（一）设计过程中工程造价控制理论及方法

1．设计阶段的工程造价

根据我国目前的实际情况，建设项目的设计阶段分三个阶段：即“方案设计阶段”“初步设计阶段”“施工图设计阶段”。如果是大型的项目，项目阶段又可分为四大阶段：即“总体规划设计阶段”、“方案设计阶段”、“初步设计阶段”、“施工图设计阶段”。各设计阶段主要工作内容为：

（1）方案设计阶段。

各专业方案设计说明书，主要技术经济指标，总平面图，建筑平面图、立面图、剖面图，透视图、鸟瞰图、模型，投资估算。

（2）初步设计阶段。

各专业初步设计说明书，主要技术经济指标，总平面设计，竖向设计，交通组织，各专业平面图、立面图、剖面图、系统图，设计概算。

（3）施工图设计阶段。

各专业施工图设计说明书，主要技术经济指标，总平面设计，竖向设计，交通组织，各专业平面图、立面图、剖面图、系统图、结构详图，计算书，施工图预算（如合同要求）。

2．限额设计在设计阶段造价控制中的运用

（1）限额设计的概念。

要在设计阶段对投资进行有效的控制，就需要从整体上加强对项目投资的控制，由被动反应变成主动控制，由事后核算变成事前控制，而限额设计就是根据上述要求提出的一种投资控制方法。所谓限额设计是指：“按照批准的设计任务书及投资估算控制初步设计，按照批准的初步设计总概算控制施工图设计，同时各专业在保证达到使用功能的前提下，按分配的投资限额控制设计，严格控制技术设计和施工图设计的不合理变更，保证总投资限额不被突破。

由上述限额设计的定义可见，限额设计的控制对象是影响工程设计的静态投资的项目。进行投资分解和工程量控制是实行限额设计的最有效途径和主要方法，通过层层限额设计来实现对项目投资限额的动态控制与管理。

（2）限额设计控制途径。

众所周知，实施限额设计的第一步是合理确定限额设计总值。由于可行性研究报告是确定总投资额的重要依据，所以，应以经过批准的投资估算作为限额设计总值。在实施限额设计过程中，则依据纵向和横向两方面的手段加以控制。其中纵向控制即从可行性研究、初步勘查、初步设计、详细勘查、技术设计直到施工图和设计变更整个过程中，将限额设计贯穿到各个阶段，而在每一阶段又贯穿于各专业的每一道工序，步步为营，层层控制，改变和克服各个环节相互脱节的现象，最终保证限额设计目标的实现。横向控制即健全和加强设计单位对建设单位以及设计单位内部的经济责任制，而经济责任制的核心则是正确处理责、权、利三者之间的有机联系。

目前限额设计方法应用方面的不足：

（1）传统限额设计理论没有给出限额设计值分配的方法和操作技术，使得在实际应用中常常缺乏操作性。如果按常规方法，即参考类似工程的技术经济资料，将投资估算加以切换分割到各单位工程中，但这种方法和实际情况往往有较大出入，因为工程造价的高低随年代的变迁、工程地点和技术的不同，常会有较大的差异，仅以类似工程的投资比例作为参考不一定能准确反映项目投资各组成部分的合理关系，此方法有改进余地。

（2）限额设计由于突出强调了设计限额的重要性，往往限制了设计人员的创造性，使得一些新材料、新技术不能在项目中得到应用，常常可能造成项目后期运营成本增大。

（3）限额设计中的限额如投资估算、设计概算和施工图预算等，均是指建设项目的一次性投资，对项目寿命周期成本考虑不够，因而造成限额设计的效果不好。

（二）价值工程在设计阶段造价控制的应用

1．价值工程的概念

价值工程又称为价值分析（VA），是20 世纪40年起源于美国的一门新兴的管理技术，是降低成本提高经济效益的有效方法。它的创始人麦乐斯表述价值工程为“价值或由于增加功能，或由于降低成本而提高。”对于价值工程（VE）的内涵，有人定义为；它以最低的寿命周期成本，可靠地实现产品或作业的必要功能，以提高其价值，并以功能研究为核心的有组织的活动。1955年创立的“美国价值工程师协会，对VE 做了如下定义；VE 是一种系统化的应用技术，通过对产品或服务的功能分析，建立功能的货币价值模型，以最低的总费用可靠地实现必要的功能。国标GB8223．87 对价值工程的定义是；“价值工程是通过各相关领域的协作，对所研究对象的功能与费用进行系统分析，不断创新，旨在提高所研究对象价值的思想方法和管理技术。”

2．价值工程的特点

（1）价值工程侧重于功能分析，以满足使用者的功能需要为出发点。功能分析是价值工程的核心，通过功能分析可以摆脱传统习惯的约束，客观的确定项目功能，找出实现所需功能的最优方案，从而有助于方案的优化。

（2）价值工程的主要内容是以功能分析为核心，研究功能与成本的关系，而这两方面的关系是相当复杂的。所以，应当用以系统的观念和方法进行价值工程分析。

（3）价值工程着眼于寿命周期成本。成本的考虑，低生产成本，而且要尽量降低使用成本，以提高产品展工作的。着眼于寿命周期成本，即不仅要降的竞争能力，是有组织有计划的开。

（4）价值工程的目的是致力于提高价值的创造性活动。它强调多方协作，有组织，按程序地进行。根据价值工程创立以来的实际经验，要对产品的结构和生产提出改造建议，没有多方合作是行不通的。只有组织各有关人员，充分发挥集体智慧，博采众家之长，灵活运用各方面的知识和经验，才能真正找出提高产品价值的可行方案。

（三）寿命周期成本分析法在设计阶段控制造价的应用

当前建设领域存在“低价中标高价维修，低值购买高值使用、廉价重复修建”的现象，给社会带来持续性的资源损耗，寿命周期成本控制的引入将有效遏制这种现象。项目的决策与设计阶段影响项目造价的75%以上，所以项目决策与设计阶段工作的质量，对项目建设标准、使用功能产生长期影响，并进而影响项目运营维护与回收报废成本，故建设项目寿命周期成本控制的重点应在项目的决策与设计阶段。当把对项目成本开销及费用的关注点从项目建造阶段转移至项目整个寿命期，经过寿命周期成本控制后的项目，其经济价值、社会价值会大幅提升，其对资源的消耗、对环境的影响会大幅降低。

寿命周期成本控制的实践，对加快建设业“绿色化”进程，对推广“四节—环保”（节能、节地、节水、节材和环保）建设，对促进整个社会可持续发展意义深远寿命周期成本管理是建筑设计的一种指导思想和手段，是计算工程项目整个服务期内所有成本以确定设计方案的一种技术方法，通过指导建筑设计者综合考虑工程项目的建造成本和运营与维护成本，从而实现更加科学的建筑设计和更为合理的选择建筑材料，以达到降低项目寿命周期成本的目标(www.daowen.com)

从设计方案合理性角度看，工程项目寿命周期成本管理的思想和方法可以指导设计者自觉地、全面地从项目的寿命周期出发，综合考虑工程项目的建设造价和运营与维护成本，从而实现更为科学的建筑设计和更加合理的选择建筑材料，以便在确保设计的前提下，实现降低项目寿命周期成本的目标。

设计阶段是造价管理的重点，仅就工程造价费用而言，进行工程造价控制就是以投资估算控制初步设计工作，以设计概算控制施工图设计工作。如果设计概算超出投资估算，应对初步设计进行调整和修改。同理，如果施工图预算超过设计概算，应对初步设计进行修改或修正。要在设计阶段有效地控制工程造价，是从组织、技术、经济、合同等各方面采取措施，随时纠正发生的投资偏差。在设计阶段，要考虑地点、能源、材料、水、室内环境质量和运营维护等因素。同时，如果有多个设计方案，则需要进行设计方案的优选，设计方案优劣的标准就是寿命周期成本最小化，寿命周期成本中，对设计成本、未来的运营和维护成本都可根据设计的寿命周期成本计算。

（四）建筑结构设计阶段工程造价的优化方法

1．结构设计优化的简述

结构优化设计原理与方法，大致可以分为两种；第一种是准则法，从结构力学基本原理与内容出发，先选择出让结构形式达到优化的原则，例如能量准则、满应力准则，再按照先前的准则找出结构的最优化方案，比如满应力设计等；第二种是数学规划法，从高等数学中求解极值原理出发，使用数学规划等方法得出结构设计相应参数的最优化解。准则法的好处在于其收敛时间短，对于重新分析的次数跟变量参数的数量没有很大的关联，t 迭代的次数一般在10 左右，就可以让它满足结构的优化目的。但是它的缺点为；没有较为严格的理论和原理支持，所以得出的最后解可能就不是真正意义上的优化解，只是接近而已，一般该准则的优化指向只局限在最轻质量。近些年国内外相关专家对该准则法进行了改进，它可以求解出高达具有百万个设计变量的结构设计问题。而对于数学规划法，它的优点就是具有相对严格的理论和原理作为基础，以及具有很高的适应性，但它的缺点就是求解会受到限制以及求解的速度会较缓慢。

后来两种方法互相取长补短从而形成了一种合二为一的方法，就是所谓的逼近概念，它将力学概念和各种逼近方法结合起来，将一些非线性的问题转化演变成那些逼近带显式的约束问题，从而就会起到想要的简化作用，进而就可采用数学规划法用迭代的方法去求想要的解。例如结构中析架的截面优化问题，对以采用其中的杆件截面积的倒数作为它的设计变量。相关案例也不甚枚举，大连理工大学曾开发出通用的结构优化软件DDDU－2。

对于数学规划，由于具有上述优点，特别是其能够与有限元结构分析相结合，使它成为结构优化中使参数得以优化的重要途径之一。而伴随着结构优化的不断发展，己经不只是简简单单的参数优化问题，我们的目标是方案优化、也就是说优化的最终指向不单单是停留或者是局限于依据高等数学中函数极值理论的观点去求解极值点，而且更需要我们在系统上优化以及多目标优化高层次的优化上做足功夫。

在结构设计的实际工作当中，一方面即要考虑设计需要实现的功能，以及工程安全性和可靠性，另一方面要考虑工程造价的高低，要在这两者之间进行权衡，即要以最低的费用来实现设计产品的必要的功能。有关结构优化如果单纯从数学的角度用数值计算的方法来操作的话，意义不大，可操作性也不强；在工程实践中结合土木工程结构设计的特点，一般还采用方案经济分析比较优化、概念优化、试验优化等可操作性强和比较实用快捷的方法来优化结构。

2．概念优化设计

计算机应用于建筑的结构设计中，促使设计的水平得以提高到一个新的高度。计算机将设计人员从繁杂公式运算中解放出来，设计师应该根据结构的基础理论知识以及自己的实践经验，将首要任务放在一些固定的公式不能解决的问题之上，通过自己的主观分析和判断从而得出自己的选择，进而得出较为经济，合理、适用的设计方案，让设计师将精力主要放在从事概念设计上。所谓的概念设计，就是让设计人员从结构最初的选型，布置，分析，计算，截面设计一直到最后的细部构造处理的一整套设计方案形成的过程中，对所遇到的各种关于结构问题，根据结构在不同种类的情况下工作的规律，结合自己以及相关专家实践的经验，再综合考虑一些因素，最后得出合理的分析和处理方案，进而确立出经济，合理、适用的设计方案。

一个建筑设计方案，会有各种各样的结构布置方式；对于一个确定了结构布置的建筑，在相同的荷载作用下也会有不一样的分析方法；在建筑结构分析过程一些参数、材料、荷载的定义也不是一成不变的；关于建筑物细部结构的处理也相差深远。软件只是一个没有思维的程序，对于上述问题它是无法独立解决的，这就要求设计人员概念清晰，能够根据实践经验或者己有的理论知识作出主观的、正确的判断。但是这些判断都是基于结构设计的一般规律和原则的基础之上的，按照自己及别人一些工程实践的经验之下进行的，即上述的概念设计。所以说概念设计是寄存在设计人员对各种不同的结构方案进行选择的过程中。

概念设计要解决的问题有许多。例如经过概念设计，结构可以在不同的意外作用下不产生破坏影响或者是将破坏影响降低到最小程度。概念设计的主要内容就是分析如何应对建筑物可能遭遇的各种不确定因素和作用。例如地震力作用就最难定义，而且对结构物的破坏力最大。于是在设计的过程中必须考虑这些因素，从计算分析以及构造要求等方面采取能够提高建筑物抵抗地震能力的措施。

例如：刚度均匀、结构对称可以降低地震力作用对结构产生的不利影响；结构设计中的延性设计可以防止结构发生不必要的脆性破坏，它是防止结构大震不倒的最根本途径；合理增加建筑物四周的抗扭刚度，使扭转周期靠后，避免结构在地震时出现扭转；还有多道设防及增加赘余杆件的概念设计方法，能够显著减轻地震时建筑物的破坏程度，有效应对高烈度的地震作用。因此，在设计过程中应高度重视概念设计。

（1）结构布置的概念

设计对于结构布置，整体上应首先考虑整体结构的工作原理以及抗震设计的基本原则，努力降低不必要的内耗，减小结构的扭转效应和刚度突变；细部结构上可从单个构件的力学性能和其破坏特点考虑，让最终的构件都可以适得其所、各尽所能，从而达到预期目的。

在同建筑师交底的基础上，做好建筑物整体结构的选型和布置。建筑设计人员希望通过建筑物的外在形式表达出设计构想和创意，在一定意义上把艺术与实用结合起来，达到既美观又实用。而结构设计人员则需要在保证结构安全性的条件下，敢于创新出新的结构形式，让建筑设计人员原有的意图得以尽可能的实现。简单的单层与多层建筑，由于工程规模的限制，在建筑表达上就会趋于简单，于是结构上的问题都是可以解决。但高层建筑，首先应该从概念上察觉出区别于低层建筑的不同点，例如起控制作用的就不是竖向荷载，最主要是风荷载以及地震作用。于是结构设计人员在初步设计阶段应该介入和探讨建筑物的平面和竖向布置，以期达到合理性。也就是在大致满足建筑设计人员构思的基础上，平面布置应简单、规则，尽量减少刚心与质心的距离；还要使建筑物在水平荷载作用下不发生大的扭转。而对于竖向布置，尽可能使竖向承重构件上下连续贯通，例如可以不使用转换层的就尽量避免或者干脆不用，从而达到减小结构分析和设计困难的目的；竖向刚度不要突变，而要渐变，不然就会导致在水平荷载作用时突变处产生不必要的应力集中现象，从而对结构抵抗水平的动力荷载作用是有害的。

在建筑设计方案确定之后，结构需应系统去考虑各方因素，努力采取最简单、最经济、最合理的结构方案。对于每个受力的构件布置都需系统考虑未知的各种荷载。对于竖向承重构件，例如柱、剪力墙等，不单单只是传递竖向荷载到基础上，而且还要承受风荷载和地震作用，同时还要承受温度应力等一系列作用。所以在对于竖向构件布置，要将其放在有利于承担水平荷载和温度应力的位置上。

同时对于水平承重构件的布置，同样需要综合考虑各种因素。第一，要使其传力路径简单明了。即以最快的方式将楼面上的荷载传递到梁、柱（剪力墙）然后最终传递到基础、地基上。相反对于不太合理的结构布置，楼面荷载则需经过好几级传递，这种传力路线不简洁直接导致不经济，而且还会使构件处于复杂受力状态，从而导致不安全。第二，要让结构构件的受力简单和有利。对于承受多种作用的构件最易发生破坏，特别对于那些受剪、受扭的构件很可能会产生不利的脆性破坏。总而言之，对于结构设计我们应该运用力学最为基本的概念对其定性分析，在结构布置确定时避免构件处于复杂受力状态。

对于结构构件的尺寸，一般可先根据经验公式初步确定，具体大小是借助结构基本理论来做大致分析。当然会出现超过理论范围的值，例如框架剪力墙的房屋在确定楼板的厚度时，通常会取偏大的值。就其原因是框架剪力墙结构协同工作的原理是假定楼板刚度无限大，让框架与剪力墙这样两种不同性质的结构在同一楼层的水平位移相一致，从而达到共同工作的目的。所以，在楼板布置时能有意加大板厚，提高楼板的刚度，同时增加板厚还可以达到延长耐火时间，对高层建筑消防具有好处

（2）构件截面概念设计

关于结构构件截面的设计，简单的认识会认为只是按照截面的控制内力对构件进行正截面、斜截面等方面的计算，然后对其进行配筋即可，但是其实概念设计在此具有至关重要的作用。例如己被相关设计规范录用的概念设计，强柱弱梁、强剪弱弯、强节点、强锚固等抗震设防思想。规范中这些都具体给出验算公式，在口后的设计中都需要去遵守。同时在现实的实践设计过程中疏忽遗漏还是会经常出现。在电算化高度发展的现在，利用商业TAT 软件对结构进行内力分析、然后计算配筋最后画出平面图，设计师还必须通过自己以及总工和相关专家的校对和经验对施工图中的配筋作相应的调整。比如校对框架梁配筋偏小之后，凭经验将梁钢筋用量或直径改大，调整之后可能并没有作一些必要的复检，此时就很有可能不再满足强柱弱梁这一重要的原则。

在得出钢筋量之后，同样的钢筋用量可以有多种配筋方式。对以不同构件或者是同一构件的不同位置采用的钢筋粗细和类型都是有所区别的，配筋过程中是要区别对待的。对于最终所选的钢筋是需要综合分析和考虑构件在强度、裂缝宽度等方面的限制要求，同时需要考虑在口后的施工上的方便性以及可操作性。

（3）地基基础的概念设计

由于地基土具有很强的不确定性，所以还没有具体的模型可以对地基作出精确的模拟描述。于是在进行地基基础的设计时，就要求设计人员根据基本理论知识和实践工程经验，对可能出现的各种问题进行相关的分析和预测，然后找出最合理的应对方案。所以说概念设计在地基、基础中也是相当的重要。

结构设计一般的方法是将上部结构、基础和地基看成是离散、独立的单元进行力学计算和分析。但是这种常规方法得到的基础沉降量和基底应力通常和实际测量的数值相差甚远。其实解决关于地基和基础的问题不应该只是单单着眼于地基基础。另外在上部结构设计时，需要注意地基沉降变形差异导致的上部结构的次应力、开裂。因此地基、基础和上部结构应该看成是一个整体，从这三者相互作用的概念出发来综合考虑地基基础的最终方案。对于整体的相互作用分析虽然是复杂但却是合理的，应该从满足静力平衡条件以及变形协调条件出发。而对于这种处理方法却还处于研究阶段，对于一般的房屋建筑结构还是采用一般的常规方法。对于设计人员不仅要掌握土力学和地基基础的基本理论外，而且需要掌握地基、基础、上部结构相互作用相互影响的基本概念和原理，同时要清楚基础刚度的变化会影响上部结构的内力、基础变形会受到上部结构的约束作用，使用不同的计算模型会是基础以及上部结构产生明显的差异。综合从共同作用的角度考虑，才可以设计出最为经济、合理的地基基础方案。

（4）构造措施概念设计

设计结构时，计算分析可以保证拟建的建筑物在静力荷载以及动力荷载作用下整体的结构安全性。在过去的一些工程问题可以告诉我们，单单依靠理论上的计算分析是不可能完全避免建筑物在外荷载作用下的局部破坏。尤其对于建筑物附属在发生地震时，部分会严重破坏、墙体整体坍塌以及一些重要的构件脆性破坏，而这些都不是光靠计算就可以去解决的。其实只需要在发生此类事件时，采取一些必要的对抗震有利的结构构造措施。对于地震的破坏作用和坏的影响，最主要采取一些可以提高结构整体性、结构延性的抗震措施即可，就会使建筑物不至于在地震作用下发生严重的破坏和造成重大伤亡的坍塌。在现行的抗震设计规范中在抗震方面已提出许多具体详尽的构造措施，但是随着社会的发展，建筑的外观，型体为了满足要求千姿百态，所以对于建筑师以及结构工程师而言应该以以往震害的特点为鉴，必须要采取一定的构造措施，将建筑的安全性放在首要位置。其实建筑物在口常生活的使用过程中，一些常见的工程质量问题是可以通过那些构造措施给以减轻，甚至避免。比如通过配置适量的钢筋可以减轻结构不可避免的温度应力和水泥的硬化收缩引起的混凝土开裂。

对于所谓的概念设计其实包括相当丰富的内容，所以需要从事设计的人员从主观上进行分析、判断，进而作出最后最为合理的选择。对于概念设计而言，其目的就是要求最后的设计方案经济以及合理，也可以看作是设计人员根据实际工程经验和相关工程设计专业的基础理论，进行的一个优化设计的过程。对于优化的深度性和优化的正确性关键依靠从事设计的人员的专业功底及其自身对于结构概念的正确理解，包括分析实际问题、解决实际问题的能力，尤为重要的是从事设计的人员设计经验的累计程度。