钢筋混凝土与钢结构造价对比(上).doc

***大厦建设方案工程造价对比
——钢结构方案与钢筋混凝土结构方案的工程造价对比
本方案的主要议题是从“钢结构工程与钢筋混凝土结构工程的造价方面”进行对比，了解“钢结构与钢筋混凝土结构”在工程造价方面的差异。
工程例举以我公司准备开发的“***大厦”工程，该工程现处于立项准备阶段，“规划设计条件”及“建设用地规划许可证”已取得。
拟建“***大厦”工程规划总用地面积6200平方米，最大建筑密度为35%，容积率为6（可调整）。建筑基地占地面积为3700平方米。
“***大厦”的商业定位，要符合******市总体规划对****商圈的总体要求和功能，要与周围环境、建筑相协调。
一、方案设想
近几年我国的建筑钢结构进入了一个全新的发展时期。新材料、新产品、新结构体系不断出现，钢结构设计研发、制作安装能力日益强大，建筑钢结构向多样性、适用性、经济性方向发展。但是传统的钢筋混凝土结构型式应用依然比较普遍，这里主要存在一个工程造价方面的问题。
因此本文以“***大厦工程”为例，对“钢结构工程与钢筋混凝土结构工程的造价方面”进行对比。
“***大厦工程”初步设想的两套对比方案，两套对比方案分别是“塔楼式高层钢结构与塔楼式高层钢筋混凝土结构对比方案”和“多层钢结构与多层钢筋混凝土结构对比方案”。为了便于对比，每套对比方案的建筑技术参数基本一致。
1、对比方案一：塔楼式高层钢结构与塔楼式高层钢筋混凝土框架结构对比方案。
（1）高层钢结构：地下2层，地上裙楼6层，主楼20层，地上共26层。裙楼高度29米，主楼层高3.5米大楼总高度99米，地下建筑面积10000平方米，地上建筑面积49700平方米。总建筑面积59700平方米。地上建筑容积率8.06，全部建筑容积率为9.69。
结构型式为钢管混凝土--剪力墙筒体系。基础及地下室外墙、中心筒为钢筋混凝土，地下一层及裙楼、主楼的框架柱为钢管混凝土柱，梁为 H型钢梁。板全部为现浇混凝土板。
（2）高层钢筋混凝土结构：地下2层，地上裙楼6层，主楼20层，地上共26层。裙楼高度29米，主楼层高3.5米大楼总高度99米，地下建筑面积10000平方米，地上建筑面积49700平方米。总建筑面积59700平方米。
结构型式为框架剪力墙筒结构。
2、对比方案二：多层钢结构与多层钢筋混凝土结构对比方案。
（1）多层钢结构方案。
地下2层，地上6层。钢框架局部剪力墙结构。地上主楼总高度29米。地下建筑面积10000平方米，地上建筑面积24700平方米。总建筑面积34700平方米。地上建筑容积率4.01，全部建筑容积率为5.63。
（2）多层钢筋混凝土结构方案。
地下2层，地上6层。框架剪力墙结构。地上主楼总高度29米。地下建筑面积10000平方米，地上建筑面积24700平方米。总建筑面积34700平方米。
二、 各方案的设计概述
（一）两种塔楼式高层结构
一）工程概况：
塔楼式***大厦位于*****市*****商业区，地下2层，地上26层，局部电梯机房出屋面2层，抗震设防烈度8度，建筑类别为乙类，耐火等级一级，建筑场地类别为二类。拟建***大厦北侧为已建30层楼，间距 15.0 m，东侧为已建住宅及18层楼，间距在10 m以上。拟建***大厦基础埋深-10~11米(具体根据实际情况)。建筑物长102m,最宽处55m,结构总高99m。主楼柱距8.1×7.8m,裙楼柱距8.4×7.8 m。层高为负二层4m、负一层4.8m、一层5m、二至六层×4.8m、标准层3.5m。
图1. 地下二层平面
图2. 一层平面
图3.标准层平面
二） 结构方案布置
塔楼式***大厦方案的基础均采用筏板基础。
1、钢结构方案：
主楼筏板基础厚度暂定为1000mm，基础梁断面在600×1500～800×1800mm。裙楼防水板基础厚度暂定为300mm，基础梁断面在500×800～600×1000mm。地下二层框架柱为钢筋混凝土柱，从地下一层至地上部分的框架柱全部为钢管混凝土柱，梁为焊接H型钢，楼板为现浇混凝土板。地下室外围护为剪力挡土墙，主楼中间两跨为剪力墙核心筒，布置有电梯井、楼梯间等。
主楼部分在地下二层钢筋混凝土柱断面为1200×1200。从地下一层向上钢管混凝土柱共24个，在地下一层采用∮700×22钢管，C60高强混凝土；地上一至六层采用∮600～500×22钢管，C55高强混凝土；地上七层至地上二十六层采用∮500～400×20钢管，C50混凝土。裙楼部分在地下二层钢筋混凝土柱断面为800×800。从地下一层向上钢管混凝土柱共41个，在地下一层采用∮600×20钢管，C60高强混凝土；地上一至六层采用∮500×20钢管，C55高强混凝土。
楼层梁采用焊接H型钢，钢梁规格为：主梁H500×240×10×16，次梁规格为H400×140×6×10。
楼层板采用现浇混凝土，板厚在180~100mm之间。
砌体工程均采用加气混凝土砌块。外墙300mm厚，内隔墙150厚。　
2、钢筋混凝土框架剪力墙结构方案，主楼筏板基础厚度暂定为1200mm，基础梁断面在800×1500～1000×2000mm。裙楼防水板基础厚度暂定为400mm，基础梁断面在500×800～600×1200mm。楼板为现浇混凝土板。地下室外围护为剪力挡土墙，主楼中间两跨为剪力墙核心筒，布置有电梯井、楼梯间等。
主楼部分的框架柱共24个，在地下一、二层断面在1400×1400，C60高强混凝土；地上一至六层断面在1350×1350～1200×1200之间，C55高强混凝土；地上七层至地上二十六层断面在1200×1200～800×800之间渐变，C50混凝土。裙楼部分的砼框架柱共41个，在地下一、二层断面在900×900，C60高强混凝土；地上一至六层断面在800×800～700×700，C55高强混凝土。
楼层梁为钢筋混凝土现浇。在主楼部分采用宽扁梁，框架梁断面尺寸为500×450，以增加楼层净高。在裙楼部位采用普通混凝土框架梁，断面尺寸为350×1000
楼层板采用现浇混凝土，板厚在180~120mm之间。
砌体工程均采用加气混凝土砌块。外墙300mm厚，内隔墙150厚。
三）结构验算分析
钢结构方案与钢筋混凝土框架剪力墙结构方案的结构布置均参照类似工程实例，所有结构构件尺寸均为概念性设计，因此未经过结构验算分析。
四）构件截面表

表2.1.1构件截面表
结构体系
基础板厚
基础梁高
柱截面
梁截面
次梁截面
楼板厚
柱混凝土
剪力墙厚
钢框架
主楼1000，裙楼400
主楼800×1800，裙楼600×1000
主楼∮700×22 裙楼∮600×20
H500×240×10×16
H400×140×6×8
100
C60~C50
350厚C50混凝土
钢筋砼框架剪力墙
主楼1200，裙楼400
主楼1000×2000，裙楼600×1200
主楼1400×1400 裙楼900×900
主楼500×450 裙楼350×1000
250x500
100
C60~C50
350厚C50混凝土

钢框架结构相对于钢筋砼结构，钢结构梁柱截面较小，例如柱截面，钢管柱截面是钢筋砼柱截面的20％，重量仅为钢筋砼重量的 20％。基础筏板、基础梁的混凝土量减少21%，减少基础截面和造价。具体对比见后面对比。
（二）两种多层式“钢结构”与“钢筋混凝土框架”方案
一）概况
多层式“钢结构”与“钢筋混凝土框架”的***大厦均是地下2层，地上6层，局部电梯机房出屋面1层，抗震设防烈度8度，建筑类别为乙类，耐火等级一级，建筑场地类别为二类。大厦基础埋深-10米(具体根据实际情况)。建筑物长102m,最宽处55m。地上结构总高29m。柱距主要有9×9和9×10m。“钢结构”方案的层高为负二层4.0m、负一层4.8m、一层5m、5×4.5m，地上结构总高27.5m。“钢筋混凝土框架”层高为负二层4.2m、负一层4.8m、一层5m、5×4.8m，地上结构总高29m。
图1. 负二层平面
图2. 一层平面
图3. 标准层平面
二） 结构方案布置
多层式方案的基础均采用地梁式独立柱基础。
1、钢结构方案：
多层式“钢结构”基础为独立柱基础，柱之间设有基础梁，独立基础与基础梁之间设300mm厚防水板。独立柱基基底为-10米，基础尺寸多数为4200×4200×800mm，C30混凝土。基础梁断面在500×800～400×800mm，C30混凝土。地下二层框架柱为钢筋混凝土柱，从地下一层至地上六层的框架柱全部为方钢管混凝土柱。地下二层梁为钢筋混凝土框架梁，地下一层向上的梁为焊接H型钢梁，楼板为现浇混凝土板。地下室外围护为剪力挡土墙，在地下二层布置人防工程。局部布置有钢筋混凝土电梯井、楼梯间等。
地下二层钢筋混凝土柱断面为800×800。方钢管混凝土柱共61个，在地下二层柱顶开始锚固生根，采用600×600×20和500×500×20方钢管，内灌C50高强混凝土；地下一至地上一层采用600～500×20方钢管，C50高强混凝土；地上二层至地上三层采用500～400×20方钢管，C50高强混凝土；地上四层至地上六层采用400～350×20方钢管，C40混凝土。
楼层梁采用焊接H型钢，钢梁规格为：主梁主要为H500×240×10×16，次梁规格主要为H450×140×6×10和H500×200×8×10。
楼层板采用现浇混凝土，板厚主要为120mm。　
2、多层式“钢筋混凝土框架剪力墙结构”基础为独立柱基础，柱之间设有基础梁，独立基础与基础梁之间设400mm厚防水板。独立柱基基底为-10米，基础尺寸多数为4500×4500×800mm，C30混凝土。基础梁断面在500×800～400×800mm，C30混凝土。柱全部为钢筋混凝土柱，梁全部为钢筋混凝土框架梁，楼板为现浇混凝土板。地下室外围护为剪力挡土墙，在地下二层布置人防工程，局部布置有钢筋混凝土电梯井、楼梯间等。
混凝土框架柱共61个，在地下一、二层断面在1000×1000，C50高强混凝土；地上一至六层断面在900×900～700×700之间，C50～C40高强混凝土。
楼层梁为钢筋混凝土现浇。框架梁断面尺寸主要为350×1000～850。
楼层板采用现浇混凝土，板厚主要120mm。
三）结构布置依据
钢结构方案与钢筋混凝土框架剪力墙结构方案的结构布置均参照类似工程实例，所有结构构件尺寸均为概念性设计。

四）构件截面表
表2.1.2构件截面表
结构体系
独立基础
基础梁高
防水板
柱截面
梁截面
次梁截面
楼板厚
柱混凝土
剪力墙厚
钢框架结构
4200×4200×800
400×800mm
400mm
负二层800×800砼柱
负一层向上600～400×20方钢管
H500×240×10×16
H450×140×6×10
120
C50~C40
350厚C50混凝土
钢筋砼框架剪力墙
4500×4500×800
400×800mm
400mm
1000×1000 ～700×700
350×1000~850

120
C50~C40
350厚C50混凝土

三、方案的经济性比较
根据以上的结构概念设计，对两种结构体系的基础工程、楼板及楼层梁、柱、墙工程、其他工程进行汇总，进行比较分析如下：
（一）两种塔楼式高层结构
一）工程量对比
1、基础工程：基础工程占结构工程总量的20～40％，占结构造价的比重比较大，各结构体系工程量对比是非常有意义的。
表3.3.1 基础工程
基础工程结构体系
基础挖土方
基础底板砼量
基础梁砼量
地下室剪力墙砼量
地下室垫层、梁板砼量
合计砼
钢框架体系
50000m3
2900m3
510m3
2230m3
2820 M3
8460M3
钢筋砼框架剪力墙体系
50000m3
3650m3
750m3
2230m3
3120M3
9750M3
基础底板砼量=1600*1.2+3500*0.4=3320*1.1=3650 M3 =1600*1+3500*0.3=2650*1.1=2900 M3
基础梁砼量：地下室剪力墙砼量=负二层640*5*0.35+负一层520*0.35*5=2030 M3*1.1=2230 M3
地下室垫层、梁板砼量=垫层5000*0.12+板5000*0.15*2+梁5000*0.05*2=2600*1.2=3120 M3
钢框架结构基础混土用量是钢筋砼结构基础混凝土用量的79％, 钢结构方案基础工程量相对较小，造价低。
2、楼板及楼层梁柱工程：结构工程量在楼板、墙和梁柱上，钢结构与钢筋砼体系之间可以通过对比此部分工程量。

表3.3.2 楼板及楼层梁、柱、墙工程量
工程量
结构型式
主、次梁钢构件量或砼用量
墙、柱、基础钢用量
板建筑用钢量
墙砼用量
楼板砼用量
框架柱砼用量
合计用量
钢框架体系
钢构件3433t
钢构件1165t
钢筋1820 t
钢筋600 t
3600M3
7200m3
1150M3
钢构件4598t
钢筋2420 t 砼11950M3
钢筋砼框架剪力墙体系
钢筋1650t
砼3600m3
钢筋2470 t
600t
3600M3
7200m3
4310M3
钢筋4720t
砼18710 M3
备注：（1）钢框架体系：钢构件4598t（其中柱1165t，梁及配件共3433t）
（2）钢筋砼框架剪力墙体系：钢材4720t（其中板600 t，柱墙4120*0.6=2470t，梁1650 t。地下室基础、柱、墙、梁、板钢筋量为1700 t，地上部分43020t） 砼28460m3 砌块7170M3
（3）梁砼用量3600m3；墙砼用量3600m3
（4）楼板砼用量7200m3
(5) 框架柱砼用量根据构件尺寸核算

两方案的最大差别在于楼层梁、柱的工程量，一方面是钢材用量的差异，一方面是混凝土用量的差异，混凝土用量的差异会引起主体施工脚手架及模板数量的差异，具体差异情况见后面对比。
3、其他工程量：钢结构体系与钢筋砼框架剪力墙结构体系中，其他工程量如砌体量、屋面工程、楼地面工程、抹灰工程、门窗、油漆涂料、安装工程(水、电、暖通、消防、空调、楼宇监控)、电梯等设备均一致，造价均一致。
二）工程结构造价对比：
1、两种塔楼式“钢结构”与“钢筋混凝土框架剪力墙结构”的造价对比主要在土建方面，其他单位如安装、设备、高级装饰等按造价一致考虑。而且影响工程造价的因素是多方面的，尤其是钢结构体系受市场波动的影响大，而钢筋砼结构体系价格比较稳定，所以取费基本上都是按照市场价格。
注：（1）钢结构中柱子钢构件的用量按截面大小乘轴线尺寸所得，并考虑1.2的放大系数
（2）钢结构价格按目前新疆本地企业和杭萧钢构公司市场价格综合确定（含安装费、运输费、防火工程费）
（3）钢筋砼结构造价参照类似工程，并根据当前市场价格而定（砼采用商品砼）。
下页表3.3.3 工程结构造价对比表
2、造价对比分析
从两种结构型式的工程造价对比表中可以看出：
（1）“钢结构”与“钢筋混凝土框剪结构”造价差异，主要在土建结构方面的造价差异。根据建筑布局和功能需求一致的情况下，安装部分的工程造价应该基本一致。
（2）“钢结构”与“钢筋混凝土框剪结构”在基础土方、砌体工程、脚手架、一般构件、防水工程、屋面工程、水泥砂浆楼地面、墙面天棚抹灰、门窗工程等方面造价基本一致，在安装工程包括给排水、雨水系统、冷却水系统、电力照明、动力系统、设备安装、空调通风、空调水等方面按照功能要求一致来考虑，因此安装工程造价一致。
（3）“钢结构”与“钢筋混凝土框剪结构”造价差异主要体现在几个方面：
1）基础工程。
“钢结构”整体结构自重轻，基础的负载也相应减少，基础筏板、地基梁的混凝土断面减小，混凝土及钢筋用量减少，相应的可以降低基础造价。两种结构型式的差额在13%。“钢筋混凝土框剪结构”基础工程造价多52万元。
2）地上部分混凝土工程。
钢结构型式采用钢管柱断面减小，混凝土用量减小，框架梁采用H型钢梁，不用混凝土。两种结构型式的差额在40%。“钢筋混凝土框剪结构”梁柱墙混凝土造价多313万元。
3）框架柱、框架梁的钢筋工程。
“钢筋混凝土框剪结构”工程平米用钢量根据类似工程取79Kg/M2。 “钢结构”工程平米用钢量由于未经过结构验算，根据类似工程取值。钢筋主要集中在基础、楼层墙、板取40Kg/M2。并且“钢结构”工程中钢构件需进行防火处理，此部分按照通常做法刷防火涂料考虑，每吨增加1500元。钢筋(钢框架)造价差异为-126%，即“钢结构”造价多2805万元。此部分也是结构工程造价的主要差异。
4）结构占用面积之间的差异。钢结构柱所占面积为230 M2,而钢筋混凝土框剪结构柱所占面积为1020M2，两者相差790 M2。