本主要是開發成本中建安費用。然而,近年國土資源部公布的調查數據顯示,開發商成本中建安費用隻占15%。如果扣除占30%左右的地價成本和不超過20%的管理費用、銷售費用和財務費用等,則約有30%多的成本用於其他功能。

(3)不計全壽命周期成本

正如上文所提到的那樣,一些開發者將附屬功能作為住房營銷的手段,並以此提高房屋的銷售價格。許多附屬的功能本身的投資成本並不高,但是使用期的運營維護費用比其建造成本要高得多,但是極少開發者會從住房使用者的角度去考慮住房及其設施在全壽命期的使用成本。例如,有些多層住宅區也建成集中式太陽能熱水係統,但高達幾十元每月的使用費和時冷時熱的供水狀態,使得一些住戶寧願重新安裝獨立的熱水器,而不再支付使用費用,最終使得整個係統處於癱瘓狀態。一些住宅工程,為了營銷,大打科技牌,使用一些並不成熟的新技術和新材料。由於這些新技術、新產品沒有能經過更長時間的試用和檢驗,在使用一段時間後會出現較多問題,增加了住房維護運營成本。

上述對目前住宅功能不合理的分析並不是說住房的開發不需要這些功能、也不是說不需要科技住宅,而是說在住房設計和開發中應該考慮功能的合理化。現代住房產品生產的思路是提高人居環境質量,更注重產品設計的人性化、品質的卓越化、內涵的豐富化,這是正確的方向。但是,這並不意味著高消耗、高成本投入,使用高檔的配套,也不是功能越多越好。實際上,我國各級政府越來越重視城市廣場、公園等設施和城市環境整治的投資與建設。目前,大多數城市的公共設施都能為城市居民提供了基本的休閑、娛樂場所。從我國這樣一個人口眾多、土地資源匱乏的國度來說,建設安全、方便、舒適、和諧、節地和經濟的住宅產品才是真正的可持續發展目標。

21世紀以來,西方國家繼知識經濟、信息經濟之後又提出了一個全新的經營思想——功能經濟,其核心是對用戶需求的把握以及提供用戶所需功能的產品策略。它強調在產品設計和生產中應以用戶需求為中心,即功能分析應當從用戶角度出發,真實客觀地反映用戶的需求,而不僅僅是部分的利益集團的需求。用戶也不僅僅是客戶,還包括企業生存其中的社會經濟係統、自然環境等諸多方麵。它追求節省用戶在產品使用全壽命周期的成本,包括用戶購置成本或產品生產者的生產成本和用戶使用過程中日常維護和運營成本兩部分。它倡導的產品策略是在適應用戶需求功能基礎上的功能與成本匹配性,即產品各項功能與實現功能成本應相匹配,避免次要的功能或者不重要的功能花費過多的成本。可以說,功能經濟是源於價值工程方法的一種新的經濟理念,是符合資源節約、環境友好型社會構建的一種高級經濟形式。

因此,在工程設計中,功能分析與設計不應僅來自於設計者理念和開發商主觀決策,而應依據工程用戶實際功能需求;工程功能分析的主體應當是而且必須是用戶,而不能僅僅是設計者、研究專家或企業家。這就是說,在工程設計過程中,要充分調查用戶對工程的功能需求,通過價值分析的方法了解用戶對各種功能看重程度,確定功能重要性,分析各功能與成本的匹配性,並據此設計方案或進行方案的調整和修改。隻有建立基於消費者需求的工程功能分析模式,才能實現工程的功能合理性,保證工程設計的經濟性。

2)采用通用的技術標準和標準部品

在建築工程中,技術標準通常是以建築行政和行業主管部門或行業組織所製定的技術規範、標準或規程形式出現。建築技術標準化類型可以分為以下幾類:①建築產業範圍內的所有產品、生產過程、規格和程序的所有要素都必須遵循的一套規範。如建築設計規範、結構設計規範、施工規範等;②一係列針對建築生產過程和建築生產產品的測量、測試和檢測標準。如施工質量驗收規範、混凝土檢測規範;③不同部品在尺寸、規格、外形上的標準化。如標準化的門窗、金屬構件、混凝土製品等。

設計中盡量采用通過的技術標準和標準部品,其經濟性功能體現在如下幾個方麵:

(1)技術標準從建築材料或建築部品的一個或幾個方麵,如功能、操作多樣性、使用壽命、效率、安全性、環境影響等方麵,規定了產品或服務能夠被公眾接受的界限。這一標準界限成為行業競爭的基礎,企業之間將在標準水平上進行價格競爭,或者提供一種性能優於標準的產品。同時,這些被普遍接受的標準既可以保證產品的質量,同時也避免了建築產品的買賣雙方之間信息不對稱和在產品性能上產生大量的爭議,也不要求昂貴的檢查和檢測手續,可以大大降低買賣雙方的交易費用。

(2)建築生產過程表現為技術複雜性、多樣性、隱蔽性、費用巨大性、易受外界因素(包括自然、社會等因素)影響性,所以通常是在生產過程中必須進行較多次的測量、檢測和測試過程。采用標準化的建築生產過程、過程控製及中間產品,能提高生產效率,並大量減少測試頻率。