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摘要：以某一住宅為例，對(duì)多高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，結(jié)果說明了鋼結(jié)構(gòu)建筑具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，是將來多高層的發(fā)展趨勢(shì)。...

多高層鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)濟(jì)對(duì)比

伍  峰

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都610031)

    高層建筑是近代經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物。高層建筑體現(xiàn)了人類征服自然、控制自然的愿望，是人類表現(xiàn)力量和財(cái)富的手段。大量高層建筑的涌現(xiàn)，已是都市化的一個(gè)重要標(biāo)志。

1.多高層鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展概況

    我國的高層建筑結(jié)構(gòu)，目前主要還是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這既符合我國國情，可適應(yīng)使用要求和降低工程造價(jià)，也符合規(guī)范關(guān)于使用高度的規(guī)定。

    鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)已有近200年的歷史，因其合理地利用了鋼筋和混凝土麗種材料的受力性能特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種工程結(jié)構(gòu)中。其優(yōu)點(diǎn)有：造價(jià)較低，取材豐富，耐久性和耐火性較好，維護(hù)費(fèi)用低。由于這些優(yōu)點(diǎn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成為我國傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，我國的高層建筑中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位。到目前為止，我國已經(jīng)建成多棟200 m以上的鋼筋混凝土建筑，其中最高的是廣州中天廣場(chǎng)大廈，68層，高321 m。國外的高層建筑，如馬來西亞吉隆坡建造的世界最高的雙塔樓建筑，85層，高450 m，也是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

    鋼結(jié)構(gòu)用于多高層建筑在國外有l00多年的歷史。在發(fā)達(dá)國家，高層建筑的結(jié)構(gòu)體系以鋼結(jié)構(gòu)為主，而在我國高層建筑中鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還并不普遍。1983年開始策劃與設(shè)計(jì)的北京長(zhǎng)富宮中心工程是我國最早起步的26層純鋼框架結(jié)構(gòu)；l986年建成的高82．75 m的北京香格里拉飯店采用了型鋼混凝土框架一鋼筋混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)；1987年完工(高165 m)的深圳發(fā)展中心大廈是我國第一棟超過100 m的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，該工程中使用截面為l070mm×1070mm的箱形柱(壁厚l30 mm)在工地上安裝焊接獲得成功，為以后高層鋼結(jié)構(gòu)建筑厚鋼板焊接提供了經(jīng)驗(yàn)。20世紀(jì)80年代以來，以高度達(dá)到208 m的京廣中心為代表，我國相繼建成了一批高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，掀起了我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)用的小高潮。從l990年到l994年，我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)停滯階段。l994年之后又邁進(jìn)了一個(gè)新的階段。1996年建成的深圳地王大廈，主樓高325 m，連同天線桿總高384 m，地上81層，地下3層，中間為型鋼混凝土核心筒，外側(cè)為鋼框架，是我國第一棟高度超過300 m的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。1999年建成的上海金茂大廈高420m，地上88層，采用鋼框架一混凝土核心筒混合結(jié)構(gòu)體系，是目前國內(nèi)建成的最高建筑。在建的上海環(huán)球金融中心高492 m，地上101層，建成后將成為世界最高的摩天大樓。香港于l988年建成的中國銀行，高368 m，78層，屬鋼與混凝土混合結(jié)構(gòu)體系，該工程在建筑上和在結(jié)構(gòu)上均有其特色。值得一提的是l998年建成的大連遠(yuǎn)洋大廈，該大樓高201 ITl，51層，采用鋼框架一混凝土核心筒結(jié)構(gòu)。該大樓的設(shè)計(jì)、制造、安裝以及鋼材供應(yīng)全部是由我國自己完成的。這也標(biāo)志著我國高層鋼結(jié)構(gòu)建筑完全國產(chǎn)化的起步。現(xiàn)在國內(nèi)很多房地產(chǎn)開發(fā)商、投資公司、大型鋼鐵企業(yè)和有遠(yuǎn)見的企業(yè)家紛紛投入到鋼結(jié)構(gòu)建筑的研究開發(fā)工作中，再加上鋼結(jié)構(gòu)建筑本身的優(yōu)勢(shì)，鋼結(jié)構(gòu)建筑正得到業(yè)內(nèi)各界越來越廣泛的關(guān)注。而多高層鋼結(jié)構(gòu)在綜合經(jīng)濟(jì)效益方面具有哪些優(yōu)勢(shì)，是房地產(chǎn)開發(fā)商和業(yè)主普遍關(guān)心的問題。本文針對(duì)某l5層住宅樓為例，分別采用鋼結(jié)構(gòu)一混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土一剪力墻結(jié)構(gòu)兩種體系，分析其在結(jié)構(gòu)性能、結(jié)構(gòu)占用面積、造價(jià)、工期以及綜合經(jīng)濟(jì)效益等方面的異同，最后總結(jié)出鋼結(jié)構(gòu)所特有的優(yōu)勢(shì)。   

2.工程概況

    該工程為某房地產(chǎn)開發(fā)公司在四川省成都市高新區(qū)承  建的商品住宅房，地面以下1層，地面以上l5層，建筑總高度為45.3 m，建筑面積為4068 m²。標(biāo)準(zhǔn)層層高3．0 m，標(biāo)準(zhǔn)層平面圖及立面圖如圖I和圖2所示。抗震設(shè)防烈度為7度(0．1 g)，設(shè)計(jì)地震第二組，建筑抗震設(shè)防類別為丙類；基本風(fēng)壓值按照高規(guī)[1]+[2]要求，應(yīng)該按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》  (GB 5009—  2001)圖6．1．2《全國基本風(fēng)壓分布圖》中的基本風(fēng)壓乘以1．1，即0．30×1．1=0．33 kN／m²，風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值由計(jì)算軟件自動(dòng)生成；地面粗糙度為B類，建筑場(chǎng)地土類別為Ⅱ類。

3.結(jié)構(gòu)選型及分析

    由于本工程高度已經(jīng)超過了鋼筋混凝土異型柱框架和短肢剪力墻的適用高度，而且混凝土框架結(jié)構(gòu)在多高層建筑結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較少，所以本工程僅僅選用鋼框架一混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)體系和鋼筋混凝土框架一剪力墻結(jié)構(gòu)體系兩種體系進(jìn)行分析比較。兩種結(jié)構(gòu)體系所采用的梁柱截面、樓板以及填充墻材料如表l所示。

表4結(jié)構(gòu)占用面積比較。

結(jié)構(gòu)形式	標(biāo)準(zhǔn)層總面積(m2)	柱面積(m2)	梁面積(m2)	結(jié)構(gòu)占用面積
鋼框架一混凝土剪力墻	271.2	3.36	5.88	3.4％
鋼筋混凝土框架一剪力墻	271.2	5.25	17.28	8.3％

    從表4可以看出，鋼結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)占用面積比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)占用面積減少很多，即鋼結(jié)構(gòu)建筑戶內(nèi)有效使用面積可以比混凝土結(jié)構(gòu)有很大提高。建筑有效使用面積的相對(duì)增加，可以抵消一部分因采用鋼結(jié)構(gòu)體系而增加的主體費(fèi)用，讓開發(fā)商得到了實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益．同時(shí)也能夠讓業(yè)主得到更多的有效使用面積。

    由于鋼結(jié)構(gòu)以及配套技術(shù)相應(yīng)部件的絕大部分易于定型化、標(biāo)準(zhǔn)化，一般在工廠加工，現(xiàn)場(chǎng)安裝，施工工期很短。鋼結(jié)構(gòu)的工期一般比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)省l／2～l／3．這大大降低了施工企業(yè)的施工管理費(fèi)用、設(shè)備租賃以及貸款利息，其綜合效益是非常可觀的。

    再者，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工中由于濕作業(yè)的減少，減輕了諸如揚(yáng)塵、排放廢水、噪聲等對(duì)環(huán)境的污染；新型墻體材料的保溫節(jié)能，減少了建筑使用過程中對(duì)能源的消耗；鋼材的可循環(huán)再利用，非常符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求，這些都不是能簡(jiǎn)單地用金錢來衡量的。

    總之，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有柱梁截面小，有效使用面積大。工速度快，工期短，貸款期短，貸款利息少，綠色環(huán)保，材料可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展要求，具有較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，輕質(zhì)材料的應(yīng)用以及設(shè)計(jì)方法的改進(jìn)，鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)還可能會(huì)不斷降低，而且隨著建筑高度的增加，鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益將更加突顯。

6.結(jié)束語

    為推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展，應(yīng)從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸、安裝、維修和管理等環(huán)節(jié)著手加強(qiáng)管理和協(xié)痼，以降低成本；提高綜合經(jīng)濟(jì)效益，更加體現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)勢(shì)。

    (1)選擇合理的結(jié)構(gòu)方案，構(gòu)件布局，截面形狀以及節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，盡量減少構(gòu)件規(guī)格品種，做到精心設(shè)計(jì)，為構(gòu)件制作、運(yùn)輸、吊裝創(chuàng)造條件。

    (2)解決鋼結(jié)構(gòu)建筑防火，防腐問題，做到成本增加不多而效果更好。

    (3)積極開發(fā)新型輕質(zhì)墻體材料，做到原材料因地制宜，工廠化生產(chǎn)，運(yùn)輸和安裝連接方便，降低墻板價(jià)格。

    (4)加強(qiáng)施工組織和管理，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)施工工期短的優(yōu)勢(shì)，減少時(shí)間成本。

    雖然目前鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)沒有什么優(yōu)勢(shì)，但從建筑的有效使用面積增加、基礎(chǔ)費(fèi)用低、施工速度、天氣對(duì)工期影響小、品質(zhì)以及精確度高，對(duì)周圍環(huán)境影響小，建筑的可持續(xù)發(fā)展等方面上來分析，鋼結(jié)構(gòu)建筑具有很好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。隨著建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展前景非常廣闊，將會(huì)成為多高層以及高層建筑的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1]JGJ 99—98高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[s]．

[2]JGJ 3—2002高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程[S]．

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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