钢筋混凝土结构与钢结构体系技术经济指标对比分析

■行业前言

钢筋混凝土结构与钢结构体系技术经济指标对比分析口程玉龙

(甘肃省酒泉职业技术学院土木工程系

7 3 5 0 0 0 )

摘要由于钢结构具有强度高、自重轻、施工速度快等优越的性能，在我国得到迅猛发展。钢结构凭借其优越的物理力学性能已逐步占据主导地位，甚至有取代钢筋混凝土结构的趋势。文章就目前钢结构与钢筋混凝土结构的经济指标做一简单分析比较。 关键词钢筋混凝土结构钢结构指标对比中图分类号： T U3 7 5 文献标识号： A 文章编号： 2 3 0 6— 1 4 9 9 ( 2 0 1 3 ) 2 2— 0 0 3 0— 1钢结构工程的柱子一般取 3~4层为一个施工段，在现场一次吊装。 而且柱子的吊装、钢框架的安装、钢筋混凝土核心筒的浇筑、组合楼盖的施工等，可以实施平行立体交叉作业。有时在上部安装柱、框架的同时，下部可以进行内部装饰、装修工程。因此，在保证技术、供应、管理等方面的条件下，可以提前投入使用。与钢筋混凝土结构相比， 3 0￣5 0 层的钢结构工程可以缩短施工工期 8~1 2个月。随着高层建筑钢结构的发展、应用、经验的积累，施工速度还可以加快。 1 . 4工程费用组成般来讲，高层钢结构的造价比混凝土结构偏高尚属事实，但若以综合经济效益来衡量，结果则并非如此，如表 2所示，详细分析如下：一

1 .钢筋混凝土结构与钢结构体系技术经济指标的比较1 . 1材料性能钢结构材料轻质高强、承载力高而自重轻，混凝土结构自重大，回 收再利用率低。钢结构材料与钢筋混凝土结构相比，具有显著的轻质高强特点，其强度重量比指数是钢筋混凝土的 5倍以上。目前随着钢铁材料的发展，实际工程已可应用屈服强度为 4 4 0 N/ mm z (实际常用为 3 4 5 N/ mm 2 )的高性能优质钢，强重比性能更为优异。统计分析表明，高层钢结构的白重 (包括钢结构骨架与混凝土楼板)约为 6￣8 k N/ m:,仅为钢筋混凝土高层结构自重 1 2~1 4 k N/ m 的一半及 6 0%左右。这也说明，为什么在一定高度以上的超高层结构中，钢筋混凝土结构已不可行，而钢结构却成为主导体系。 高层钢结构的自重减轻可显著减小

基础的负荷和地震作用，从而降低基础及主体部分的造价。以总面积 8万 m的5 0层高层结构为 例，其荷载减轻的估算如下：总重减少约 4 0 0 0 0 t;每根底柱上的竖向荷载可减少 5 0 0 0￣6 0 0 0 k N;地基上单位面积的负荷约减少 2 5%以上；地震作用约可减少 2 0￣3 0%。 钢结构钢材在具有高强度的同时还具有高延性、高韧性，抗震性能比混凝土结构好。优质结构钢的强屈比均可保证大于 1 . 2。按抗震设计规定弹性计算阶段的高层结构层间位移限值，对钢筋混凝土结构规定为h/ 8 0 0,而对钢结构则可放宽到 1/ 3 0 0,二者相差 2 . 6倍。可见地震作用下，由于钢结构有良好延性的特征，不仅因吸能而减弱地震作用， 而且属较理想的弹塑性结构，具有良好的适应强震变形能力。 1 . 2有效面积钢结构体系的结构占有面积 (或称为结构平面密度 )较小，实际上是增加了使用面积。高层建筑钢结构的结构占有面积只是同类钢筋混凝土结构面积的 2 8%,采用钢结构可以增加使用面积左右，这实际上是增加建筑物的使用价值，增加经济效益。例如北京的长富宫中一 g, ( 2 6层纯框架体系，采用钢结构),钢柱的断面仅为 4 5 0 m mx 4 5 0 am, r层数和柱网与其类似的钢筋混凝土结构柱断面约 9 0 0 m mx 9 0 0 m m的一般。如果按照增加使用面积 4%来计算，对于一个 5万平方米的建筑来说，等于增加了 2 0 0 0平方米左右的使用面积，其价值是相当可观的。 由于钢材轻质高强，其梁柱截面尺寸相对较小，钢柱截面的外轮廓面积仅为钢筋混凝土柱的 1/ 3,因而占用的建筑面积也小，相当于增加的使用面积，而混凝土结构随着建筑层数的增加，梁柱截面尺寸必然加大， 减小了使用面积。据统计，钢柱和钢筋混凝土柱的结构面积分别约占建筑面积 3%和 7%。这种截面减小使用面积的增加率平均可达以上，对个5 0 0 0 0 m 的高层建筑则相当于可增加 2 0 0 0 m 以上的使用面积。 便于大柱网大开间的建筑布置或转换层设备层、共享空间等特殊平面与空间布置，还便于设备管线的穿越设置。经验表明，当考虑经济性及结构平面尺寸、净空尺寸、结构重量等综合因素时，

高层钢结构的合理柱距可用到 8~1 0 m,能更好地满足建筑对大开间布置的要求， 这是对同样条件下混凝土结构难以做到的。多高层建筑内部管道较多，而钢梁允许在腹板上开洞，用以穿越管道，层高降低，在建筑总高度相同的情况下，采用钢结构可以增加层数。一

表 2上海静安一希尔顿酒店结构方案比较结构方案 上部结构钢结构 混凝土结构 1 . o 6 1 . 8 0

自重t/啊 基底重量4 5 7 7

结构面积/ m’

上部结构工期/ d

1 3 2 0 4 7 0 0

2 4 2 4 7 3

1 . 4 . 1造价组成

1 - 3工期

施工速度快、周期短，资金利用率高。钢结构构件均在工厂预制加工，现场安装，干作业比重大，基本不受气候影响，配套的组合楼盖或型钢混凝土构件等均可同步多工序作业。一股钢结构多高层建筑，每 4天完成一层；钢筋混凝土高层建筑，则需 6天才能完成一层，钢结构的施工速度比钢筋混凝土结构约快 1 . 5倍。一幢 4 0层的楼房若采用钢结构，工期可缩短 3个月。由此可知，钢结构可较混凝土结构减少工期2 0￣3 0%(约6~1 0个月)。 采用钢结构可为施工提供较大的空间和较为宽敞的施工作业面，

高层建筑的总造价通常由土建、装修及设备三部分组成，一般各占1/ 3左右。随着建筑装潢和设备档次的提高，土建造价所占比例日 趋减小。再者，土建造价主要受抗侧力结构控制，因此若能大力推广钢混凝土混合结构，那么高层建筑钢结构与高层混凝土建筑结构的造价差距将会更加缩小。 1 . 4 . 2结构自重高层混凝土建筑标准层自重一般为 1 . 3￣1 . 8 t/ r n ,而钢结构建筑可降至 1 t/平方米以下，相对减小 1/ 3~1/ 2。由表 2可知，钢结构比 混凝土结构减轻自重 4 2%。研究表明，建筑物的自重减轻一半，相当 于地震烈度降低 1度，建筑造价相应降低 3~5%。另外，对于软弱地基，自重减轻也可节约地基的处理费用。 1 . 4 . 3使用面积由表 2可知，钢结构比砼结构增加使用面积 6%,若以成本价折算，则造价相应降低同样比例。随着建筑高度增加，效果更为明显。 1 . 4 . 4工期

指标在各行各业竞争日益加剧的今天，时间就是金钱，贷款的高利率使得工期指标的重要性绝不亚于造价指标。广州旅游宾馆的投资回 收期约 5年左右，若能早一年投入使用，所得利润是一项可观的造价节约。由表 2可知，钢结构比混凝土结构缩短工期 4 8 . 8%,一般在 1/ 3~I/ 2。由此可见，高层钢结构施工速度之快是其它结构难以比拟的 大优势，时问效益对造价的补偿不可忽视。由以上分析得到，在小高层住宅建筑中钢结构造价经济、符合国情，应重点开发应用。 据分析，采用钢结构和混凝土结构的差异只占总投资 4%以下， 而且目前各种杂费所占比例越来越大，例如征地费、动迁费，越繁华的 地段越高；而装饰装修费和设备费在某些工程中经常超过结构费用。 随着技术的发展，轻质材料的应用，设计方法的改进，钢结构的造价也会降低，比钢筋混凝土造价高的问题也就不明显了。一一

参考文献[ 1]李国栋，探讨多高层钢结构住宅的设计与发展 ( J ) .建材与装饰2 0 0 8 . 2: 1O -1 1

[ 2]庞一清，建筑钢结构的经济性能分析 ( J ) .科学论坛， 2 0 0 7: 4 3

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