無論是結(jié)構(gòu)性能、使用功能及經(jīng)濟效益上,鋼結(jié)構(gòu)都有一定優(yōu)越性。
鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度相對來說比較高,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)斷面小、自重輕。一般情況下,高層鋼筋混凝土建筑物的自重在1.5~2.0t/m2左右,高層建筑鋼結(jié)構(gòu)自重大都在1.0t/m2以下,甚至有的辦公室只有0.5~0.6t/m2。結(jié)構(gòu)自重輕,可以減少運輸和吊裝費用,基礎(chǔ)的負載也相應(yīng)減少,可以降低基礎(chǔ)造價,特別是在地質(zhì)條件較差地區(qū),例如上海、天津等地區(qū),其優(yōu)點就更為突出。
在高烈度地震區(qū),有設(shè)防要求的高層建筑,若自重減輕一半,相當于降低抗震設(shè)防烈度一度。以北京8°抗震設(shè)防烈度為例,中等高度建筑采用鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)自重減輕約1/3,地震作用可減少30~40%,地基上單位面積的負荷面積也可減少25%以上。
根據(jù)國外的資料,超高層建筑的技術(shù)經(jīng)濟指標見下表:
鋼結(jié)構(gòu)
鋼混結(jié)構(gòu)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
自重
1
1.22
1.72
結(jié)構(gòu)面積
0.28
0.37
1
施工期
1
1.33
1.6
耗鋼量
1.45
1.23
1
鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延性,抗震性能好,尤其是在高烈度地震區(qū),使用鋼結(jié)構(gòu)就更為有利。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)延性的保證在于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力不太高,而鋼結(jié)構(gòu)的延性在于使部分構(gòu)件進入塑性。
結(jié)構(gòu)占有面積(或稱為結(jié)構(gòu)平面密度)較小,實際上是增加了使用面積。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)占有面積只是同類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面積的28%。采用鋼結(jié)構(gòu)可以增加使用面積4%左右,這實際上是增加建筑物的使用價值,增加經(jīng)濟效益。例如北京的長富宮中心(26層純框架體系,采用鋼結(jié)構(gòu)),鋼柱的斷面僅為450×450mm,層數(shù)和柱網(wǎng)與其類似的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),柱斷面約在900×900mm左右。如果按照增加使用面積4%來計算,對于一個5萬平米的建筑來說,等于增加了2000m2左右的使用面積,其價值是相當可觀的。
施工速度快。采用鋼結(jié)構(gòu)可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業(yè)面。鋼結(jié)構(gòu)工程的柱子一般取3~4層為一個施工段,在現(xiàn)場一次吊裝。而且柱子的吊裝、鋼框架的安裝、鋼筋混凝土核心筒的澆筑、組合樓蓋的施工等,可以實施平行立體交叉作業(yè)。有時在上部安裝柱、框架的同時,下部可以進行內(nèi)部裝飾、裝修工程。因此,在保證技術(shù)、供應(yīng)、管理等方面的條件下,可以提前投入使用。國內(nèi)部分高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程施工工期見附表??梢娕c鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,30~50層的鋼結(jié)構(gòu)工程可以縮短施工工期8~12個月左右。隨著高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展、應(yīng)用、經(jīng)驗的積累,施工速度還可以加快。
我國幾幢高層建筑 施工工期比較
工程名稱
上海瑞金大廈
上海瑞金大廈
上海靜安-希爾頓酒店
北京長富宮中心
北京國際飯店
層數(shù)(地上/地下)
29/1
26/2
43/1
25/3
27/1
總建筑面積(m2)
36167
56710
52000
50516
97000
結(jié)構(gòu)形式
s
src
s
s
sr
施工周期(月)
20
24
30
30
43
(注:S-鋼結(jié)構(gòu),SRC-鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),RC-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))
鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量容易保證。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般都在工廠里制造、加工,精度高。在工地只安裝就位,用工省,現(xiàn)場比較文明。減少了沙、石、水泥堆放場地,還減少了模板儲運、現(xiàn)場構(gòu)件預(yù)制及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆時的濕作業(yè),在鬧市區(qū)或密集的居民區(qū)內(nèi),具有很大的優(yōu)點。
鋼結(jié)構(gòu)建筑在使用過程中易于改造,如加固、接高、擴大樓面等內(nèi)部分割,變動比較容易、靈活。一些發(fā)達國家認為:鋼結(jié)構(gòu)建筑是環(huán)保型建筑,可以重復(fù)利用,減少礦產(chǎn)資源的開采。
鋼結(jié)構(gòu)可以做成大跨度、大空間。開敞式的大平面辦公室60年代后得到較大的發(fā)展,有的國家稱之為"園林化辦公室"。這種辦公室要求較大尺寸的柱網(wǎng)布置,并且柱子斷面越小越合適。采用12~15m的柱網(wǎng)已經(jīng)很普遍。鋼結(jié)構(gòu)正適合于這種要求,因它可形成較寬敞的無柱空間,便于內(nèi)部靈活布置。
當然,為了形成開敞空間,采取桁架梁、格構(gòu)梁、吊掛結(jié)構(gòu)等都是常用的有效方法。
管線布置方便。在鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間中,有許多孔洞與空腔,而且鋼梁的腹板也允許穿越小于一定直徑的管線,這樣使管線的布置較為方便,也增加了建筑凈高,而且管線的更換、修理都較方便。
盡管高層建筑鋼結(jié)構(gòu)具有上述的優(yōu)越性,但是,也有一定的缺點。關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)造價較高的問題,需全面、正確地用綜合效益來分析。鋼結(jié)構(gòu)的防火性能比較差,必須做防火及防銹處理,增加了造價。
鋼結(jié)構(gòu)的造價與許多因素有關(guān),如鋼鐵的生產(chǎn)量、加工水平、鋼材品種、規(guī)格、設(shè)計技術(shù)水平、計算造價的方法等,所以要具體分析。
基本建設(shè)投資=建筑工程費+設(shè)備購置安裝費+動遷費+土地購置費+其它
土建工程費=上部結(jié)構(gòu)費+裝飾裝修費+基礎(chǔ)(地下部分)
從表中可以看出上部結(jié)構(gòu)僅占土建造價的30%左右,占總投資的7~10%。據(jù)分析,采用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的差異只占總投資4%以下,而且目前各種雜費所占比例越來越大,例如征地費、動遷費,越繁華的地段越高;而裝飾裝修費和設(shè)備費在某些工程中經(jīng)常超過結(jié)構(gòu)費用。隨著技術(shù)的發(fā)展,輕質(zhì)材料的應(yīng)用,設(shè)計方法的改進,鋼結(jié)構(gòu)的造價也會降低,比鋼筋混凝土造價高的問題,也就不明顯了。
鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度相對來說比較高,鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)斷面小、自重輕。一般情況下,高層鋼筋混凝土建筑物的自重在1.5~2.0t/m2左右,高層建筑鋼結(jié)構(gòu)自重大都在1.0t/m2以下,甚至有的辦公室只有0.5~0.6t/m2。結(jié)構(gòu)自重輕,可以減少運輸和吊裝費用,基礎(chǔ)的負載也相應(yīng)減少,可以降低基礎(chǔ)造價,特別是在地質(zhì)條件較差地區(qū),例如上海、天津等地區(qū),其優(yōu)點就更為突出。
在高烈度地震區(qū),有設(shè)防要求的高層建筑,若自重減輕一半,相當于降低抗震設(shè)防烈度一度。以北京8°抗震設(shè)防烈度為例,中等高度建筑采用鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)自重減輕約1/3,地震作用可減少30~40%,地基上單位面積的負荷面積也可減少25%以上。
根據(jù)國外的資料,超高層建筑的技術(shù)經(jīng)濟指標見下表:
鋼結(jié)構(gòu)
鋼混結(jié)構(gòu)
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)
自重
1
1.22
1.72
結(jié)構(gòu)面積
0.28
0.37
1
施工期
1
1.33
1.6
耗鋼量
1.45
1.23
1
鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延性,抗震性能好,尤其是在高烈度地震區(qū),使用鋼結(jié)構(gòu)就更為有利。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)延性的保證在于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力不太高,而鋼結(jié)構(gòu)的延性在于使部分構(gòu)件進入塑性。
結(jié)構(gòu)占有面積(或稱為結(jié)構(gòu)平面密度)較小,實際上是增加了使用面積。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)占有面積只是同類鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)面積的28%。采用鋼結(jié)構(gòu)可以增加使用面積4%左右,這實際上是增加建筑物的使用價值,增加經(jīng)濟效益。例如北京的長富宮中心(26層純框架體系,采用鋼結(jié)構(gòu)),鋼柱的斷面僅為450×450mm,層數(shù)和柱網(wǎng)與其類似的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),柱斷面約在900×900mm左右。如果按照增加使用面積4%來計算,對于一個5萬平米的建筑來說,等于增加了2000m2左右的使用面積,其價值是相當可觀的。
施工速度快。采用鋼結(jié)構(gòu)可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業(yè)面。鋼結(jié)構(gòu)工程的柱子一般取3~4層為一個施工段,在現(xiàn)場一次吊裝。而且柱子的吊裝、鋼框架的安裝、鋼筋混凝土核心筒的澆筑、組合樓蓋的施工等,可以實施平行立體交叉作業(yè)。有時在上部安裝柱、框架的同時,下部可以進行內(nèi)部裝飾、裝修工程。因此,在保證技術(shù)、供應(yīng)、管理等方面的條件下,可以提前投入使用。國內(nèi)部分高層建筑鋼結(jié)構(gòu)工程施工工期見附表??梢娕c鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,30~50層的鋼結(jié)構(gòu)工程可以縮短施工工期8~12個月左右。隨著高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展、應(yīng)用、經(jīng)驗的積累,施工速度還可以加快。
我國幾幢高層建筑 施工工期比較
工程名稱
上海瑞金大廈
上海瑞金大廈
上海靜安-希爾頓酒店
北京長富宮中心
北京國際飯店
層數(shù)(地上/地下)
29/1
26/2
43/1
25/3
27/1
總建筑面積(m2)
36167
56710
52000
50516
97000
結(jié)構(gòu)形式
s
src
s
s
sr
施工周期(月)
20
24
30
30
43
(注:S-鋼結(jié)構(gòu),SRC-鋼骨混凝土結(jié)構(gòu),RC-鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))
鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量容易保證。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般都在工廠里制造、加工,精度高。在工地只安裝就位,用工省,現(xiàn)場比較文明。減少了沙、石、水泥堆放場地,還減少了模板儲運、現(xiàn)場構(gòu)件預(yù)制及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆時的濕作業(yè),在鬧市區(qū)或密集的居民區(qū)內(nèi),具有很大的優(yōu)點。
鋼結(jié)構(gòu)建筑在使用過程中易于改造,如加固、接高、擴大樓面等內(nèi)部分割,變動比較容易、靈活。一些發(fā)達國家認為:鋼結(jié)構(gòu)建筑是環(huán)保型建筑,可以重復(fù)利用,減少礦產(chǎn)資源的開采。
鋼結(jié)構(gòu)可以做成大跨度、大空間。開敞式的大平面辦公室60年代后得到較大的發(fā)展,有的國家稱之為"園林化辦公室"。這種辦公室要求較大尺寸的柱網(wǎng)布置,并且柱子斷面越小越合適。采用12~15m的柱網(wǎng)已經(jīng)很普遍。鋼結(jié)構(gòu)正適合于這種要求,因它可形成較寬敞的無柱空間,便于內(nèi)部靈活布置。
當然,為了形成開敞空間,采取桁架梁、格構(gòu)梁、吊掛結(jié)構(gòu)等都是常用的有效方法。
管線布置方便。在鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)空間中,有許多孔洞與空腔,而且鋼梁的腹板也允許穿越小于一定直徑的管線,這樣使管線的布置較為方便,也增加了建筑凈高,而且管線的更換、修理都較方便。
盡管高層建筑鋼結(jié)構(gòu)具有上述的優(yōu)越性,但是,也有一定的缺點。關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)造價較高的問題,需全面、正確地用綜合效益來分析。鋼結(jié)構(gòu)的防火性能比較差,必須做防火及防銹處理,增加了造價。
鋼結(jié)構(gòu)的造價與許多因素有關(guān),如鋼鐵的生產(chǎn)量、加工水平、鋼材品種、規(guī)格、設(shè)計技術(shù)水平、計算造價的方法等,所以要具體分析。
基本建設(shè)投資=建筑工程費+設(shè)備購置安裝費+動遷費+土地購置費+其它
土建工程費=上部結(jié)構(gòu)費+裝飾裝修費+基礎(chǔ)(地下部分)
從表中可以看出上部結(jié)構(gòu)僅占土建造價的30%左右,占總投資的7~10%。據(jù)分析,采用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的差異只占總投資4%以下,而且目前各種雜費所占比例越來越大,例如征地費、動遷費,越繁華的地段越高;而裝飾裝修費和設(shè)備費在某些工程中經(jīng)常超過結(jié)構(gòu)費用。隨著技術(shù)的發(fā)展,輕質(zhì)材料的應(yīng)用,設(shè)計方法的改進,鋼結(jié)構(gòu)的造價也會降低,比鋼筋混凝土造價高的問題,也就不明顯了。