建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能分析

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建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能一直是大家最為關(guān)注的一個問題。如何控制工程造價，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的綜合優(yōu)勢，工程設(shè)計階段是關(guān)鍵階段。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計分析，在初步設(shè)計階段，影響工程造價的可能性為75%－95%；在技術(shù)設(shè)計階段，影響工程造價的可能性為35%－75%；在施工圖設(shè)計階段，影響工程造價的可能性為5%－35%。以下就建筑結(jié)構(gòu)體系等方面進(jìn)行簡要分析，探討提高建筑經(jīng)濟(jì)性能的可行性的方法。

　　在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不同方案的選擇及不同建筑材料的選用對工程造價會有較大影響，像基礎(chǔ)類型選用、進(jìn)深與開間的確定、層高與層數(shù)的確定、結(jié)構(gòu)形式選擇等都存在著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析問題。下面就主要結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行舉例說明:

　　基礎(chǔ)：基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的造價與工程所在地的地質(zhì)條件密切相關(guān)，其工期約占整個建筑物主體工程的25%－30%，造價約占總造價的10％－20％，基礎(chǔ)工程的重要性顯而易見。所以設(shè)計時應(yīng)重視地質(zhì)勘察報告的交底工作，選擇合理的基礎(chǔ)型式，控制基礎(chǔ)的截面尺寸與埋深。這對整座住宅樓工程造價的控制起到了積極作用。

　　柱網(wǎng)布局與柱子：柱網(wǎng)布局是確定柱子的行距(跨度)和間距(每行柱子相鄰兩柱間的距離)的依據(jù)。一般來講，柱網(wǎng)尺寸在6－12m之間，柱距小則傳力路線短，上部結(jié)構(gòu)節(jié)省材料，但可能基礎(chǔ)費(fèi)用高，因而柱網(wǎng)布局是否合理，對工程的結(jié)構(gòu)造價有很大的影響。此外，柱子截面形狀及大小的選擇也對工程造價有著直接的影響。

　　梁：矩形截面梁是最普通的受彎構(gòu)件，在設(shè)計時常被使用，但材料利用率很低。一是因為靠近中和軸的材料應(yīng)力較低;二是梁的彎矩沿梁長是變化的。由于等截面梁大部分區(qū)段應(yīng)力低，材料得不到很好利用，只有在軸心受力時，材料利用率才可提高。因此，設(shè)計時可采用平面桁架代替矩形梁，平面桁架相當(dāng)于掏空的梁，將梁中多余的材料掏去，這樣既經(jīng)濟(jì)，自重又可減輕。它還可發(fā)展為空間網(wǎng)架，材料的利用率就能大幅提高。

　　多層民用建筑設(shè)計多采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)，很少采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)在民用房屋的應(yīng)用主要還集中在高層建筑上，近年隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)在民用建筑上的應(yīng)用越來越多，隨著鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程的應(yīng)用經(jīng)驗和設(shè)計理論研究的日益廣泛，及鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠家不斷推出新的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，鋼結(jié)構(gòu)在多層民用建筑上的應(yīng)用日漸增長，例如組合樓蓋在多層民用房屋樓蓋中的應(yīng)用，在不降低結(jié)構(gòu)安全指標(biāo)的基礎(chǔ)上，即可降低梁高、板厚，減輕結(jié)構(gòu)自重和地震作用，又可獲得較大的建筑空間，滿足建筑使用的要求，相對鋼筋砼具有較高的經(jīng)濟(jì)價值。軋制H型鋼的大量生產(chǎn)，樓承板的多樣化，防腐涂料及防火涂料的成熟也為多層民用房屋鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用創(chuàng)造了廣闊的空間，多層鋼結(jié)構(gòu)相對鋼筋砼結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：

　　質(zhì)量易控制：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件工廠加工，節(jié)點(diǎn)螺栓連接，生產(chǎn)自動化程度高，精度有保證，干作業(yè)，質(zhì)量易于控制，鋼筋砼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場澆注，濕作業(yè)，質(zhì)量與技工水平有很大關(guān)系。

　　施工工期短：鋼結(jié)構(gòu)工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場安裝，工序簡單，工作面大，施工速度快，鋼筋砼結(jié)構(gòu)要鋼筋綁扎、支模、澆注、震搗、養(yǎng)護(hù)多道工序，耗費(fèi)人力物力，施工周期長。

　　充分利用建筑空間：鋼結(jié)構(gòu)相對鋼筋砼結(jié)構(gòu)梁柱截面小，可以降低層高，增大有效使用面積，結(jié)構(gòu)布置靈活，容易獲得大空間，能夠懸挑較大跨度。

　　基礎(chǔ)工程量減少地震作用弱：鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)自重輕，柔性好，抗震有利，基礎(chǔ)受力減小，基礎(chǔ)截面降低，基礎(chǔ)工程量減少。

　　結(jié)構(gòu)防腐、防火、建筑隔聲、需做處理。

　　鋼結(jié)構(gòu)體系在降低造價方面也有特別之處，不同的結(jié)構(gòu)體系和平、立面布置對工程造價的影響較明顯。在設(shè)計階段只有根據(jù)建筑物的使用功能要求，確定合理的平、立面布置和結(jié)構(gòu)體系，才能有效控制工程造價，做到經(jīng)濟(jì)適用。列舉如下：

　　根據(jù)有關(guān)資料測算分析，對于多層建筑，不同層數(shù)對土建工程造價的影響為10%－25%；不同層高對土建工程造價的影響為1.5%－12%。

　　門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計，同樣存在經(jīng)濟(jì)跨度和剛架最優(yōu)間距。在工藝要求允許的情況下，盡量選擇小跨度的門式剛架較為經(jīng)濟(jì)。一般情況下，門式剛架的最優(yōu)間距為6m－9m，當(dāng)設(shè)有大噸位吊車時，經(jīng)濟(jì)柱距一般為7m－9m，不宜超過9m，超過9m時，屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應(yīng)增加，造價并不經(jīng)濟(jì)。

　　在多、高層鋼結(jié)構(gòu)中，樓板結(jié)構(gòu)體系的工程量占有較大比重，對結(jié)構(gòu)的工作性能、造價都有重要影響。在確定樓板結(jié)構(gòu)方案時，主要考慮要保證樓板有足夠的平面整體剛度，能減輕結(jié)構(gòu)的自重及減小結(jié)構(gòu)層的高度，有利于現(xiàn)場安裝方便及快速施工，還要有較好的防火、隔音性能，并便于管線的敷設(shè)。常用樓板做法有：壓型鋼板組合樓板、預(yù)制樓板、疊合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。目前最常用的做法為壓型鋼板組合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。當(dāng)采用這兩種做法時，考慮現(xiàn)澆板與鋼梁組合成為共同受力的組合梁，能有效降低鋼梁高度，較多地節(jié)約鋼材。

　　在高層鋼結(jié)構(gòu)中，框架柱采用圓形鋼管混凝土柱，梁、板采用鋼-砼組合結(jié)構(gòu)，總用鋼量比普通鋼結(jié)構(gòu)用鋼量有大幅度減小，能有效降低工程造價。

　　鋼結(jié)構(gòu)建筑所具有的優(yōu)點(diǎn)決定其必將具有強(qiáng)大的生命力。鋼結(jié)構(gòu)體系，制造工場化，施工干作業(yè)，工期短，工業(yè)化程度高，無污染，無建筑垃圾，符合建筑市場發(fā)展趨勢?？梢婋S著鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)體系值得在多層民用建筑中推廣使用。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]康珍珍,高層建筑結(jié)構(gòu)體系分析及結(jié)構(gòu)選型模糊決策研究[D]遼寧工程技術(shù)大學(xué)，2006.

　　[2]李英攀,我國鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑及其產(chǎn)業(yè)化研究[D]武漢理工大學(xué)，2003.