工程设计中的经济参数

10　工程设计与经济的关系

工程设计是根据建设工程和法律法规的要求，对建设工程所需的技术、经济、资源、环境等条件进行综合分析、论证，编制建设工程设计文件，提供相关服务的活动。包括总图、工艺设备，建筑、结构、动力、储运、自动控制、技术经济等工作。它是建设项目生命周期的重要阶段和工程创新的核心过程，是工程建设中处理技术与经济关系的关键性环节。工程设计与经济之间有着密不可分的联系：一是先进的科学技术要通过工程设计才能转化为社会生产力；二是现代经济理念要通过规划设计才能融入现代工程建设中；三是工程设计直接影响工程投资费用及工程使用和维护费用。

10.1　工程设计的经济内涵

10．1．1　价值要素转化为设计因素

就像本书在绪论中所提到的那样，建筑价值要素包含多个方面，涵盖了人文因素方面，有效的技术，自然、文化和经济环境，业主与设计者的哲学理念和偏好，以及对公众健康、安全和福利的关注等，它们对工程的形式、特点和质量均会产生影响。

所有的这些价值领域并不是对任何一个工程方案都具有相同的重要性，工程设计人员在设计策划时需要考虑并决定哪些价值要素应该成为特定工程方案的核心问题并转化为相关的设计因素，这是一种基于多因素综合评价的设计选择过程。经历这一过程的工程设计往往会成为一种优秀的设计产品，这在建筑设计中表现尤为突出；而没有经过这一过程的工程设计则可能流于平庸，甚至在某些方面表现为劣质或失败。

1）人文要素的转化

建筑是一种社会性艺术。如果没有需要庇护的人文活动或人类事业，就没有了产生建造的理由，也就没有分析和选择建造场地的理由，更不需要考虑任何其他的问题。因此，人文要素是工程设计中要考虑的重要内容，它涵盖容纳性、社会接触性和舒适性，包括功能、社会、身体、生理和心理等方面。工程设计人员应对工程的人文需求做出评估，以此作为创作的基础材料，并将其转化为设计因素。

在设计过程中，人文要素可以转化为以下几个方面的工程设计因素：①需要庇护的功能性活动；②需要维护的社会关系；③用户的自然特征和需求；④用户的生理特征和需求；⑤用户的心理特征和需求。所有这些因素需要在设计策划过程中进行评估并予以界定。

2）环境要素的转化

可能影响到工程设计的重要环境要素包括场地、气候、城市和地区文脉、有效的资源和废物的处置，它们对建筑物、构筑物及使用者生存状态具有直接和关键的影响。如果设计师设计出一个与特定场地、气候或其他环境因素不相适宜的工程方案，那么依此而建造的建筑产品，即使不是立时，也会在将来某一时候发生与环境相关的问题。例如，有的建筑物或构筑物破坏了美丽景观，有的朝向会在炎热的夏天受到阳光直射，有的建筑部件受到侵蚀会使建筑物逐渐老化；有的建筑物或构筑物可能被设计坐落在一个冲积平原或排灌区，会被暴风雨所摧毁或冲垮，而有的则由其所产生的废弃物污染邻近的河流或湖泊。所以，环境要素是进行工程设计的重要信息，完整的环境信息是一个设计成功的基本因素。

3）文化要素的转化

文化要素与人文要素在概念上区分比较困难。这里所指的人文要素是针对建筑物的业主和用户而言，而文化要素则是整个社会或社区对工程的期望，对建筑物或构筑物的空间上的感觉和愿望，这些是与文化相关的因素。例如，如果建筑物或构筑物属于某个特定的具有社会服务意义的机构，如教育机构、医疗机构、商贸机构、行政机构等，则设计师应识别公众对其应具有的社会价值的需求，并在建筑空间和形式设计上适应这种需求。文化要素的其他方面，如地区语言与艺术传统、历史与文化背景、工程设计规范等相关法规、地区的城市建设规划等相关政策等，都应在设计中得到体现。

4）技术要素的转化

建筑工程的技术要素包括材料、建筑体系和建造过程等。从建筑历史发展的角度，有效的技术一直都是影响建筑的主要因素。例如，假如石材是唯一可以选用的建筑材料，那么拱券则可以是解决大跨度的唯一方法。现代的工程设计者可以从大量的各种有效的建筑材料、建筑体系和建造过程中进行选择，主要依据业主对材料的偏好和要求、设计人员对技术要素的经验，以及其可获得性、价格和美学因素为基础。技术要素的转化过程选择是设计过程中技术方案评选的一项重要工作。

5）时间要素的转化

时间要素包括建筑物的生长性、变化性和长久性。大多数的拥有建筑物的机构或企业未来呈增长趋势，如果该设施具有生长的潜力，设计者应该考虑增长会发生在什么样的区域，以什么样的形式进行，从而向业主提出在建设地点和范围上的建议并被业主所接纳，同时提出满足增长性需求的方案。优秀的设计方案也应考虑到使用者对建筑物使用需求变化的影响，这些变化是由于技术变得落后及新设备、新系统的使用所造成的。尽管设计者可能很难预测这些变化的具体细节，但采用较自由的跨度结构体系，将管线和其他服务建筑部品设计得稍大一些，可以使空间具有多功能性，有助于适应变化。此外，有些建筑物或构筑物是临时性的，而有些则需要持久的使用甚至永久性地保存。设计者应针对不同的时间要求，选择适宜的技术。

6）美学要素的转化

美学要素是设计者创作的驱动力，这一点在建筑师身上表现尤为突出。在多种设计因素统筹中，建筑师总是偏爱形式、空间及其相关意义等由美学要素转化的设计因素。不仅如此，几乎所有的业主也对他们的建筑有着外观上相应的目标和要求，他们希望向社区中的其他人表达自己企业的性质，他们会喜欢某种材料、形状和颜色，他们会对自己的建筑与周围环境如何产生关联具有非常强烈的偏好等。设计者应尽力去理解业主、用户和整个社会的美学偏好，并结合自己的思考，通过形式、空间及相关意义等设计因素予以表达。

7）安全要素的转化

安全要素是政府对于“公众健康、安全和福利”的保护要求，例如，政府对工程设计的若干规范，对设计单位的资质规定，对工程设计人员的各种执业资格的认证等。安全要素体现在结构、防火、建筑物和环境释放的化学或生物污染物、人员（用户、建筑物内外活动人群）的安全、预防犯罪等设计因素中。安全要素应该成为工程设计过程中最重要的转化要素，也许其他要素会有所冲突，譬如前述的美学要素和下面所论及的经济要素，但由安全要素转化的设计因素必须在设计中得到充分考虑，并需要设计人员创造性地解决冲突问题。

8）经济要素的转化

业主与设计人员之间的最大矛盾就是关于费用的问题。业主总是希望用最低费用建造高质量的建筑物，甚至放弃后者而宁愿选择前者。但是，从20世纪80年代以来，人们认识到由廉价的材料和系统建造的建筑物需要花费大量的运行、维护和能源费用，从建筑物的生命周期来看，低造价未必具有优越性。这就是在章节2．1中所提出的全寿命周期成本的概念。因此，在工程设计过程中，设计者应考虑建筑物在建造、运行、维护、能源等方面费用，提出能被业主所接纳的合理方案。

10．1．2　外部性理论与设计评价

在经济学理论中，按竞争性和排他性特征，将产品区分为私有物品、自然垄断产品、共有资源和公共物品等四类。竞争性是指增加一个消费者，需要减少任何其他消费者对这种产品的消费；排他性是指产品一旦生产出来，只有付费才可以使用；或者说，一个产品被一个人用了，则排除了另一个人使用的可能性。私人物品既具有排他性，又有竞争性；公共物品既无排他性，又无竞争性；共有资源有竞争性，但没有排他性；自然垄断产品有排他性，但没有竞争性。

尽管在一般概念上，工程设计提供的产品就是空间，更准确地说，是一段时间内附带某种服务的空间。例如，收费的室内球场、度假旅馆、出租公寓、商品住宅、工业厂房等。这些空间不同于自然地理上的空间，在市场交易中属于私人（个人、公司或机构）物品，属于一个直接的买主或消费者的空间。但是，当从空间概念转换到环境概念时，就会发现，工程设计产品在某些部分具备了公共物品所具有的非竞争性和非排他性特征。例如，建筑物漂亮的外观、开放的广场以及宜人的绿化园地等产品，一个人享用这些产品时并不减少他人对它的享用，建造者在享用这些产品时并不能排除其他人的享用（即使他想排除，高昂的排除成本会让他放弃）。工程设计的公共物品特性所产生的外部效应可运用外部性理论进行解释。

外部性理论是现代经济学中的一个概念，按萨缪尔森的定义：“外部性是指那些生产或消费对其他团体强征了不可补偿的成本或给予了无需补偿的收益的情形。”即，外部性是某个经济主体对另一个经济主体产生一种外部影响，而这种外部影响又不能通过市场价格进行买卖。外部性可以分为外部经济（或称正外部经济效应、正外部性）和外部不经济（或称负外部经济效应、负外部性）。外部经济就是一些人的生产或消费使另一些人受益而又无法向后者收费的现象；外部不经济就是一些人的生产或消费使另一些人受损而前者无法补偿后者的现象。例如，绿化园林工程所构造的美景给路人带来美的享受，但他不必付费，这样就产生了外部经济效果；建筑物外墙或外装饰所产生的噪光，如果反射系数大大超过了人体所能承受的生理适应范围，就会造成视环境污染，建筑物所有者并不需要对受污染者进行补偿，就构成了外部不经济效果。

建筑的外部性主要体现在以下几个方面：

1）资源

建筑系统与能源、水、土地、原材料等自然资源的利用有着密切关系，而且建筑中资源使用效率较低。例如，一些地方不顾当地经济发展水平和实际需要，盲目扩大城市建设规模，搞劳民伤财的“形象工程”、“政绩工程”；我国的建筑能耗还比较高，是具有相同气候条件发达国家的2～3倍，但舒适性却很差；建筑系统的资源高消耗状况难以改变，还存在浪费现象，如每年生产的实心黏土砖毁坏了20多万亩农田、盲目发展水景观等资源消耗高的项目等。尽管建筑生产过程中资源的消耗不是无偿的，但资源价格处于较低水平，高消耗和浪费资源构成了外部不经济性，节约资源构成了外部经济性。

2）公害

凡由于人类活动污染和破坏环境，对公众的健康、安全、生命、公私财产及生活舒适性等造成的危害均为公害（Public Nuisance）。被称为“七大典型公害”的大气污染、恶臭、噪音、水质污染、振动、土壤污染和地基下沉等，都与建筑有直接或间接的联系。与建筑相关的其他公害还包括噪光、建筑固体废弃物等。公害构成了建筑外部不经济性。

3）景观

景观是指具有审美特征的自然和人工的地表景色，由地理圈、生物圈和人类文化圈共同作用形成，涉及地理、生态、园林、建筑、文化、艺术、哲学、美学等多个方面。建筑设计中有专门的“景观设计”，即在建筑设计或规划设计的过程中，对周围环境要素的整体考虑和设计，包括自然要素和人工要素，使得建筑（群）与自然环境产生呼应关系。显然，园林、建筑物等构成了现代景观的重要组成部分。景观具有显著的外部性，所建设的优美园林及建筑物构成外部经济性，而工程建设中对历史文化名城和风景名胜区重开发、轻保护，侵占绿地、毁损树木则构成了外部不经济性。

可以说，建筑外部性概念非常广泛，还包括法律、历史、风俗、文化、技术以及机构制度等各个无形因素，包括了在本书10．1．1章节中的除经济要素之外的其他价值要素。尽管本书着重讨论如何对工程设计进行经济性判断，但纯粹经济要素只是设计优劣的一个侧面，而且它不可能孤立于其他侧面而存在，实际上，上述的价值要素无论哪个方面最终都直接或间接地与经济要素相联系。现代经济学研究范围已经从商品性或物质性拓展到研究人类全部行为以及与之相关的全部决策领域，所以对工程设计经济性的研究，应涉及工程内部及外部与经济要素发生某些关系的各种价值要素，而且也不仅是先验性的价值思考，更重要的是源于人类生活需求的价值评价。工程设计的经济外部性分析，可以说是把所有价值要素反映到经济领域的一种判断与评价方法，它不仅揭示了工程设计可能出现低效率资源配置的根源，而且为如何评价和判断工程设计优劣提供了一个宏观的视野，一个更为恰当、更加全面的评价准则。

10．1．3　可持续发展理论与绿色建筑、生态建筑

在近代科学诞生之前，人类自然观主要是神学的、有机论的世界 观，近代科学的诞生促进了自然观的革命，形成了机械论自然观。在机械论哲学和近代科学的作用下，自然被看成了一个没有经验、没有情感、毫无灵性、呆板、单调的客体，人类主体性得到张扬（人类中心主义），主体凌驾于客体之上并对客体进行操纵、控制和征服，这从实践和价值两方面导致了人与自然的对立关系。受到这种自然价值观的影响，西方许多国家采取了“经济先发展，环境后治理”的经济发展观，尽管取得巨大的经济增长，但导致各种资源的过度开采和利用，“三废”肆意排放，造成生态环境不断恶化 。

20世纪初期，随着相对论和量子力学等现代物理学革命，人类的科学观和方法论发生了根本性的变革，人们开始用系统自然观去考察自然与环境。20世纪中后期，进入工业化社会的西方国家面临着人口、就业、资源、能源、环境等一系列严重问题，许多学者开始用系统理论研究经济发展与环境、资源等关系，考虑人与自然的协调发展问题。但是，这一时期人们并没有脱离人类中心主义的自然观，对生态的保护和环境的治理，也是从人类的利益和价值出发，缩小了自然环境概念的外延。许多发展中国家仍沿袭着经济优先发展观，一些西方国家出于自身利益，将“肮脏工业”向发展中国家转移，人类生存与发展环境继续日益恶化。

面对现代生态危机，人类开始全面反思人与自然之间的关系。20世纪末，随着西方环境伦理学、大地伦理学和深层生态学等的出现，人类开始超越人类中心主义，将道德关怀的对象扩展至整个生态系统，走向生态中心主义，形成了生态自然观。与此同时，以生态自然观为理论基础的可持续发展理论也逐渐形成。以1992年世界环境与发展大会通过的《21世纪议程》为标志，可持续发展理论作为新的发展观为世界各国所接受，成为一种注重长远发展的新的经济增长模式。

人类的营建活动是对环境主要的影响因素之一，所以可持续建筑概念的提出是建筑界对可持续发展思想的回应。实际上，早在19世纪，“生态建筑”思想就出现在建筑理论与实践中，“绿色建筑”思想则起源于20世纪六七十年代或更早。90年代可持续发展理论一经提出，即被融入了建筑理论中，以1993年国际建协在芝加哥会议上通过的《芝加哥宣言》和美国出版的《可持续发展设计指导原则》一书列出的“可持续建筑设计细则”为标志，代表着现代可持续建筑理论体系已经形成。尽管由于可持续建筑概念的广泛性和包容性（如有人称之为“绿色建筑”、“生态建筑”或“与环境共生建筑”等），以及人们对解决环境问题的不同态度和建筑活动的不同视点，使可持续建筑的理论与实践表现出多种分野，并且每一种分野都有自己独特的框架体系和实践方法，但是世界建筑向智能舒适、节能省耗、生态环保方向发展的趋势已很了然，以可持续发展为宗旨、以适宜技术为手段、以生态性为标志的新型建筑体系正在形成。

我国在过去经济困难时期，曾经为了追求一定的建筑数量，建造了相当多的“标准低、消耗高、污染重”的建筑物。例如，北方一些地区为了压低造价而降低了建筑物围护结构的保温性能（如减薄砖墙、把双层玻璃窗改为单层等），结果使冬季采暖能耗大幅度增加，不仅大幅提高了建筑全寿命费用，还加剧了城市大气污染。而近年来，我国经济发展对建设大型和超大型的建筑的需求越来越多，但是出现了一些外国疯狂建筑师把中国作为他们宣泄个人艺术偏好和实现个人理想的建筑作品实验场，设计出那些在他们国家可能永远不可能被实施的奇异建筑。一些建筑超标准，超规范，违反了基本结构原理或者国际通用的安全规范；一些建筑表面是低能耗甚至零能耗的，而忽视了为实现零能耗所耗费的巨大的物化的能量。显然，上述两类现象都是一种非可持续发展的建筑类型代表。

为推进我国建筑走可持续发展之路，国家建设部和科学技术部于2005年联合编制和颁布了《绿色建筑技术导则》。2006年，建设部又出台了《绿色建筑评价标准》（GB／T 50378—2006）、《绿色建筑评价标识管理办法》及《绿色建筑评价技术细则》，并启动了绿色建筑认证工作。由此可见，可持续发展理念将是未来我国工程设计的主导方向，政府将为之进行长久的不懈的努力。

按可持续发展理论，可持续发展的具体内容涉及经济可持续发展、生态可持续发展和社会可持续发展三方面的协调统一，要求人类在发展中讲究经济效率、关注生态和谐和追求社会公平。它已经超越了单纯的环境保护，将环境问题与发展问题有机地结合起来，构成一个有关社会经济发展的全面性战略方针。在工程设计方面的体现，正如《绿色建筑技术导则》3．1款所述：“绿色建筑应坚持‘可持续发展’的建筑理念。理性的设计思维方式和科学程序的把握，是提高绿色建筑环境效益、社会效益和经济效益的基本保证。”由此可见，可持续建筑设计理论是多元价值向设计因素转化的一个集成，是工程设计外部经济性理论的一次升华。

10．1．4　低碳经济、低碳城市与低碳建筑、节能建筑

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）综合评估报告认为，源于化石燃料使用的温室气体排放是导致全球气候变暖的主要原因。气候变暖改变着自然系统的正常运行，撼动人类赖以生存的物质基础，并使强降水、热浪、异常雨雪冰冻天气、洪涝灾害等极端天气频率更高、强度更大、危害程度更深。面对全球气候变化，急需世界各国协同减低或控制二氧化碳排放，1997年的12月，《联合国气候变化框架公约》第三次缔约方大会在日本京都召开，包括我国在内的149个国家和地区的代表通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效。低碳经济的思想产生于这一时期，2003年英国能源白皮书《我们能源的未来：创建低碳经济》首次提出了“低碳经济（Low－carbon Economy）”一词。

低碳经济就是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。由于城市能源消费是全球碳排放的主要来源，低碳城市成为解决温室气体和气候变化问题非常关键的一环，于是在“低碳经济”概念出现之后，又有了“低碳城市（Low－carbon City）”的说法。低碳城市就是指以低碳经济为发展模式，以低碳生活为行为特征，以低碳社会为建设目标的经济、社会、环境相互协调的可持续发展的城市。

如今，应对气候变化，削减温室气体排放，发展“低碳经济”和“低碳城市”，已经成为全球共同的课题。2007年，我国政府发布了《中国应对气候变化国家方案》，明确了到2010年中国应对气候变化的目标和基本原则，这是发展中国家在该领域的第一份国家方案。根据国家发改委的数据，截至2010年上半年，中国单位GDP能耗在2005年基础上累计降低了13%，“十一五”规划（2006年至2010年）中的单位GDP能耗降低20%的约束性指标有望实现。2009年11月26日我国政府对外宣布，到2020年中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，并将此作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。与此同时，我国保定、杭州等一些城市也纷纷提出了建设低碳城市的目标。

低碳经济和低碳城市的建设与发展，建筑节能将起到很重要的作用。从全球范围来看，建筑消耗着近50%的能源、水和材料。建筑使用能源以供给舒适生活所需的采暖、制冷和照明，这些能源大部分来自于矿物燃料的燃烧，并释放CO2。据有关资料，我国建筑能耗约占社会总能耗的30%，每建成1平方米的建筑约释放出0．8吨碳，城市生活碳排放中约有60%来自建筑物使用过程。因此，“低碳建筑”这一概念应运而生，并已逐渐成为国际建筑界的主流趋势。所谓低碳建筑，就是指在建筑材料与设备制造、施工建造和建筑物使用的整个生命周期内，减少化石能源的使用，提高能效，降低二氧化碳排放量。

近年来在欧洲兴起了被动式低碳建筑设计，它提倡借助自然的力量，减少传统能源以及水资源的使用，充分利用可再生能源，其宗旨是通过建筑设计达到尽可能低的二氧化碳排放量，通过它可引入其他可持续发展的因素，如节能材料和新能源的应用、健康生态的室内外环境。基本设计方法包括：

·设计成果应是地方环境的产物；

·让自然环境显现；

·设计结合自然；

·以生态效益指导设计；

·人人参与；

·微气候建筑设计策略。

其中，微气候建筑设计策略是通过改善建筑周围的风、阳光、辐射、气温和温度条件等微气候来改善室内热环境，包括规划层面、建筑层面、细部层面和建筑材料与设备层面几个方面的策略。在规划层面上，要考虑建筑选址基础的日照、遮阳、通风和其他不利因素；在建筑层面上，要考虑建筑体型系数、朝向与体型关系、风向与体型关系等；在细部层面上，要考虑围护结构的外墙节能（保温外墙体、双层玻璃幕墙、绿化墙体等）、门窗节能（保温门窗、隔热玻璃、绝热窗框等）、屋顶节能（保温屋顶、倒置式屋顶、通风屋顶等）；在设备层面上，要考虑采暖、制冷和照明等建筑能耗较大的部分采用低能耗的设备，如地（水）源热泵系统、置换式新风系统、地面辐射采暖系统等，以及在建筑中采用新能源设备，如太阳能热水系统、光电屋面板、外墙板、遮阳板、空间墙和玻璃幕墙等。

由此可见，低碳建筑与出现更早的节能建筑虽然在目的上有所差异，但殊途同归，其本质是一致的，就是减少建筑能耗。同时，低碳建筑也延续了绿色建筑和生态建筑的思想，可以说，低碳建筑继承了节能建筑、绿色建筑和生态建筑的设计思想，并将三者整合为一个新的体系。欧洲已经制定了一系列国际和国内的建筑规范、法规和条例来应对气候变化。例如，英国的《可持续发展住宅规范》制定了走向零碳住宅的三个步骤，到2016年达到零碳排放；威尔士议会制定的目标是到2011年所有的新建建筑都应该是零碳排放。可以预计，在10年内欧洲各国所有的建筑都会逐渐实现“零碳”，我国也将会出台相关的低碳建筑的标准和规范等。低碳建筑设计理论和方法将是未来的设计师们必须掌握的知识和技能。

10．1．5　工程设计的综合效益概念

随着社会的发展，人们对建筑的效能和标准要求也越来越高，建筑效能的概念和内涵也是随之延伸。根据现代建筑理论，建筑物的效能主要有：

（1）为人类各种活动提供容器；

（2）作为特定气候的调节器或过滤器；

（3）作为文化的符号；

（4）作为环境的主要影响物之一；

（5）作为资源的消费者和改变土地价值的投资对象。

这5个方面是建筑学中对建筑产品的定性要求，也正是10．1．1中所述的价值转化的设计因素。除了第（3）项之外，其他各项对应的价值都可以定量化，在这里称之为效益。它们对应着不同的效益类型：①第（5）项是对资本投资的满足程度，对应于经济效益；②第（1）项是对人类活动空间的满足程度，对应于社会效益；③第（2）、（4）项分别是对室内环境调节器与建筑物对室外环境影响的满足程度，对应于环境效益。

由此可见，建筑物的效能可以产生经济、社会与环境等三种效益。这三种效益是相互联系的，如美好的环境（环境效益好）可以直接提升建筑物的价值（经济效益好），但是它们也可能发生矛盾，例如提升环境品质（环境效益好）则需要花费更多的建造成本（经济效益差）。在实践中，常常会见到，有些工程为了追求本身的经济效益，而牺牲整体的社会效益及环境效益，造成了工程外部不经济性，与可持续发展理念相违背。

从工程设计在建筑物形成过程的关键作用来看，工程设计对建筑所产生的三种效益起到决定性的作用。所以，在进行设计方案比选和经济分析过程中，应从社会的整体出发进行衡量。这个社会整体效益，称之为综合效益，它包括前面所提到的经济效益、社会效益和环境效益等三个方面。

1）经济效益

经济效益概念有广义和狭义之分，广义的经济效益是指一项工程比没有该工程所增加的各种物质财富，尤其指可以用货币计量的财富的总称。这一定义包括了整体（国家或集体）利益与个体利益（企业）两个方面；而狭义的经济效益则是指企业经济效益，也称为财务效益。这里所指经济效益即是后者。工程设计所涉及的经济效益包括工程的有形的或者可以用货币计量的投入和产出，如产品、土地、能源、材料与劳动力等，也包括一些无形的或者无法用货币计量的因素，如企业家的智慧、工程技术人员的智力、时间、美丽的景观、心灵的感受、信誉和品牌效应等。

2）社会效益

社会效益是一项工程对社会福利方面所作各种贡献的总称。就一个特定的工程而言，项目社会效益可能包括正的社会效益，如增加就业机会、提高居民收入、提高生活水平、增加公共服务功能等，也可能包括负的社会效益，即社会费用，如拆迁、安宁生活的破坏、增加公众生活成本等。对于社会效益评价，随社会制度的不同而异。在纯商品社会中，经济效益往往起主导作用，但人们已发现它不可能成为唯一的评价标准；在商品经济只占一定成分的社会中，就更如此了。因此，比选工程设计方案时，均应同时考虑经济效益和社会效益，并加以区分并进行评价。

3）环境效益

人类的生活和生产活动必然会引起环境发生各种各样的变化，环境效益就是对人类社会活动的环境变化后果的衡量。建筑及其建造过程在创造人工环境的同时，对自然环境的影响正在日益扩大，以城市中二氧化碳的排放量为例，其中几乎有50%的总量是来自建筑物建造与使用过程之中。此外，如不正确的土地开垦的方法使水土大量流失；许多大城市的空气受到工业废气、民用燃煤烟雾等的污染，严重影响居民健康；河流、湖泊及地下水大量受到工业排放物的污染，使许多水生物大幅度减少，饮水水质受到威胁；城市噪音不断增加；许多自然风景、名胜古迹、历史文物遭到破坏。这些都与建筑工程有着千丝万缕的联系。

可以看出，工程设计的综合效益实际也是多元价值在设计中转化的目标和设计外部经济性的要求，也只有考虑了经济、社会和环境三个方面综合效益的工程设计，才是真正的可持续设计。对于大型的工程，如成片的旧城改造或新区建设，新的卫星城、科技园或工业园区、大型工厂及其生活区的建设等，其设计方案需要分别进行经济、社会和环境三个方面的评估；对于中小型工程的设计，一般是以其本身直接发挥的作用（经济效益）进行定量评估为主，同时兼顾对其社会及环境产生的影响进行的定性分析。尽管这还是属于局部性的分析，但有了一个全面的生活质量指标内涵为背景，便有利于做出更全面的结论。

10.2　工程设计中的经济参数

10．2．1　工程设计中的关键经济参数

工程设计中所涉及的工程经济要素包括费用、效益和税收等多个方面。同一个建设项目，采用不同的工程设计方案，不仅费用上有很大差异，工程效益也会有一定影响。譬如，房地产开发项目，采用不同的平面布局会影响建造费用和维护费用的大小，也会影响到销售水平和销售价格，甚至关系到政府向开发者征收的土地增值税和向购房者征收的契税等。当然，对这些经济要素的分析通常在工程决策阶段就已经进行，在工程设计阶段，一般是在既定的效益目标的情况下，去考虑如何选择更为经济的设计方案。因此，工程设计中考虑的关键经济参数就是费用。

这里的费用包括了第2章所阐述的工程经济要素中的投资和费用两个方面，即用货币量度的从事某项工程投资经济活动全过程而投入的社会所拥有的各种资源，主要包括土地、资本（资金和物质资料等）、能源与劳动力（含智力）等。在工程设计经济分析中，把费用区分为一次性工程建造投资和全寿命费用（LCC，Life－Cycle　Cost）两个概念。这两个概念对于工程设计决策的影响是不同的，一次性建造投资主要影响工程建造的经济标准（即单位造价水平），而全寿命费用则关系到工程全寿命周期的经济效益。

在设计过程中，工程设计人员与业主之间最容易发生矛盾的地方就是费用的问题。对于工程设计人员来说，他们总是希望将人文、文化、环境、技术、时间、安全、美学等价值要素在他的作品中得以最完美的体现，费用不是他们所关心的问题，设计产品的完美性才是他们追求的目标。最终的结果，设计的作品体现了设计者的追求，但其建造所花费的费用可能远远超过了业主的设想。就大多数业主来说，他们底线是建造项目要花费多少资金，他们总是希望花最少的钱造出他们所需要的最佳品质的工程。

因此，业主通常最关心的是最初的建设资金，他们想尽可能地降低这些费用，甚至想着尽量少支付设计费用。在西方国家，20世纪80年代由于建设资金及维护费用的高利率、持续增长的能源价格以及对建筑的运行和维护费用的认识，人们清楚地意识到建筑物的生命周期费用其实比最初的建设费用要重要得多。由廉价的材料和系统建造的工程很快就会失去其初期低造价的优势，未来几十年的维护需要花费大量的运行、维护和能源费用。20世纪90年代，我国工程建设领域也开始提倡关注工程全周期费用的问题。但是，由于工程建设体制以及运营使用阶段费用的模糊性和不确定性，最初的工程建设费用节省仍然是大多数业主最看重的。而一旦建成并投付使用，业主又总是希望建筑物是由高质量的材料和系统建造而成的，而忘记了自己是在宁愿降低工程的品质也要将造价控制在预算范围内的情况下实施该项目的。费用是工程设计中关键的经济要素，也是工程设计中必须妥善解决的关键经济问题，既不能一味追求并不适合工程特点和要求的多余的功能品质，而花费超额的建设投资，也不应该只为了节省初期的造价，而忽视了在使用阶段花费的太多维护和运行费用。合理解决这个问题，要依靠工程设计师的能力、经验和职业与社会责任感。一般在设计前，工程设计人员要弄清楚业主最初到底能接受什么样的方案；在构思设计方案过程中，要综合考虑各项价值要素的转化、外部经济性和建筑的可持续性等，针对工程的特点和要求，提出一个合理的设计思路；在设计过程中与业主进行沟通，阐述自己的思路，并有责任引导业主方做出正确的选择。

设计过程中，业主方在费用问题上常犯的一个错误，就是用低得不切实际的设计费去雇一个设计单位来进行设计，这只会导致设计师不会花太多的时间仔细考虑规划和设计方案，反而导致整体费用的增加。业主应明白这样一个事实，解决建筑功能和技术因素需要花费大量的时间，而比较各种不同材料和系统的生命周期费用则需要更多的时间。他更要明白的是，在他为工程所有的花费中，最有效的花费是包括设计服务在内的各类工程咨询业务费用。

图10．1是根据国外经验数据描述的不同建设阶段影响建设项目投资程度，我国也是大致类似的一个情形。从图10．1中可看出，在项目决策阶段，影响项目投资的可能性95%～100%；在初步设计阶段，影响项目投资的可能性为75%～95%；在技术设计阶段，影响项目投资的可能性为35%～75%；在施工图设计阶段，影响项目投资的可能性则为5%～35%；而施工阶段，影响项目投资可能性在5%以下。很显然，业主要真正的实现项目费用的节省，关键在于投资决策和设计阶段，而在做出投资决策后，项目费用节省的关键就是设计阶段。

图10．1　工程建设各阶段对投资影响程度示意图

图10．2显示项目建设各阶段项目费用节省潜力。根据国外经验数据，设计费约占建设投资的2%～10%，占全寿命周期费用的1%以下，但设计工作对项目一次投资影响可能性却很大，且决定了工程使用后运营费用、日常维护管理费用和维修及更新费用以及使用期满后的报废拆除费用的大小。

图10．2　工程建设各阶段投资节省潜力图线

因此，在工程设计阶段，设计人员应有充分的时间和相应的报酬来进行工程设计方案的优化、比较和选择，为业主提供一个技术先进、可行和可靠而在全寿命期经济合理的工程系统。

10．2．2一次性建造投资

在第2章中曾详细阐述过程工程建设投资的构成等，它的构成包括了保证一个项目从筹建始到投入运营止所需的全部费用，包括有形物质投入和无形的技术与资金投入。从工程设计角度进行投资分析，主要考虑有形的物质投入，为区别起见，称之为一次性建造投资。为便于进行设计阶段的工程费用经济分析，可将一次性建造投资分解为三个层次：一是满足建筑安全功能要求的费用；二是满足建筑基本使用功能要求的费用；三是满足建筑舒适功能要求的费用。

1）满足安全功能要求的费用

建造投资费用分配首先应满足建筑安全的基本要求，称为第一层次费用。它主要用于下列保证建筑安全性的工程部品：

·地基及主体承重结构；

·防火设施及消防系统；

·走道、楼梯等安全防护设施；

·防盗设施及警报系统（银行等特殊建筑物）；

·防毒、除尘、屏蔽等密封工程和设施（特殊设施或一些工业建筑物）；

·有毒排放物的处理设施（排放污染物的工业项目）；

·其他安全投入。

工程设计中，在保持一定的建设规模的前提下所确定的投资计划，首先必须最大程度地满足第一层次工程部品的需求，余额才能用来满足第二和第三层次功能的要求。

2）满足基本使用功能要求的费用

建造投资分配第二个层次是实现建筑物基本使用功能的要求，主要包括以下工程部品费用：

·自然采光及人工照明设施及系统等；

·载客及运货电梯、自动扶梯；

·卫生设施及给排水系统；

·厨房设施（生活用建筑物）；

·废物及垃圾处理设施；

·电话、传真、广播、网络等通讯设施；

·智能装置和自动控制系统等。

在满足第一层次费用需求之后，建造投资应分配给第二层次工程部品，并满足相应的规范要求。

3）满足舒适功能要求的费用

在满足第一层次和第二层次功能需求后，建造投资余额用于完成满足保证人体健康、环境美化和室内舒适功能的工程部品需求，称之为第三层次费用，主要工程部品包括：

·自然通风及人工换气设施；

·维护结构的保温隔热；

·采暖空调设施及系统；

·室内外装饰及装修等；

·建筑物内庭院；

·建筑物外园林与绿化。

通常，设计人员首选必须在各种安全规范（防火、抗震、结构）的框架内进行设计，即预算建设资金首选要满足第一层次功能的需求。剩余的预算建设资金可以用于第二和第三层次功能。如果预算建设资金不足，那么就有可能在使用功能和舒适功能上降低标准，而对于重要的建筑，则可能会毁掉一些新颖的设计构思；而如果预算资金过多，则会导致一些不切实际的设计，造成投资的浪费。如何准确地估算一次性建造投资的问题，不属于本书讨论的范围，有兴趣的读者可以参考有关工程估价方面的文献。本书要讨论的是，在工程设计中如何避免一次性建造费用超过预算资金限额，并通过设计经济分析和设计优化节省建造费用。

在设计前或设计策划过程中，应对工程各部品可能的建造费用进行精确评估，将资金预算分解到以利于设计中对费用控制的程度。这种对最高建造费用的简单直接说明，对业主和设计师都很有帮助，可以使他们避免那些超出预算允许范围的设计，保证设计方案在业主预算限额内得到实施，这也是最有益和最有效的节省费用的方法。如果预算超出业主的资金计划，则业主将采取多种方法进行处理，或者追加预算，或者减小空间尺度和规模、降低材料和系统的品质等级，或者使用其他方法来保证方案的实施。这一过程中，设计经济分析工作将会发挥关键的作用。

实际上，在设计前或设计策划过程中进行调整所需的费用比起在设计和建造过程中的任何阶段进行调整所需的费用都要小。因为即使在设计的早期阶段发现可能的超支问题，也会使建筑师陷入繁重的重新设计的工作之中；而如果到了工程施工竞标过程中或建造施工过程中才发现建造费用超过预算的问题，那么对于业主和设计师来说都是灾难性的结果。设计师花费几个月或更长的时间所推敲的设计文件需要重新修改，业主花费了大量无谓的时间，占用或耗费了设施费用和管理费用等。即使业主愿意并有能力追加投资资金，也导致了建造费用的膨胀。如果设计合同规定重新设计的费用由设计师来承担的话，这也会使设计师耗费大量的财力。如果设计文件也不充分和细致而导致了超支问题在建造施工过程中才得以暴露的话，所增加的费用可能会造成业主的巨大损失，甚至有时会导致其破产，并会对设计师提起法律诉讼。

10．2．3　建筑物全寿命费用

人们习惯把建筑视为一种“作品”，随着建筑物的竣工而宣告实现，这时人们所关心的是最大限度地利用和节约一次性投入。从经济学角度，建筑物更应该被视为一个具有特定功能的“产品”，随着它的使用而开始发生与经济支出相关的持久联系。即人们为建筑物所付出的费用远远不止一次性建造投资，而且还包括贯穿于其整个寿命期内的各项支出，经济学家称之为“全寿命费用”。它的大小与工程设计有着极为密切的关系。

全寿命费用包括建筑物在其使用年限之内所发生的全部费用，即：

·工程一次性建造投资；

·使用期间的操作运行费用；

·维修、更换及改造费用；

·税款及保险费；

·停止使用后的残值等。

有关工程一次性建造投资已在前文进行了专门论述，这里重点从运行、维护、能源等几个方面讨论建筑物使用阶段的费用等是如何受设计影响的。

1）运行

建筑物使用阶段的运行费用筹划应纳入到设计过程和设计方案的比选之中。在设计前或策划过程中，有必要调查并表明与运行费用直接相关的各种信息。例如，一个住宅区域或写字楼是采用警卫人员多人值守安全防护系统，还是安装智能化的安防系统，如全自动监控系统、边界防越系统、中央报警系统等，这些方面的运行费用相关信息应调查清楚，它们直接影响到全寿命期运行费用的大小。再如，办公设施、商业设施和工业设施的平面和空间规划，则会影响到运行过程中需要附加的人员时间或运输消耗等，这些都会对运行费用带来重大影响。

2）维护

就像运行问题一样，通常维护问题会在设计策划和设计过程中被忽略了，因为业主想要在此项目上花费最小的初始费用。但是，事与愿违，很多工程材料和几乎所有的工程系统的初始费用都与维护费用相关。如果一味地寻求低廉的价格，那么在设计中就不得不使用低品质的材料和系统。与高质量的产品相比，低品质的材料和系统通常都需要较多的维护费用，并且寿命周期较短，并需要更频繁的维护、维修和替换。例如，屋面防水系统种类有叠层沥青系统、改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、金属屋面、喷涂聚氨酯泡沫等，它们的初始费用、防水性能和耐久性都有差异，但几乎可以肯定的一点是，廉价的防水系统需要更多的维护费用，在建筑物寿命期内需要更多次的修复或更换。

3）能源

前文中多次提到能源问题，并将其作为一种环境因素进行了讨论，在这里主要讨论能源费用问题，能源费用是建筑运行费用的组成部分，对于常年使用空调系统的一些办公建筑来说，能源费用是惊人的。英国的一项统计数据表明，一座使用期限为50年的常年使用空调的办公建筑，总能源费用是最初造价的14倍。工程设计中常碰到的与能源相关的费用问题，主要是空调方案的选择。例如，带有电热片的整体式空调设备初始费用较低，但运行中加热费用却很高，而采用热泵型空调或燃气式空调，初始费用较高而可能节省运行费用。

初期建造投资费用是一次性的，而运行、维护和能源等费用则会持续贯穿建筑的整个使用寿命周期，随着能源价格的攀升，它将会变成最主要的费用。德国一项统计资料表明，80年使用期的普通住宅寿命周期的维修总费用为初期建造费用的1．3～1．4倍。对于业主和设计师来说，了解全寿命期费用种类、相对重要性和费用大小是很重要的，以避免在设计中产生误解。一般应在策划过程中或者在设计之前就应将所构思方案和备选方案的全寿命费用信息阐述清楚，以供业主进行抉择。如果业主一定要在非常有限的一次性建造投资条件下获得一座特定尺度的建筑物，那么设计师有必要在设计初始阶段或在设计策划过程中就向其清晰阐明使用一些低廉材料和系统可能会导致的高额维护费用。业主的选择：可能是愿意承担高额的维护费用；也可能是不愿意承担，而宁愿减少所需建筑规模，或者增加初始投资费用预算，以保证采用高品质的材料和系统。基于全寿命费用的设计方案经济比较将在第11章和第12章中专门阐述。

10.3　影响工程经济性的设计技术参数

10．3．1　工程设计中的技术参数

从设计艺术观点来看，建筑实物产品作为工程设计的成果，它包括了以下几个方面的建筑形态特征：

·平面——内部空间与功能；

·立面——空间表面；

·外观——外部空间与造型；

·平衡与简洁；

·比例与尺度；

·形式与空间的关系；

·视觉心理影响；

·风格；

·装饰与装潢。

从建筑技术观点来看，上述建筑形态特征可以转换成下列技术参数语言来描述：

·形状与尺寸；

·规模与大小；

·结构与类型；

·平衡与稳定；

·力量与约束；

·强度与刚度；

·安全与耐久。

这些工程设计的技术参数的选择对初期的建造投资和使用阶段费用大小都有不同程度的影响，下文将对此从工业建筑和民用建筑两大类建筑类型角度进行更深入的分析。对影响工程经济性的设计技术参数分析反映工程设计的经济实质。优秀的工程设计不仅仅是工程类专业学生设计课程得高分的作品，也不仅仅是刊登在宣传手册或广告上的图片、展示室的模型和被建筑杂志的评论家所乐道的建筑。纵观建筑史，现实生产过程对建筑学影响巨大的，并不是各个学派所持的不同观点，而是形式与结构、设计的主观性与社会经济状况客观性之间相互依存的力量。从这个角度看，工程设计作品或产品成功的一个重要因素是对费用问题的有效控制。工程设计产品只是在工程实现过程中的一个阶段，而经济问题却是一直贯穿整个工程建设过程的关键因素。鉴于前面提到的投资费用限额问题，可以说，对工程经济性认识只会给工程设计带来更大的创造性，而不是限制了设计者的创作自由度。只有将技术先进性与经济合理性结合起来进行审视，设计者才能对工程设计作品有一个比较接近真实的把握和感知，也只有这样，才能设计出高品质的设计产品。因此，优秀的工程设计师既要具有先进的工程技术学术立场和眼光，同时又要对日常的、大量的工程经济活动有明确的认知，并有能力把经济性融入到技术参数语言体系中。

10．3．2　工业建筑设计中影响经济性的技术参数

1）厂区总平面图设计

厂区总平面图设计是否经济合理，对整个工程设计和施工以及投产后的生产、经营都有重大影响，正确合理的总平面设计可以大大减少建筑工程量，节约建设用地，节省建设投资，降低工程造价和生产后的使用成本，加快建设速度，并为企业创造良好的生产组织、经营条件和生产环境以及企业形象，还可以创造优美的艺术整体。

总平面图设计的原则包括：

（1）节约用地。优先考虑采用无轨运输，减少占地指标；在符合防火、卫生和安全距离要求并满足工艺要求和使用功能的条件下，应尽量减少建筑物、生产区之间的距离，应尽可能地设计外形规整建筑，以提高场地的有效使用面积；

（2）按功能分区，结合地形地质、因地制宜、合理布置车间及设施；

（3）合理布置厂内运输和选择运输方式；

（4）合理组织建筑群体。

评价总图设计的主要技术经济指标有：

（1）建筑系数

即建筑密度，是指厂区内（一般指厂区围墙内）建筑物、构筑物和各种露天仓库及堆场、操作场地等的占地面积与整个厂区建筑用地面积之比。它是反映总平面图设计用地是否经济合理的指标，建筑系数越大，表明布置越紧凑，节约用地，减少土石方量，又可缩短管线距离，降低工程造价。

（2）土地利用系数

是指厂区内建筑物、构筑物、露天仓库及堆场、操作场地、铁路、道路、广场、排水设施及地上地下管线等所占面积与整个厂区建设用地面积之比，它综合反映出总平面布置的经济合理性和土地利用效率。

（3）工程量指标

它是反映工厂总图投资的经济指标，包括：场地平整土石方量、铁路道路和广场铺砌面积、排水工程、围墙长度及绿化面积。

（4）运营费用指标

反映运输设计是否经济合理的指标，包括：铁路、无轨道路每吨货物的运输费用及其经常费用等。

2）工业建筑的空间平面设计

（1）合理确定厂房建筑的平面布置

平面布置应满足生产工艺的要求，力求合理地确定厂房的平面与组合形式，各车间、各工段的位置和柱网、走道、门窗等。单层厂房平面形状越接近方形越经济，并尽量避免设置纵横跨，以便采用统一的结构方案，尽量减少构件类型，简化构造。

（2）厂房的经济层数

单层厂房。对于工艺上要求跨度大和层高高，拥有重型生产设备和起重设备，生产时常有较大振动和散发大量热与气体的重工业厂房，采用单层厂房是经济合理的。

多层厂房。对于工艺紧凑，可采用垂直工艺流程和利用重力运输方式、设备与产品重量不大，并要求恒温条件的各种轻型车间，采用多层厂房。多层厂房具有占地少、可减少基础工程量、缩短运输线路以及厂区的围墙的长度等。层数的多少，应根据地质条件、建筑材料的性能、建筑结构形式、建筑面积、施工方法和自然条件（地震、强风）等因素以及工艺要求等具体情况确定。

多层厂房的经济层的确定主要考虑两个因素：一是厂房展开面积的大小，展开面积越大，经济层数就越可增加；二是与厂房的长度与宽度有关，长度与宽度越大，经济层数越可增加，造价随之降低。

（3）合理确定厂房的高度和层高

层高增加，墙与隔墙的建造费用、粉刷费用、装饰费用都要增加；水电、暖通的空间体积与线路随之增加；楼梯间与电梯间设备费用也会增加；起重运输设备及其有关费用都会提高；还会增加顶棚施工费。

决定厂房高度的因素是厂房内的运输方式、设备高度和加工尺寸，其中以运输方式选择较灵活。因此，为降低厂房高度，常选用悬挂式吊车、架空运输、皮带输送、落地龙门吊以及地面上的无轨运输方式。

（4）柱网选择

对单跨厂房，当柱距不变时，跨度越大则单位面积造价越小，这是因为除屋架外，其他结构分摊在单位面积上的平均造价随跨度增大而减少；对于多跨厂房，当跨度不变时，中跨数量越多越经济，这是因为柱子和基础分摊在单位面积上的造价减少。

（5）厂房的体积与面积

在满足工艺要求和生产能力的前提下，尽量减少厂房体积和面积以减少工程量和降低工程造价。为此，要求设计者尽可能地选用先进生产工艺和高效能设备，合理而紧凑地布置总平面图和设备流程图以及运输路线；尽可能把可以露天作业的设备尽量露天而不占厂房的设计方案，如炉窑、反应塔等；尽可能采用将小跨度、小柱距的分建小厂合并为大跨度、大柱距的大厂房设计方案，提高平面利用率，减少工程量，降低造价。

10．3．3　民用建筑设计中影响经济性的技术参数

住宅建筑在民用建筑中占了很大比例，下面重点论述住宅建筑设计参数的经济性问题。

1）住宅小区规划设计

我国城市居民点的总体规划一般是按居住区、小区和住宅组三级布置，由几个住宅组组成一个小区，由几个小区组成一个居住区。

小区规划设计应根据小区的基本功能要求确定小区构成部分的合理层次与关系，据此安排住宅建筑、公共建筑、管网、道路及绿地的布局，确定合理的人口与建筑密度、房屋间距与建筑层数，合理布置公共设施项目的规模及其服务半径，以及水、电、热、燃气的供应等。

评价小区规划设计的主要技术经济指标见表10．1所示。

表10．1　小区规划设计的主要评价指标

2）住宅建筑的层数

（1）层数与用地

在多层或高层住宅建筑中，总建筑面积是各层建筑面积的总和，层数越多，单位建筑面积所分摊的房屋占地面积就越少。但随着建筑层数的增加，房屋的总高度也增加，房屋之间的间距必须加大。因此，用地的节约量并不随层数的增加而按同一比例递增。据实测计算，住宅建筑超过5～6层，节约用地的效果就不明显。

（2）层数与造价

建筑层数对单位建筑面积造价有直接影响，但影响程度对各分部结构却是不同的。屋盖部分，不管层数多少，都共用一个屋盖，并不因层数增加而使屋盖的投资增加。因此，屋盖部分的单位面积造价随层数增加而明显下降。基础部分，各层共用基础，随着层数增加，基础结构的荷载加大，必须加大基础的承载力，虽然基础部分的单位面积造价随层数增加而有所降低，但不如屋盖部分那样显著。承重结构，如墙、柱、梁等，随层数增加，要增强承载能力和抗震能力，这些分部结构的单位建筑造价将有所提高。门窗、装修以及楼板等分部结构的造价几乎不受层数的影响，但会因为结构的改变而变化。

（3）住宅层数的综合经济分析

住宅层数在一定范围内增加，除了具有降低造价和节约用地的优点外，单位建筑面积的楼内部和外部的物业管理费用、公用设备费用、供水管道、煤气管道、电子照明和交通等投资和日常运行费用随层数增加而减少。但是，目前黏土砖的标号一般只能达到7．5MPa强度，则建7层以上的住宅，需改变承重结构。高层建筑还会因为要经受较强的风荷载和抗震能力，需要提高结构强度，改变结构形式。而且，如果超过7层，要设置电梯设备，需要更大的楼内交通面积（过道、走廊）和补充设备（供水设备、供电设备等）。因此，7层以上的住宅的工程造价会大幅度增加。

从土地费用、工程造价和其他社会因素综合角度分析，一般来说，中小城市以建造多层住宅较为经济；在大城市可沿主要街道建设一部分高层住宅，以合理利用空间，美化市容；对于土地价格昂贵的地区来讲，高层住宅为主也是比较经济的。当然，在满足城市规划要求等条件下，开发住宅的类型是由房地产开发单位根据市场行情进行经济分析比较后决定的。随着我国居民的生活水平和居住水平的提高，一些城市出现了低密度住宅群。

3）住宅的层高

住宅的层高直接影响住宅的造价，因为层高增加，墙体面积和柱体积增加，并增加结构的自重，会增加基础和柱的承载力，并使水卫和电气的管线加长。降低层高，可节省材料、节约能源，有利于抗震，节省造价。同时，降低层高可以减少住宅建筑总高度，缩小了建筑之间的日照距离，所以降低层高也能起到节约用地的效果。但是，层高的确定还要结合人们的生活习惯和卫生标准。目前一般住宅的层高为2．8米。

在多层住宅建筑中，墙体所占比重大，是影响造价高低的主要因素之一。衡量墙体比重的大小，常采用墙体面积系数作为指标：

墙体面积系数大小与住宅建筑的平面布置、层高、单元组成等均有密切的关系。

4）住宅建筑的平面布置

评价住宅建筑平面布置的主要技术经济指标见表10．2所示。

表10．2　住宅建筑平面布置的主要技术经济指标

根据住宅建筑平面技术经济指标，住宅建筑平面设计参数的经济性有以下几个方面：

（1）在相同建筑面积时，住宅建筑平面形状不同，住宅的外墙周长系数也不相同，显然平面形状越接近方形或圆形，外墙周长系数越小，外墙砌体、基础、内外表面装修等减少，造价降低。考虑到住宅的使用功能和方便性，通常单体住宅建筑的平面形状多为矩形。

（2）住宅建筑平面的宽度。在满足住宅功能和质量的前提下，加大住宅进深（宽度），即采用大开间，对降低造价有明显效果，因为进深加大，墙体面积系数相应减少，造价降低。

（3）住宅建筑平面的长度。按设计规范，当房屋长度增加到一定程度时，就要设置带有两层隔墙的变温伸缩缝；当长度超过90m时，就必须有贯通式的过道，这些都要增加造价，所以一般住宅建筑长度以60～80m较为经济，根据户型（每套的户室数及组合）的不同，有2～4个单元。

（4）结构面积系数是衡量设计方案经济性的一个重要指标。结构面积越小，有效面积就越大。结构面积系数除与房屋结构有关外，还与房屋外形及其长度和宽度有关，同时也与房间平均面积大小和户型组成有关。

习　题

1．从经济学的观点，结合我国的国情，讨论我国所倡导的“适用、经济、安全、美观”建筑设计方针。

2．通过实例，阐述价值要素向设计要素的转化。

3．搜集国内外成功的节能建筑、生态建筑、绿化建筑或低碳建筑实例，阐述它们在设计中如何考虑自然、环境、资源和能源等因素，并分析其综合效益。

4．在经济条件的制约之下就只能墨守成规，不思进取吗？建设投资资金的限制真的会约束设计师的创造力和对建筑艺术的追求吗？搜集一些成功的案例，讨论设计师如何在经济条件制约下，通过有效地设计方法，在工程的总体布局、功能配置、空间组合或技术选择等，达到工程的建设要求，或创造出较多的使用价值。

5．生态建筑是否就意味着要花费更多的建设资金？试举例说明。

6．调查目前我国公共建筑能源消耗的数据，了解我国政府在公共建筑节能方面所做的工作、制定的相关节能设计标准和提出的节能设计方法，讨论其意义。

7．选择所在学校的一类建筑，如教学楼、宿舍、图书馆等，调查和统计它们的电源消耗量，讨论如何在学校建筑设计中进行低碳设计。

8．在第7题基础上，进一步调查某个建筑的工程造价数据和使用阶段的各项运行和维修费用数据，计算全寿命期各项费用，并进行比较分析。

9．比较单跨厂房和多跨厂房、点式住宅和条型住宅之间的使用功能、能源消耗与经济性等方面的差异性。