超高层混合结构与混凝土结构综合经济比较分析.pdf
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1、 第8 期 2 o 0 7 年8 月 广东土 木与建 筑 GUANGD 0NG ARC HI T EC T URE C I VI L E NGI NE ER I NG N o 8 A U G 2 0 0 7 超高层混合结构与混凝土结构综合经济比较分析 黄用军 尧国皇 ( 中建国际深圳设计顾问有限公 司 g 3 o il 5 1 8 0 3 3 ) 摘要 : 超 高层 建筑采 用钢一 混凝土混合结构与混凝土结构相 比具有优越的结构性能, 但存在造价 高, 用钢量增 加等问题 , 本文不对实际结构工程实例进行 比较 , 旨在基 于相关文献和笔者的工程经验, 给出了超高层建筑采用钢一 混凝土混合结构
2、与混凝土结构设计方案综合经济效益比较分析的基本原则, 供设计人 员在 实际结构选型时参考 。 关键词 : 超高层 建筑;结构体 系;施 工周期 ;综合效益 1 前 言 众所周知 在超高层建筑结构设计 中采用何种 结构体系是投资方和设计方讨论最多的问题之一 因为它直接影响到建筑的经济合理性 我国超高层 建筑传统地采用钢筋混凝土结构体系 近 1 0多年来 才开始采用钢一 混凝土混合结构 该结构体系融合 了钢结构和混凝土结构的优点 , 承载力高、 延性好 、 变形能力强 , 从而具有较强 的抗风和抗震能力 目 前落成的赛格广场大厦 、 香港中环东北大楼 、 长江中 心大厦 、 上海金茂大厦、 深圳地
3、王大厦 、 台北 国际金 融中心( 1 0 1 广场) 、 高雄国际广场大厦 、 北京 L G大 厦等 均采用了混合结构体系 而且越来越受到结构 工程师的青睐。 高层建筑混凝土结构技术规程 给出了混合结构体系的定义 上海市工程建设规范 高层建筑钢一 混凝土混合结构设计规程 则对 高 规 中混合结构体系的范围作了扩展 , 指 出: 混合结 构指钢框架 ( 或钢支撑框架) 或钢组合框架与钢筋混 凝土简体( 或钢筋混凝土剪力墙 ) 共 同工作所构成的 结构体系 其 中钢组合框架包括型钢混凝土柱框架 和钢管混凝土框架。这些规程的颁布进一步促进了 混合结构体系在实际工程 中的应用。 与传统的钢筋混凝土结
4、构体 系相 比 采用混合 结构体系必然带来结构用钢量的增加 土建工程前 期投入必然增大 然而超高层建筑结构 中采用混合 结构与混凝土结构 的综合经济效益 比较如何 相关 报道还 比较少见 , 文献 3 以工程 的上部结构造价 、 建筑的有效使用面积 、 地基基础的处理费用以及结 构施工工期等方面对上海地 区采用混合结构和混凝 土结构 的综合经济效益进行了比较分析 分析结果 表 明 高层建筑采用钢结构时间成本相对较低 具有 优越的综合经济效益 ; 文献 4 通过 2个工程实例的 综合效益进行比较 结果表明超高层结构中采用钢 结构具有较 明显的优势 ; 文献 5 对某 2 2层高层建 筑结构采用钢
5、结构和混凝土结构进行 了经济性分 析 , 并指出只要通过合理选用结构方案 、 构件布局 、 截面形状和节点构造设计等 努力挖潜 , 精心设计 , 降低钢结构综合造价是完全可行的 以上的研究成果为本文的撰写提供了宝贵的技 术资料 本文不对实际的结构工程实例进行比较, 旨 在基于相关文献和自身工程经验 给出了超高层建 筑采用钢一 混凝土混合结构与混凝土结构设计方案 综合经济效益 比较分析的基本原则 供同行在实际 工程结构方案选型时参考 2 混合结构与混凝土结构综合经济比较分析 以下通过结构造价 、 结构占地面积和施工周期对 整体成本的影响等方面 论述超高层建筑采用混合结 构和混凝土结构的综合经济效
6、益比较其前提是机 电设备、 电梯、 装修等非结构性项 目不因结构体系变 化而变化 , 且采用不同结构材料所产生的结构抗震 、 建筑布置的灵活性 、施工对周围环境的影响等也暂 不作为本文的比较分析内容 本文提及 的工程整体成本并非指工程总投资 额 而是指工程的结构造价和由于采用不同结构材料 所产生的结构施工工期与建筑有效使用面积的差异 并由此带来的经济收益转换而成的等效成本之和l 3 。 2 1 结构造价对整体成本的影响 结构 造价包括地基基础 处理费用 、 地下室 和上部 结构的造价 由于结构造价对工程总体成本的影响较 3 维普资讯 2 0 0 7 年8 月 第8 期 黄用 军等: 超高 层混
7、合 结 构与混凝 土结 构综 合经济比 较 分析 A U G 2 0 0 7 N 0 s 直观 可直接把两工程所需投入的实物和资金体现 出来 也是开发商首先关心的问题。由于采用的结构 体系不同, 结构材料也不同 使得结构 自重也差别较 大 因此 对基 础 的造 价影 响也较 大 笔者曾参与一个超高层建筑的结构设计 地上 5 8层 地下 3层 当混凝土结构方案改成混合结构 方案后 结构质量有较大减轻, 由原来 的 1 8 1 3 2 7 t 减 至 1 4 1 4 3 5 t 减少 了将近 4万 t , 单是桩基费用就节 约了 1 0 0 9万元( 人工挖孔桩按当地平费用计算 ) 如果采用钢管桩
8、 节约的费用则在 8 0 0万元以上。 表 l 给出了某超高层混合结构和混凝土结构的 工程概况和造价 比较_ 3 需要说 明的是 表 l中没有 将外墙维护费用对整体成本的影响列入 混合结构 中钢结构工程的防火保护费用包括在总体造价中 从表 l 可见 由于混合结构采用了大量轻质高强 的 钢材 因此结构 自重比混凝土结构要轻 基础造价比 混凝 土结 构要 低 但 由于 结构 构 件 中大量 钢 结 构 的 使用 使得在结构造价方面 混合结构体系要 比混凝 土结构体系要高 表 1工程概 况和造价比较 混合结构中钢结构工程的防火保护也可以基于 性能化的抗火设计方法 根据构件的实际受力状态 和边界约束条
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