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不同结构体系高层建筑的综合经济效益研究

出处:论文网
时间:2017-05-30

不同结构体系高层建筑的综合经济效益研究

  一、前言

  就目前来看,我国高层建筑建设数量越来越多,高层建筑有着施工周期长、投资大、建筑面积大、资金回报周期长的特点。对于高层建筑来说,结构造价比例相对较高,这就需要对不同结构体系的高层建筑综合经济效益进行分析,以此来选择最高性价比的结构体系,降低高层建筑建设成本。而影响结构体系高层建筑综合经济效益的因素较多,其不仅仅涉及到结构材料方面,还涉及到结构自重、建筑面积以及施工速度等众多方面,因此应当综合考虑多方面影响因素进行分析。基于以上,本文简要研究了不同结构体系高层建筑的综合经济效益。

  二、不同结构体系造价成本分析

  (一)钢结构体系

  钢结构体系有着材料强度高、施工方便、建筑使用空间大以及受到气候条件的影响小等特点。随着钢产量不断提升以及高层建筑高度不断增加,钢结构体系在高层建筑中的应用越来越广泛。但相较于钢筋混凝土结构体系来说,钢结构体系的造价相对较高,但钢结构体系有着自重轻的特点,因此在使用的过程中基础造价会降低,同时使用钢结构体系能够有效增加高层建筑的使用面积,且施工周期缩短,这就降低了人工成本,因此能够相当程度弥补钢结构体系与钢筋混凝土结构体系之间的造价差价[1]。此外,随着高层建筑层数的不断增加,建筑高度越来越大,楼盖跨度也越来越大,钢结构所体现的综合经济效益也愈发凸显,其与钢筋混凝土结构体系之间的造价差价也越来越小。

  对于钢结构体系来说,其造价主要包括钢材费用、制作安装费用以及防火防腐涂料费用三个部分,其中钢材费用所占比例最大,为45%,防火防腐涂料费用所占比例最小,为25%,制作安装费用所占比例位于二者之间,为36%。为了提升钢结构体系的综合经济效果,应当尽量选择构建形式简单、节点连接简洁标准的钢结构,同时应当因地制宜的采取防火措施和防腐措施,以此来降低钢结构体系的安装费用和防火防腐涂料费用,从而降低钢结构体系的整体造价,提升其综合经济效益。

  (二)钢筋混凝土结构体系

  钢筋混凝土结构体系有着刚度大、防火性能好的特点,相较于钢结构体系来说,其造价较低,但钢筋混凝土结构通常有着较大的自重,且施工工艺相对复杂,施工周期较长,这就使得在应用钢筋混凝土结构体系的过程中会衍生出一些其他费用[2]。此外,对于地震烈度较高地区、采用软土地基地区的高层建筑来说,应当谨慎选择使用钢筋混凝土结构体系。

  对于钢筋混凝土结构体系来说,其造价主要分为混凝土材料费用、钢筋材料费用以及模板和临时支撑材料费用,其中模板和材料支撑材料费用所占比例最大,能够达到30%-60%,混凝土材料取材方便,因此其所占费用比例最小,通常为15%-20%,而钢筋材料费用所占比例介于上述两者之间,一般为20%-30%。需要注意的是,钢筋混凝土结构体系的模板和钢筋工程需要的人力成本较多,近年来,随着建筑业的兴起,建筑业人工人本也水涨船高,这也使得钢筋混凝土结构体系的整体造价呈现不断攀升的趋势,其与钢结构体系造价之间的差异逐渐缩小,但总体上来看,钢筋混凝土结构体系的综合经济效益还比较客观。

  (三)钢-混凝土混合结构体系

  钢-混凝土混合结构体系指的是将钢结构与钢筋混凝土结构二者进行有机结合,在同一结构体系中不仅使用钢结构构件,还使用钢筋混凝土结构构件,综合二者的优势,取长补短,从而获得更加的综合经济效益[3]。钢-混凝土混合结构体系能够有效降低对钢材料的用量,从而降低成本,当前有着众多钢-混凝土混合结构体系形式,例如钢混凝土柱、钢混凝土组合梁等,这些组合构件在当今高层建筑中应用十分广泛,例如台北101大厦、迪拜塔以及上海金融中心等高层建筑都应用了钢-混凝土混合结构体系,并取得了良好的综合经济效益。

  三、不同结构体系综合经济效益的系统性比较

  (一)自重对比

  对于钢筋混凝土结构体系来说,其标准层质量一般为1.3-1.8吨/平方米,而钢结构体系的标准层质量则一般为1吨/平方米,相较于钢筋混凝土结构体系来说,钢结构体系与钢-混凝土混合结构体系在自重方面都有着不同程度的降低,这就一定程度上降低了造价。自重降低不仅能够有效节约运输和吊装的费用,同时自重的降低能够有效减弱地震的作用。据相关研究表明,高层建筑自重减轻一半,其地震烈度会降低一度,工程造价也会有着一定程度的降低,降低幅度一般在3%-5%之间[4]。此外,高层建筑自重降低还会降低地基造价和地基处理费用,尤其在软体地基地区,这种综合经济效益尤为明显。下表为某建筑三种结构体系在自重方面的比较:

  (二)占用面积对比

  相较于钢筋混凝土结构体系来说,钢结构体系以及钢-混凝土混合结构体系在占用面积方面有着明显的优势,能够有效增加高层建筑的使用面积,某酒店属于高层建筑,其建筑面积约为50000平方米,使用钢结构体系或钢-混凝土混合结构体系比使用钢筋混凝土结构体系增加的有效使用面积达到1500-3000平方米,相当于增加了十余套客房,这就能够有效增加建筑的综合经济效益。

  (三)施工速度对比

  不同高层建筑结构体系在施工工艺上有着明显的差异性,这就影响了施工速度,施工速度的提升能够有效缩短工期,这不仅能够降低人工成本,还能够降低贷款利息,提早收回投资,对于增加高层建筑的综合经济效益有着重要的作用[5]。对于钢结构体系来说,其所使用的钢结构构件大多可以实现工程化生产和加工,这就有效节省了现场生产时间,同时在安装的过程中,钢结构构件施工作业面较多,操作空间较大,能够有效避免材料消耗,提升施工效率,从而缩短工期。相较于钢筋混凝土结构体系来说,钢结构体系和钢-混凝土混合结构体系能够缩短工期达到1/3-1/2,这就提升了高层建筑的综合经济效益。表2为某高层建筑不同结构体系的施工速度预估对比表。

  四、结论

  综上所述,不同结构体系高层建筑的综合经济效益是有着一定的区别的,但其影响因素众多,不能一概而论哪种结构体系综合经济效益更好,应当根据高层建筑工程实际情况,综合多方面因素考虑来评估各个结构体系的综合经济效益,以此为依据并在保证高层建筑施工功能的基础上进行高层建筑结构体系选型。(作者单位:辽宁科技大学)

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