不同專業工程,如規劃、建築、結構、工程設備等,其設計的經濟性問題,有著各自不同的特點。因此,需要從各類專業工程設計的經濟性表征出發,分析影響工程經濟性的因素,尋求相應的經濟性策略。這裏所指的經濟性,不再僅是傳統意義上的經濟涵義,而是本書所強調的,它是一種包含經濟效益、社會效益和環境效益在內的綜合效益概念。
12.1建設用地與布局模式的效率性分析
建設用地是工程設計的基本條件之一。工程設計對用地的經濟性考慮就是對建設用地的適應性進行分析,尋求建設用地的限製與工程之間的最佳結合點,使二者得以協調和平衡,以充分發揮建設用地的效率和作用。
12.1.1土地的屬性
對建設用地經濟性研究,首先要了解土地的屬性。土地的屬性包括資源屬性、生態屬性、資產屬性、社會屬性和法律屬性。前兩者也可以稱為自然屬性,資產屬性也可稱為經濟屬性。
1)土地的資源屬性
土地是一種綜合性的自然資源,與大氣、水、生物、礦產等單項資源相比,土地是人類生存所需要的最基本的、最廣泛、最重要的資源。土地資源屬性具有如下基本特征:(1)稀缺性。地球表麵陸地的土地麵積總量是有限的,人類各種生活和生產活動為土地利用進行著競爭。(2)時間上的可變性。土地隨自然氣候和時間變化而產生的季節性變化,如動植物的生長與死亡、土壤的凍結與融化、河水侵蝕等,這些都影響著土地的固有性質和生產特征。(3)空間上的不可移動性。地球上不同位置的土地占有特定的地理空間,每一塊土地的絕對位置和各塊土地之間的相對位置都是固定的,每塊土地環境、能量與物質構成在一定時空範圍內基本上也是固定的。
2)土地的生態屬性
土地是由氣候、土壤、水文、地形、地質、生物及人類活動的結果所組成的綜合體,土地資源各組成要素相互依存、相互製約,構成完整的資源生態係統。從生態學角度看,土地具有以下重要功能:(1)養育功能。土地的本質屬性是有生產力,它可以生產出人類需要的植物和動物產品。(2)淨化功能。土地上的植物可淨化受汙染的空氣;進入土地的汙染物質在土體中可通過擴散、分解等作用逐步降低汙染物濃度;或經沉澱、膠體吸附等作用使汙染物發生形態變化;或通過生物和化學降解,使汙染物變為毒性較小或無毒性甚至有營養的物質。(3)再生功能與非再生性。生長在土地上的生物不斷地生長和死亡,土壤中的養分和水分及其他化學物質不斷地被植物消耗和補充,這使得土地資源本身具有可更新性。但是,人類對土地的掠奪性開發又破壞了土地生態係統的平衡,土地原有性質可能被徹底破壞而不可逆轉和恢複,使土地喪失再生功能。
3)土地的資產屬性
土地作為一種資產,通常稱為地產(EstateinLand)。地產具有如下特性:(1)不動性。由於其不可移動性,所以它不能隨著產權的轉移而改變其實體的空間位置,這就決定了它是一種不動產。(2)個體的異質性。由於形成地產的區位、地理、土壤、地質等不同,從而體現為地產的質量差異、用途差異、經濟價值差異。(3)多用途的生產力。土地既可以作為農業生產資料,發揮其自然生產力,又可以作為城建、交通、國防、旅遊等非農業利用,發揮其勞動生產力,又可成為人類活動空間,發揮其環境生產力和生態生產力。(4)價值和價格的二重性。土地具有使用價值和交換價值,並表現為價值的二重性:一是作為自然物的土地價值,二是凝集作為開發土地的勞動產品價值。價格是價值的貨幣表現,因此土地價格同樣具有這二重性。
4)土地的社會屬性
在利用土地資源進行物質資料生產時,土地就構成了社會生產力的物質要素。社會生產離不開土地資源,土地所有製構成了生產資料所有製的重要組成部分。人類對土地的開發利用和占有過程,一方麵形成了人與土地的關係,另一方麵形成了人與人之間的關係。在不同社會形態下,土地資產所有製的形式決定了社會製度的基礎,從奴隸製社會到社會主義社會的發展曆史已深刻地證明了這一點。土地所有製性質體現了土地社會屬性本質,土地問題影響到社會的政治、經濟等諸多方麵。目前,我國有土地國有製和農村土地集體所有製兩種土地所有製形式。
5)土地的法律屬性
土地的法律屬性體現於土地的權籍,包括地權和地籍。地權包括土地所有權及使用權。土地所有權是土地所有者擁有的、受到國家法律保護的排他性專有權利,可細分為占有權、使用權、收益權、處分權等權能;土地使用權指的是按法律規定,對一定土地進行利用、管理並取得收益的權利。地籍即土地的戶籍,是記載土地的位置、界址、數量、質量、權屬和用途等基本狀況的簿冊。地籍是對土地進行科學管理的基礎,地籍提供具有法律依據的、精確的、連續的空間位置、數量、質量等方麵的基本資料,是調整土地關係、合理組織土地利用的基本依據。
12.1.2建設用地的效率性
土地的自然屬性和經濟屬性揭示了人類對土地利用的效率需求,從工程建設上就體現為提高建設用地的效率性,即提高土地資源投入和產出成果的對比關係。這可以從宏觀和微觀兩個角度進行分析。
從宏觀角度上看,土地作為人類生存最重要也是最基本的資源,其所具有的稀缺性屬性和生態屬性要求人們必須集約化利用土地。特別是城市的居住建築、公共建築、工業建築、市政基礎設施工程的建設用地以及交通運輸工程的建設用地,將可能徹底破壞土地資源的可再生性。大量地侵占耕地、林地、草地和濕地建設工程,將可能破壞人類生存的最基本的物質基礎。
從微觀角度上看,土地供給的稀缺性表現為在某一地區、某種用途的地產供不應求,形成了稀缺的經濟資源。無論是城市的居住地產、商業地產、工業地產,還是旅遊地產,都存在著供應的稀缺問題。政府對工程建設用地嚴格的宏觀控製更加大了這種供求的矛盾。因此,工程的決策與設計必須實現這種稀缺資源的最大利用價值,尋求建設用地最高最優的用途。從工程設計角度,提高建築用地效率的路徑有以下幾個方麵:
(1)建設用地是工程建設的基地,它一般是自然形成的,具有空間不可移動屬性,由此導致每塊建設用地都具有其自身的相對地理優勢及土壤和地貌特征,這就是土地的工程特性。土地的工程特性由地基承載力、地下水、地形、水文、地貌等諸多要素綜合作用形成,它直接決定作為某類工程建設用地的適宜性及限製性,同時也影響著工程的投資費用。因此,一方麵在工程設計前應該選擇適合本工程特點的建設用地,另一方麵在工程設計中應分析基地的本身特征,充分利用基地自身的優勢,選擇適宜的總體平麵布局和設計方案,達到節省投資的目的。
(2)建設用地的經濟屬性已不再表現為土地肥沃的生產力,而是表現在土地在城市中特定地點所產生的環境與區位的價值和土地開發的勞動價值上。因此,工程設計中應充分利用建設用地的個體異質屬性,通過人為地對土地開發,使其具有很好的利用條件,以提高土地的利用效率,並由此轉化為工程效益。而且,建設用地作為一種資產,它不會像其他類型的資產那樣,隨著時間的推移總是不斷地折舊直至報廢。土地經營者對土地的投資、土地周圍設施的改善、土地用途的改變和土地需求量的增加,土地不僅不會折舊,反而還可以反複使用和永續利用,並隨著人類勞動的連續投入而不斷發揮它的性能。甚至它還能隨著社會經濟的發展,實現其自然增值。因此,建設用地的選擇和開發方案的設計,必須尋找建設用地的最大的經濟潛力,最大程度地發掘建設用地的開發價值。
(3)土地作為一種有機的生態係統,保持著自身相對穩定的存在狀態。但是,如果改變該資源生態係統中的某種成分,就很難確保周圍的環境保持完全不變。建設用地的開發必然會改變基地的表層結構或形態,破壞土地原有性質和再生功能,它與生態平衡之間的衝突是無可避免的。但是,通過精心的設計和妥善的管理,人們是能夠做到維持土地生態係統的基本穩定狀態,並能夠通過人的幹預使土地資源的生態價值得以提升。正如在第10章和第11章中所強調的那樣,工程設計不僅要關注經濟效益,更重要的還要關注環境效益和社會效益,以期取得工程的綜合效益最大化。同樣,在工程設計中保持和提高建設用地生態價值也是提高建設用地效率性的一個重要方麵。
綜上所述,提高建設用地的效率性,一是尋找合適的建設用地,二是提高地塊的產出成果,包括經濟成果和生態成果兩個方麵。從工程經濟學角度,就是進行建設用地的評價和選擇及研究場地布局模式的合理性。
12.1.3建設用地的選擇與評估
1)建設用地條件分析
建設用地的各種內在和外在條件構成了建設用地的組成要素,造就了工程基地的性格特征。隻有在對建設用地條件充分了解和分析的基礎上,才能對土地的工程承載力、生態承載力和最佳用途做出合理的判斷。建設用地條件包括以下幾個方麵:
(1)自然條件——地形、地貌、氣象、地質、水文、土壤、植被等。
(2)環境條件——區域位置、周邊道路與交叉口、周圍建築物與綠化、市政基礎設施等。
(3)規劃條件——用地紅線、容積率、建築密度、出入口限製、空間要求、高度控製、環境保護等。
2)建設用地評估與選擇要考慮的因素
建設用地評估與選擇主要考慮以下的因素:
(1)預期——工程未來的產出能力。
(2)變化——影響建設用地與工程產出的自然環境、經濟和社會因素、政府政策等的變化。
(3)供給和需求——供給與需求的相互作用是工程價值實現的唯一決定因素。
(4)競爭——地塊所在區域的市場的競爭情況。
(5)替代方案——選擇該地塊,放棄了哪些機會(機會成本)。
(6)土地剩餘產出——按經濟學的觀點,工程建設產出對生產的四個要素回報的順序為:①勞動報酬;②資本投資(包括建築物投資,不含土地投資)回報;③經營管理者(企業家)才能的回報;④餘額,即為土地剩餘產出,代表土地資本投資回報。
(7)整合和聚集效益——當工程與所在社區中存在著相當程度的經濟、環境和社會的一致性時,工程建設將會產生最大化的價值。這個價值不一定完全體現在更多的投資者經濟效益回報上,它更應該是一個綜合效益。
(8)邊際成本和邊際貢獻——對現有方案的任何改進,隻有其增加的現金流是追加投資的合理回報,才能證明其合理性。
(9)經濟外部性——指特定外在因素可能對工程產生的積極或消極的經濟影響,即通常所說的項目位址概念。它可以全麵地體現“預期”與“變化”理論。
(10)最高和最優用途——根據最高剩餘產出確定的土地用途,並且在可預期的未來,這些用途必須在法律、經濟、社會、環境和自然上都具有合理性。
在建設用地的研究不同階段,如建設地區的選擇、地點的選擇和地塊的選擇等階段,上述因素考慮的重要程度有所不同。
3)建設用地選擇的過程與方法
建設用地選擇過程是比較複雜的,需要在考察建設用地的曆史、生態和建設意向基礎上,運用不同的方式和方法進行研究、分析和比較用地條件和因素,選擇最適宜的建設用地,以期後續階段能獲得更廣闊的設計思路和富有洞察力的設計構思。基本過程如下:
(1)根據工程的建設目標,擬定初步的設計意圖,據此確定所需要的建設用地條件和各條件的重要程度,並從上述因素中找出對本工程建設用地選擇起決定性影響的因素,以此作為建設用地選擇的基礎。
(2)對於初步確定的滿足工程基地基本條件的多個可行建設用地,設計師需要逐個研究。具體研究工作包括:①不必刻意按設計意圖去考察基地,甚至可以忘卻建設用地的用途,冷靜地觀察基地的條件與特征,尋找發現獨特的或揭示性的線索,這有助於後續再開展設計的種種構想;②追溯基地的曆史,包括自然演變、先前的使用與關聯等;③調查決策者和使用者對基地形象的看法等;④對建設用地所具有的過渡性的、將消失的或正在消失的、永久的、自然發展的特征加以區分;⑤視建設用地為一個正在進行循環的生態係統,考察加入的人類生產或生活活動對生態係統衝突的方麵,考慮如何維持其自身,分析可能會受到人的活動破壞的薄弱環節。這些研究工作的成果將為建設用地的選擇提供決策依據。
(3)如果撇開工程本身研究建設用地,沒有任何意義的,所以建設用地的研究與選擇過程總是伴隨著設計師的設計構思形成過程。一般情況下,設計師會帶著初始的設計意圖去尋找建設用地,但直接找到與初始設計意圖完全一致的建設基地可能性較小。在基地研究過程中,設計師可能需要不斷地調整工程設計思路,嚐試各種可能性與適應性,並不斷地在發展各種潛在的可能性中調整既定的設計目標和設計格局,提出滿足工程建設目標並包含設計構思的建設用地方案。這一過程中,會應用到設計可能性邊界理論、機會成本原理、邊際效用理論等工程設計經濟理論與方法。
(4)對所提出的多個建設用地方案進行比較,特別是對比和評估各方案起決定性作用的因素。多目標、多指標的綜合評價方法是比較適用的方法,隻有經過多因素、多方案的比較,才能形成一個綜合效益最優的、令人信服的方案。采用相對優勢原理,最終決策建設用地方案。
4)不同情況下的建設用地方案的評估與選擇
建設用地的選擇有幾種不同的情況:
(1)第一種情況是業主隻確定了建設意向,但並沒有選定工程基地。在這種情況下,業主往往要求設計者提出建設用地的選擇建議。在這種情況下,建設用地的選擇包含對幾個選址方案進行綜合評估,或是在業主所確定的某一地區選定一塊適合的基地。根據基礎條件和工程需要的條件對比,對幾個地址進行初步評估,在排除一些明顯不適用的方案後,形成一組有價值的選址比較方案。經過對評估因素的量值的分析和計算後,排除某些指標(評估因素)不能為業主所接受的基地,如坡度過大、費用過高、必須特別加以保護的文物、極易受損害、征地困難、基地狹小、場地狀況不良、開發不相匹配、汙染嚴重、交通不便等。對最後剩餘的基地方案進一步地分析,按決定性因素滿足程度或綜合評分對方案進行排序,並提出各自相應的設計構思,形成最終的選址建議書,並協助業主確定最終的選址方案。
(2)第二種情況是業主選定了工程基地,要求設計者根據基礎條件,提出用地的最佳使用效益方案。這種情況下,需要將建設用地的內涵價值、社會生態效益、地方文脈以及交通、人的行為、工程本身等因素加以綜合分析,以發掘建設用地的市場潛力為目標,尋求建設用地的最高最佳用途,構建發展目的和框架。在發展目的和框架下,再確定具體的設計目標,以便明確建設用地的使用性質。在這一過程中,應對方案之間的使用性質和發展意向進行比較分析,包括布局草圖、市場分析和投資效益分析,從生態平衡、市場和社會目標等幾個方麵對方案進行質量評估,確定建設用地的最佳用途方案。在此過程中,建築用地的總體設計也會逐步形成。
(3)第三種情況是在建設用地和初步意向確定的情況下,對兩者之間的適應性和最佳使用性質做出評估,以反饋初步發展意向的適應程度和市場效益的預期結果。這種情況是最常見的建設用地分析工作,它通常包含在工程可行性研究(項目評估)工作中。評估結論一種可能是提出對既定開發意向進行調整的建議,發揮建設用地的最高最佳用途;另一種可能針對既定的開發意向,提出基地的重新選擇建議。值得注意的是,建設用地的評價應是一個連續的動態過程,隨著建設的進展和建設條件的改變,應對用地環境情況進行連續調查,並對工程開發意向做出適宜的調整。
【例12.1】VK房地產開發企業的住房開發項目城市選擇和建設用地選擇過程。
VK是致力於居住物業開發的國內著名企業,2000年以來,首先傾向於在深圳、上海、北京、廣州等4個核心城市深入發展,在這些城市VK占有較大的市場份額。在核心城市提高市場份額有利於確立VK在全國的領先地位,有著較好的發展前景預期。選擇的依據是:(1)核心城市在市區人口、GDP、商品房銷售量、商品房銷售金額、房地產投資額、人均可支配收入等指標上均領先於其他城市;(2)核心城市GDP總量占全國總量的比重為12.4%,商品房銷售量占全國比重為21%,說明經濟越發達的城市其房地產市場活躍程度越甚,倍數效應越明顯,值得投資。
其次,VK進入其他非核心城市的選擇中,按上述幾個指標選擇排名前20的VK尚未進入的城市。在符合條件的非核心城市中再重點考核以下幾個因素:(1)城市本身地位與輻射力;(2)當地房地產市場的活躍程度;(3)當地政府的歡迎與重視程度;(4)集團本身的管理跨度和資源支持情況;(5)所選城市在房地產市場投入資源的增速要與全國市場的發展趨勢保持一致,以防出現市場異常超速發展或過熱的現象;(6)所選城市的商品房銷售額增幅要快於銷量的增幅,以使其達到價升量增。
VK在2007年底與主要從事商業地產開發的FD公司合作,分別持股60%和40%共同出資24億多元收購了上海DJ公司未開發的位於上海浦東新區南部的禦橋B地塊。該地塊麵積41萬平方米,擬開發約80萬平方米的住宅和30萬平方米的商業公建。VK選擇購置該建設用地進行開發,主要基於以下因素的分析:(1)利潤空間——折合樓麵地價6000元/平方米,鄰近樓盤售價已達13000元/平方米。(2)政府相關政策舉措——上海市核心城區密度超過4萬人/平方公裏,相當於紐約、巴黎核心城區人口密度的2倍。上海市正著力解決人口密集問題,根據城市規劃,至2010年計劃有1000萬人口遷移至外環線以外。大量人口從中心區外遷,必然使中心區周邊地塊的房屋需求量大幅度提升。(3)預期的城市立體交通樞紐——背靠中環,麵向外環,鄰近浦東黃金幹道滬南路,有上中路、龍耀路、西藏南路三條隧道直達浦西,將於2012年建成的11號、13號軌道交通及規劃的18號軌道交通在此交彙,拉近了與浦西的黃浦區、徐彙區等中心城區的距離。(4)城市服務設施規劃——地塊北側與南側分別是北蔡鎮和康橋鎮中心區,生活配套基本成熟。西側規劃將是占地1300畝的都市商貿中心。(5)周邊環境——東側緊鄰上海八大楔形綠地之一——北蔡楔形綠地,規劃約23萬平方米開放式綠地。
至於VK為什麼一改早年獨立開發模式,而選擇與其他大企業合作。專家分析認為,一是與VK近年來逐漸引入合作夥伴的開發理念轉變有關;二是注重在重點布局區域,實施資金和土地平衡的戰略;三是VK大量土地儲備的高速擴張,在緊縮政策環境下麵臨著資金壓力;四是借助FD在商業地產上的優勢,強強聯合,充分發揮雙方品牌作用,並可分擔投資風險。
12.1.4布局模式的效率性
場地布局模式是本著設計的一般原則和總的思路,全麵、綜合地考察影響場地設計的各種因素,因地製宜、主次分明、經濟合理地對建設用地的利用做出的總體安排。布局模式的效率性表現為平麵布局的合理性和空間組合的高效性。
平麵布局是對人的活動行為在空間環境中加以組織的結果。平麵布局的合理性就是要提高建築空間的使用效率,發揮建築空間的最大潛能。實現平麵布局合理性,一方麵要處理好建築與外部環境的協調關係,另一方麵要充分利用空間,達到節約土地資源的目的。空間組合的高效性是指建築的內部功能是否具有合理清晰的組織,各個組成部分之間的聯係是否方便,采用的形式是否與空間的高效性相抵觸。實現空間組合高效性,就是將建築物使用時的方便和效率作為設計的出發點。
因此,布局模式的選擇,除了要考慮建築物的功能要求、地段的具體條件外,還要考慮交通的便利、空間的高效利用和用地的節約。主要從以下幾個方麵進行考察:
1)總平麵設計
總平麵設計應以所在城市的總體規劃、分區規劃、控製性詳細規劃及當地政府部門提出的規劃條件為依據,注重節省用地、節能、節約水資源,結合用地的環境條件,因地製宜,尊重自然環境,保護生態平衡;設計應保證功能分區合理,路網結構清晰,交通有序,並對建築群體、豎向、道路、環境景觀等進行統籌安排;在考慮近期使用及技術經濟上的合理性同時,也要注重遠期的發展;總平麵布局要考慮安全和防災的要求。
2)使用功能要求
場地布局設計的一項基礎工作就是要掌握場地的使用功能要求,而場地的使用功能要求往往與工程的建築物與構築物及其他設施的功能密不可分。因此,需要合理地確定工程的組成內容及其相互關係,在通盤考慮建設項目功能的基礎上,合並關係密切又可合設一處的組成內容,綜合考慮各個部分的使用特點、相互聯係以及環境的要求與影響,提煉出既能滿足使用要求又比較經濟的場地整體功能關係。
3)功能分區與交通組織
功能分區和交通組織是場地布局的核心內容。要發揮場地的最佳使用效益,創造良好的使用環境,需要根據建設項目的性質、功能、交通聯係、衛生和防火要求等,將性質相同、功能相近、聯係密切、對環境要求一致的建築物構築物及相關設施劃分成若幹功能區,並結合場地的內外條件合理進行組織,然後再在各功能區內合理布置相應的建築物和構築物等。在功能分區與交通組織的設計時,必須考慮到場地整體功能關係的經濟性、功能分區的合理性、交通流線的便利性及綠化與環境保護要求,要結合地形,因地製宜、靈活分區,合理使用土地,提高場地布局的經濟性。
4)基本單元空間設計
大多數建築中都包含有公用功能的空間,如樓梯、電梯和管道井等,稱之為基本單位空間。這些空間是相對固定的,即在建築的使用過程中很難改變它們的使用功能。因此,這些空間的設計和布置要保證它們不會限製或影響其餘空間的使用。通常,在滿足防火規範的條件下,將基本單元空間應盡量布置在一起,讓其餘空間保持完整性,以便於按不同方式進行空間的劃分。
5)建築群體組合
建築群體組合涉及建築體型、朝向、間距、布置方式、空間組合以及與所在地段的地形、道路、管線的協調配合。許多設計師強調建築的美學功能,一味單純追求建築造型、建築布局和空間組合的新奇與創新,這並不是一個科學合理的做法。優秀的建築設計往往是根據建築功能確定建築的基本體型,根據地塊的地形地貌、綠化與生態狀態、地下水位、承載力大小等因素,來決定不同體型的建築格局。隻有充分考慮場地條件,與環境有機融合的建築群體,經濟、環境與社會效益俱佳的建築物才能成為傑出的建築。
6)綠化布置與環境保護
綠化布置是場地設計中必不可少的內容,它不僅起到保護和改善環境的作用,而且也是處理和協調外部空間的重要手段。綠化布置應考慮總體布局的要求,結合場地條件,主次分明地選擇樹種和布置方式,有機地參與空間構圖,同時起到遮陽、分隔、引導等作用,達到適宜、生態和經濟的目的。
例如,在大學校園場地設計中,應充分考慮各類建築物與設施的不同使用要求,進行合理的功能分區,按教學區、實驗區、活動區、生活與後勤服務區、行政辦公區等分別設置。各區位置應根據場地的地形、地貌和環境條件及功能要求,避免相互交叉並保證使用方便。教學中心區的位置應遠離城市主幹道,並與活動區、生活區等區域保持一定的距離,以保證教學環境的安靜。行政區、科學報告廳、計算中心、實驗中心等設施可設置於臨近城市主幹道並方便出入校園的位置,以便於對外聯係和提供社會服務。各區的建築群體組合宜緊湊並留有發展餘地。教學區和生活區的建築群體組合是采用集中式、分散式還是綜合形式,依據場地條件並滿足功能需求,在建築朝向上應著重考慮建築的采光和通風,在建築間距上應考慮防火、日照、防噪、衛生、通風、視線等合理要求。校園內道路布局應做到交通組織明確,避免相互幹擾,便於使用管理,有利於人群高度密集場所的人員疏散。
【例12.2】(資料來源:楊昌鳴、莊惟敏,2003:P71)中列舉了大學校園教學中心區的4種布局模式。(a)是中心廣場式布局模式,教學區呈周邊圍合或三邊圍合,長軸一端設教學主樓、圖書館或禮堂,中央部分為廣場、草地與水池,可作為全校慶典集會場所。該模式的特點是空間封閉、主次分明、端莊嚴謹,為早期校園常用布局手法。(b)是魚脊式布局模式,教學區建築沿魚脊布置。魚脊可為風雨走廊,亦可為露天步行街道。該模式的特點是布局緊湊,沿軸線兩端自由發展;教學樓既可保持相對獨立又可通過魚脊加強聯係。(c)是單元組團式布局模式,根據學校特點與地形條件,將教學設施構成某種標準單元,重複使用構成組團。該模式的特點是體型標準化,有利於設計與施工,並獲得形體變化寓於統一之中的效果。(d)是格網式布局模式,教學設施按統一模數構成網格,格網空間成為豎向交通、管道等的公用服務空間。該模式特點是使用空間與服務空間相對獨立,使得使用空間具有較大的靈活性。
(a)西安交通大學(b)加拿大多倫多大學斯卡布洛夫校園
(c)德國埃森綜合性大學(d)中國政法大學大學校園教學中心區布局的4種模式12.2工程構造與結構選型的經濟性策略
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。
12.2.1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,正如在10.2.1中所闡述的那樣,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。
12.2.2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: