超高層建築鋼結構與混凝土方案的比較分析

2022-05-15 06:47:58 字數 2626 閱讀 5916

鋼結構建築已成為我國多、高層建築新的發展方向,給我國建築行業帶來一場深層次的革命。

一、鋼結構超高層建築的優點

鋼結構建築作為建築現代化發展的乙個重要標誌,與其它結構相比,具體有如下優點:

1、自重輕而強度高

鋼材與其他建築材料如混凝土、砌體相比,強度、剛度高得多,韌性也好得多,因此鋼結構構件尺寸小、結構質量輕,特別適用於大跨度、超高層空間結構。在相同受力情況下,鋼結構建築自重要比傳統混凝土建築輕30%左右,基礎的負載也相應減少,基礎筏板、地基梁的斷面減小,基礎混凝土及鋼筋用量減少,為基礎的設計提供方便,節約基礎工程投資。

特別對於深圳等軟土地區,地質條件較差,地基處理成本高昂,如果採用鋼結構建築,就能大大減少地基處理的代價,也會大大減少工程總投資額。

2、結構效能優越

在結構效能上,鋼結構與混凝土結構對比,最顯著的就是其抗震效能優越。我國處於環太平洋**帶與歐亞**帶兩大**帶中間,**斷裂帶十分發育,屬於多**國家,因此抗震效能是影響一種結構體系發展的重要因素。鋼結構的抗震能力比混凝土結構具有顯著的優勢,尤其是鋼框架——核心筒的結構形式,既具有混凝土結構抗側剛度大、抵抗水平荷載能力強的特點,又有鋼結構自重輕,延性好的特點,可顯著減小基礎的負荷和**作用,較好地消耗**能量,結構安全度高。

3、施工周期短

工業化程度高,符合建築產業化的要求。鋼結構構件一般都是在工廠製作加工,現場拼裝、安裝,其工業化程度和結構現場施工的裝配化程度高,施工機械化程度高,有利於實現標準化、部品化、生產工業化並能節約材料降低成本。同時,採用鋼結構體系,可以為施工提供較大的空間和寬敞的施工作業面,節約施工場地,特別適合於城市建築物密集位置的施工操作。

例如對於鋼框架——核心筒結構體系,鋼柱一般取若干層為乙個加工節段,在現場一次性吊裝;鋼梁的安裝、混凝土核心筒的澆築和樓蓋的施工,可以實現交叉作業,施工速度快,施工周期短。

鋼結構施工較為方便,豎向運輸、模板等施工措施費用較少;施工速度快。

鋼結構體系的這一優點,能有效縮短資金占用週期,使建築物提前投入使用,縮短還貸時間,減少貸款利息,增加租金收入,大幅度提高投資效益,使其成為我國推進建築產業現代化的理想建築體系。

4、鋼結構的質量容易保證

鋼結構構件在工廠裡加工製作,加工精度很高。在現場只需安裝就位,減少現場的施工作業量,既降低了工人的勞動強度,也易於保證工程施工質量。

5、布局靈活,空間利用率高

鋼結構建築能夠合理布置功能分割槽,不拘泥於傳統的建築分隔設計,結合鋼結構強度高、自重輕的特點,以鋼骨架作為支承結構,所有結構柱和支撐可以均勻布置在輔助空間和分戶位置,實現大開間柱網布置,使建築平面分割靈活,既為建築師提供了設計的迴旋餘地,又可以使得居住、使用者可以根據自己的喜好和用途對其重新分隔,形成開放式建築。

由於鋼結構構件尺寸小,占用的總空間小,能大幅度增加建築的有效使用空間。據統計,高層建築鋼結構比混凝土結構增加有效使用面積3%~6%左右,是開發商在銷售上可宣傳的亮點,能獲得更高的經濟收益。

6、管線布置方便

在很多公共建築中,由於裝置管線要占用一定的淨高,不得不把層高提高,造成了造價的增加。在鋼結構建築中,可以利用結構斷面空間中的孔洞和空腔,或者將鋼梁在一定的範圍內開洞口解決這個問題。例如可以根據裝置的布置,鋼梁在工廠加工的過程中腹板開洞。

這樣使得管線的布置較為靈活、自由,後期的更換和修理也更為方便,最重要的是節省了淨高,避免了因為高度增加造成的很多問題。

7、節能環保

符合可持續發展的要求。鋼結構建築綠色環保,是一種節能、節地、節水和節材,符合我國可持續發展理念的新型建築。

傳統鋼筋混凝土結構要消耗大量的水泥、砂子和石子,這些原料不僅帶來了嚴重的環境汙染問題,而且其中相當一部分原料都是不可再生資源。鋼材屬於生態環境材料,滿足現代環境標準,是最易於**的材料;與鋼結構配套採用復合樓板、輕質牆板,能夠更好地滿足建築節能要求。同時,施工現場雜訊、粉塵和建築垃圾少,社會效益顯著。

8、鋼材拆除後保值

假設到了超高層建築壽命週期完成後,鋼結構比傳統鋼筋混凝土結構的拆除更容易實施。而且鋼材拆除後的構件可以直接利用,或經加工冶煉處理後,形成新的產品被重新使用,符合經濟迴圈的要求。因此,以鋼結構的建築技術開發,刺激節能環保、廢舊利用等新技術的開發和應用,是我國建築行業貫徹科學發展觀的必經之路。

9、降低基礎造價

較傳統鋼筋混凝土結構自重降低,將降低基礎造價。

10、降低結構外圍柱與核心筒豎向變形差

在豎向荷載作用下,結構外圍柱與核心筒由於應力水平及豎向剛度的不同,將產生豎向變形差,鋼結構體系可以通過鋼梁先鉸接後固結的方式消除變形差產生的樑端彎矩,而傳統鋼筋混凝土結構較難消除該彎矩,致使樑端配筋較大,且部分豎向荷載由外圍柱傳遞至核心筒,使核心筒承受較大的內力,軸壓比偏大。

二、鋼結構與混凝土結構經濟性對比分析

下面採用兩個具體專案進行分析比較:

1、工程概況

2、結構占用面積對整體成本的影響

3、有效使用面積增加部分的經濟收益

4、施工工期對整體成本的影響

5、利息節約

6、租金收益分析

7、結構整體成本分析

注:以上資料為業主方提供資料,可能存在誤差。

三、結語

整體成本分析表明,採用鋼結構超高層比採用混凝土結構超高層的綜合經濟效益要高,而且比較可觀。

另一方面,目前鋼材**已處於低谷,人工成本已上公升到歷史最高點,高層建築採用鋼結構的綜合經濟效益越來越顯著。

因此建議260公尺以上的專案,採用全鋼結構形式,將為貴司帶來可觀的綜合經濟效益。

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