建筑钢结构的经济性能分析.docx

建筑钢结构的经济性能分析内容提示：钢结构以它独特的优点适应了建筑业发展的需要，被大量地运用在了住宅、高层、超高层等建筑中，钢结构的发展前景广阔。论述了建筑设计中的经济型结构，阐述了钢结构的优点和经济性。延伸阅读：建筑结构 经济性 钢结构 摘要钢结构以它独特的优点适应了建筑业发展的需要，被大量地运用在了住宅、高层、超高层等建筑中，钢结构的发展前景广阔。论述了建筑设计中的经济型结构，阐述了钢结构的优点和经济性。 关键词建筑结构 钢结构 经济性 建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工程造价，充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计阶段是关键阶段。据权威资料统计分析，在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为75%-95%；在技术设计阶段，影响工程造价的可能性为35%-75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5%-35%。以下就建筑结构体系等方面进行简要分析，探讨提高建筑经济性能的可行性的方法。 在建筑结构设计中，不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响， 像基础类型选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。下面就主要结构部分进行举例说明: 基础：基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关，其工期约占整个建筑物主体工程的25%-30%，造价约占总造价的10%-20%，基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作，选择合理的基础型式，控制基础的截面尺寸与埋深。这对整座住宅楼工程造价的控制起到了积极作用。 柱网布局与柱子：柱网布局是确定柱子的行距(跨度)和间距(每行柱子相邻两柱间的距离)的依据。一般来讲，柱网尺寸在6-12m之间，柱距小则传力路线短，上部结构节省材料，但可能基础费用高，因而柱网布局是否合理，对工程的结构造价有很大的影响。此外，柱子截面形状及大小的选择也对工程造价有着直接的影响。 梁：矩形截面梁是最普通的受弯构件，在设计时常被使用，但材料利用率很低。一是因为靠近中和轴的材料应力较低;二是梁的弯矩沿梁长是变化的。由于等截面梁大部分区段应力低，材料得不到很好利用，只有在轴心受力时，材料利用率才可提高。因此，设计时可采用平面桁架代替矩形梁，平面桁架相当于掏空的梁，将梁中多余的材料掏去，这样既经济，自重又可减轻。它还可发展为空间网架，材料的利用率就能大幅提高。 多层民用建筑设计多采用钢筋砼结构和砖混结构，很少采用钢结构，钢结构在民用房屋的应用主要还集中在高层建筑上，近年随着经济建设的发展，钢结构在民用建筑上的应用越来越多，随着钢结构在实际工程的应用经验和设计理论研究的日益广泛，及钢结构生产厂家不断推出新的钢结构产品，钢结构在多层民用建筑上的应用日渐增长，例如组合楼盖在多层民用房屋楼盖中的应用，在不降低结构安全指标的基础上，即可降低梁高、板厚，减轻结构自重和地震作用，又可获得较大的建筑空间，满足建筑使用的要求，相对钢筋砼具有较高的经济价值。轧制H型钢的大量生产，楼承板的多样化，防腐涂料及防火涂料的成熟也为多层民用房屋钢结构的应用创造了广阔的空间，多层钢结构相对钢筋砼结构有如下特点： 质量易控制：钢结构构件工厂加工，节点螺栓连接，生产自动化程度高，精度有保证，干作业，质量易于控制，钢筋砼结构现场浇注，湿作业，质量与技工水平有很大关系。 施工工期短：钢结构工厂化生产，现场安装，工序简单，工作面大，施工速度快，钢筋砼结构要钢筋绑扎、支模、浇注、震捣、养护多道工序，耗费人力物力，施工周期长。 充分利用建筑空间：钢结构相对钢筋砼结构梁柱截面小，可以降低层高，增大有效使用面积，结构布置灵活，容易获得大空间，能够悬挑较大跨度。 基础工程量减少地震作用弱：钢结构结构自重轻，柔性好，抗震有利，基础受力减小，基础截面降低，基础工程量减少。 结构防腐、防火、建筑隔声、需做处理。 钢结构体系在降低造价方面也有特别之处，不同的结构体系和平、立面布置对工程造价的影响较明显。在设计阶段只有根据建筑物的使用功能要求，确定合理的平、立面布置和结构体系，才能有效控制工程造价，做到经济适用。列举如下： 根据有关资料测算分析，对于多层建筑，不同层数对土建工程造价的影响为10%-25%；不同层高对土建工程造价的影响为1.5%-12%。 门式刚架轻钢结构厂房设计，同样存在经济跨度和刚架最优间距。在工艺要求允许的情况下，尽量选择小跨度的门式刚架较为经济。一般情况下，门式刚架的最优间距为6m-9m，当设有大吨位吊车时，经济柱距一般为7m-9m，不宜超过9m，超过9m时，屋面檩条、吊车梁与墙架体系的用钢量也会相应增加，造价并不经济。 在多、高层钢结构中，楼板结构体系的工程量占有较大比重，对结构的工作性能、造价都有重要影响。在确定楼板结构方案时，主要考虑要保证楼板有足够的平面整体刚度，能减轻结构的自重及减小结构层的高度，有利于现场安装方便及快速施工，还要有较好的防火、隔音性能，并便于管线的敷设。常用楼板做法有：压型钢板组合楼板、预制楼板、叠合楼板和普通现浇钢筋混凝土楼板等。目前最常用的做法为压型钢板组合楼板和普通现浇钢筋混凝土板。当采用这两种做法时，考虑现浇板与钢梁组合成为共同受力的组合梁，能有效降低钢梁高度，较多地节约钢材。 在高层钢结构中，框架柱采用圆形钢管混凝土柱，梁、板采用钢-砼组合结构，总用钢量比普通钢结构用钢量有大幅度减小，能有效降低工程造价。 钢结构建筑所具有的优点决定其必将具有强大的生命力。钢结构体系，制造工场化，施工干作业，工期短，工业化程度高，无污染，无建筑垃圾，符合建筑市场发展趋势。可见随着钢结构的进一步发展，钢结构体系值得在多层民用建筑中推广使用。建筑钢结构设计阶段的工程造价控制摘 要：建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题，在一定程度上制约了建筑钢结构的推广应用。本文主要强调了设计阶段是控制工程造价、提高建筑经济性能的关键，并以门式刚架轻钢结构厂房和多、高层钢结构建筑的设计为例，在材料选用、结构体系等方面进行简要分析，探讨控制工程造价的可行性。 关键词：建筑钢结构 经济性能 工程造价 优化设计 1、引言 由于国家政策、钢材生产、构件制作、设计研发、标准规范修订等方面的有利因素，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、新部品、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。 建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工程造价，充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计阶段是关键阶段。据权威资料统计分析，在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为75%-95%；在技术设计阶段，影响工程造价的可能性为35%-75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5%-35%。因此设计质量的好坏、设计是否优化对工程造价将产生直接的影响。下面以门式刚架轻钢结构厂房和多、高层钢结构建筑的设计为例，在材料选用、结构体系等方面进行简要分析，探讨在设计阶段控制工程造价，提高建筑经济性能的可行性。 2、材料选用方面工程造价控制 由于我国钢产量已经突破两亿吨，钢材品种更趋于多样化。各种新型建材，如轻质保温墙板、彩涂压型钢板、楼承板等不断开发出来并推广应用。建筑钢结构在设计阶段材料的选择上有了更大的空间。材料选择不同，工程直接费不同，总造价不同。设计阶段合理选择建筑材料，控制材料单价或工程量，是控制工程造价的有效途径。试举例如下： （1）彩涂钢板：彩涂钢板一般用于轻钢厂房屋面板和墙面板，有不同板型、不同基板厚度和钢号、不同镀锌板类别和镀锌层厚度以及不同的彩涂层类别，在形式上又可选用单板、保温复合板、单板加内保温层等，其中保温层又有超细玻璃丝棉、硬质岩棉、聚苯乙烯等类别及厚度的不同，这些不同都造成单方材料价格的差异，从而影响厂房工程总造价。所以设计时要根据厂房性质、大气环境等因素综合考虑，合理选用板材，控制工程造价。 （2）多、高层住宅钢结构体系的墙体材料：墙体材料造价一般占土建工程造价的15%-25%。对于多、高层住宅钢结构体系来说，选用配套、经济、节能的墙体材料至关重要。目前，设计选用的外墙材料主要有水泥保温外墙板、轻质加气混凝土砌块、NALC板等；内墙材料主要有改性石膏板、GRC内墙板、水泥保温复合板等。莱钢集团自主研发的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列轻质保温复合墙板也已应用于在建钢结构节能住宅工程中，逐步使钢结构住宅体系走向标准化、定型化和工业化，为降低综合造价创造了基础条件。 （3）多、高层钢结构建筑楼（屋）面的楼承板：设计时，根据在楼（屋）盖结构体系中的作用，楼承板可采用两种形式，即楼承板只作为永久性模板，一般采用普通镀锌压型钢板即可，对最小镀锌量和耐火时间要求较低，价格较便宜；施工时作为模板，在使用阶段则替代受拉钢筋，即组合楼板。由于在设计中考虑楼承板作为受拉筋，其使用寿命必须与主钢结构的使用寿命保持一致，所以对其最小镀锌量和耐火时间要求较高，单方价格相对较高。 （4）钢材规格及材质：由于钢材品种的增多，结构设计时可选择的构件形式也多了。比如框架柱，可采用热轧H型钢、焊接H型钢、螺旋焊接圆钢管、焊接方钢管以及组合截面等形式，钢梁可采用等截面、变截面等形式。材质可采用Q235普碳钢，也可采用Q345低合金钢。设计时应尽可能采用高强度等级的材料，比如采用Q345钢比采用Q235钢就可节约钢材15%-25%，用于受拉或受弯构件节约比例较大。设计时要选用经济截面型材，比如热轧H型钢、T型钢等。在某些情况下，采用热轧H型钢柱、梁可能比采用焊接H型钢用钢量稍多，但从加工成本、施工进度等方面综合考虑，其造价可能更有优势。 3、结构体系方面工程造价控制 不同的结构体系和平、立面布置对工程造价的影响较明显。在设计阶段只有根据建筑物的使用功能要求，确定合理的平、立面布置和结构体系，才能有效控制工程造价，做到经济适用。列举如下： （1）根据有关资料测算分析，对于多层建筑，不同层数对土建工程造价的影响为10%-25%；不同层高对土建工程造价的影响为1.5%-12%。 （2）门式刚架轻钢结构厂房设计，同样存在经济跨度和刚架最优间距。在工艺要求允许的情况下，尽量选择小跨度的门式刚架较为经济。一般情况下，门式刚架的最优间距为6m-9m，当设有大吨位吊车时，经济柱距一般为7m-9m,不宜超过9m，超过9m时，屋面檩条、吊车梁与墙架体系的用钢量也会相应增加，造价并不经济。下表（表3.3）是按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:98）进行设计的厂房主钢用钢量，通过横向、纵向比较，可以看出各影响因素在设计阶段合理确定的意义。设计荷载取值：恒载0.3KN/m2、活载0.5KN/m2、基本风压0.55 KN/m2、不考虑吊车及悬挂荷载。 （3）在多、高层钢结构中，楼板结构体系的工程量占有较大比重，对结构的工作性能、造价都有重要影响。在确定楼板结构方案时，主要考虑要保证楼板有足够的平面整体刚度，能减轻结构的自重及减小结构层的高度，有利于现场安装方便及快速施工，还要有较好的防火、隔音性能，并便于管线的敷设。常用楼板做法有：压型钢板组合楼板、预制楼板、叠合楼板和普通现浇钢筋混凝土楼板等。目前最常用的做法为压型钢板组合楼板和普通现浇钢筋混凝土板。当采用这两种做法时，考虑现浇板与钢梁组合成为共同受力的组合梁，能有效降低钢梁高度，较多地节约钢材。 （4）在高层钢结构中，框架柱采用圆形钢管混凝土柱，梁、板采用钢-砼组合结构，总用钢量比普通钢结构用钢量有大幅度减小，能有效降低工程造价。 4、结束语 钢结构建筑所具有的优点决定其必将具有强大的生命力。设计阶段技术创新、选材配套、设计优化是控制造价、促进建筑钢结构走向产业化的关键阶段。为此，强调以下几点： （1）提高设计人员的素质，重视设计人员的继续教育和业务知识的更新培训。同时，要强调技术与经济相结合，设计中注重价值工程的运用，要做多方案比较，把控制工程造价放到重要位置。 （2）在设计中引进竞争机制，开展设计招标，方案优化竞赛。以技术先进、安全适用、经济合理、节约投资为目的。 （3）采用限额设计和设计出图前的审查制度。不能只注重技术性而忽视经济性多层轻钢结构楼盖的设计与经济性比较2007-10-23【大 中 小】【打印】一、概述近年来轻钢结构在我国的发展很快，其中包括多层轻钢结构建筑和含夹层的门式刚架建筑。在这些结构当中楼盖的合理选择对整个结构的安全性、经济性显得至关重要，它不仅起到将竖向荷载传给梁柱，保证抗侧力结构的空间协同作用，而且还影响到建筑的使用功能和造价以及施工的进度，因此在确定多层轻钢结构楼盖的方案时，应主要考虑以下几点要求：（1）保证楼盖有足够的平面整体刚度。在现代多高层建筑中由于其功能复杂，体系多样且高度较大，为有效地抵抗水平地震及风荷载的作用，楼面必须有足够的刚度，防止结构因较大的变形而发生整体失稳破坏。（2）减轻楼盖结构的自重及减小楼盖结构层的高度。在传统的梁板结构形式中，梁高占建筑的层高较多，选择适宜的组合楼盖形式，可以有效地减小构件截面尺寸，增大使用空间，减轻结构自重。（3）有利于现场安装方便及快速施工。由于钢结构的制作安装是工业化程度很高的一种结构形式，因此在设计时要考虑施工中尽可能不采取传统模板支模拆模的繁琐作业，以免影响钢结构施工进度。（4）较好的防火、隔音性能，并便于敷设动力、设备及通讯等管线设施。楼盖的设计在考虑结构安全性的同时，还应该充分考虑它的适用性，经济性；使建筑中管线的铺设同楼盖的形式紧密的结合起来，既节约了造价，也美化了环境。从上述的四点要求可以看出，我们在选择楼盖时不能仅仅从结构的安全性出发，还要从建筑的整体性出发，综合考虑。就目前工程中常用的轻钢结构楼盖，主要有以下四种形式：（1）压型钢板混凝土楼盖。（2）现浇整体混凝土楼盖。（3）SP预应力空心板楼盖。（4）混凝土叠合板楼盖。这四种楼盖有着各自不同优势和特点，我们在进行设计时可根据工程的使用功能，受力特点及经济性要求进行合理的选取，使我们的楼盖结构方案有着可靠的安全性，良好的适用性和合理的耐久性。本文将对这四种常用楼盖的性能和特点做了一些对比和分析，并结合一个实际工程，对它们的经济指标进行了比较。二、轻钢结构工程中常用楼盖的类型和特点（一）压型钢板混凝土楼盖压型钢板混凝土组合楼板是将压型钢板铺设在钢梁上，在压型钢板和钢梁翼缘板之间用圆柱头焊钉进行穿透焊接，压型钢板即可作为浇筑混凝土时的永久性模板，也可作为混凝土板下部受拉钢筋与混凝土一起共同工作。在钢结构设计中，采用压型钢板与混凝土组合楼盖具有多项优点：（1）合理的设计后，可不设施工专业的模板系统，实现多层同时施工作业，大大加快施工进度。（2）压型钢板的凹槽内可铺设通讯、电力、通风、采暖等管线，吊顶方便。（3）压型钢板便于运输、堆放，安装方便，不需拆卸，火灾危险性小。（4）施工时可起增强钢梁侧向稳定性作用，在组合楼板中压型钢板可以作受拉钢筋使用。在实际应用中组合楼盖又分为两种形式，一种为非组合楼板，另一种是组合楼板。在施工阶段两者的作用是一样的，压型钢板作为浇筑混凝土板的模板，即不拆卸的永久性模板，合理设计后，不需要设置临时支撑，即由压型钢板承受湿混凝土板重量和施工活荷载。两者区别主要在于使用阶段，非组合楼板中梁上混凝土不参与钢梁的受力，按普通混凝土楼板计算承载力，而组合楼板中考虑混凝土楼板与钢梁共同工作，同时钢梁的刚度也有了提高，为保证压型钢板和混凝土叠合面之间的剪力传递，须在压型钢板上增加纵向波槽、压痕或横向抗剪钢筋等。在另一方面，压型钢板组合楼盖对建筑物也有一些不利的因素：（1）用压型钢板后，增加了材料的费用，尤其是镀锌压型钢板，本身造价较高，需要进行防火处理。（2）楼板中增加了压型钢板，楼层净高有少量的降低，按每层75mm计，24层大楼合计为1.8m.（3）压型钢板目前还没有国家标准，每个生产厂商都有各自的一套技术资料，给设计人员带来不便。（二）现浇整体混凝土楼盖现浇整体混凝土楼盖是结构设计中最常用的一种楼板，也是设计及施工人员最为熟悉的一种结构形式。它的一些主要优势是：（1）施工工艺简单，取材方便，造价低廉，适用范围广。（2）平面整体刚度大，抗震性能好。（3）和钢梁共同工作，形成组合梁，可减小梁截面的高度。（4）不受房间形状的限制，开洞方便，便于设备和管道的垂直铺设。（5）取消了压型钢板，减少了用钢量。尽管它有以上许多优点，但在多高层结构的楼板设计中并不常用，主要是由于以下几点不利因素：（1）自重较大，现场湿作业多，现场凌乱。（2）它需要传统的模板支撑系统，阻碍下部交通，支模拆模比较繁琐。（3）混凝土浇筑完成后，不能及时为后续工作提供条件。（4）楼板混凝土的硬化需要较长的时间，对工期的影响较大。（三）SP预应力空心板楼盖SP板是引进美国SPANCERETE公司的生产设备和生产技术生产的大跨度预应力混凝土空心板；典型的SP板此所示。SP板既可用作楼板，又可用作墙板，能很好地满足房屋的建筑和结构的要求。以SP空心板做为楼盖有以下一些优点：（1）跨度大、承载力高。SP板通过板和板之间的共同作用可以承受较大的集中荷载。另外，SP板采用预应力钢绞线作为受力主筋，其最大跨度可达18米，可满足各种结构的需要。（2）任意切割，不受建筑模数限制。建筑上布局灵活，造型美观，设计多样化。（3）外观尺寸准确，平整度好。由于该板材为机械成形，表面平整，外形美观。其表面平整度误差能控制在2毫米以内，长宽误差也都均能控制3毫米以内。（4）施工安装快捷，缩短施工期。（5）抗震性能强；在地面加速度、场地等其他条件相同的情况下，SP板建筑物的延性较好，抗震性能接近于钢筋混凝土剪力墙。日本神户大地震后，曾对SP板房屋建筑做了调查，结果表明其抗震性能好，震害较轻。（6）用钢量低。该板采用预应力钢绞线，无分布筋和其它构造筋，与北京市相同规格和承载力的标准圆孔板相比，其用钢量减少近一半。SP预应力空心板楼盖也有一些不足之处：（1）跨度大，运输和吊装的难度也较普通的预应力圆孔板大，如果不加以注意，容易造成SP板意外的损坏。（2）现浇混凝土楼板相比，平面内的整体刚度较差，SP板之间是用细石混凝土或砂浆灌板缝的方式来连为一体的，质量不易保证。（3）SP空心板在使用过程中板与板之间易出现纵向裂缝，影响美观。（四）混凝土叠合板楼盖混凝土叠合板是将预制钢筋混凝土板支撑在工厂制作的焊有栓钉剪力连接件的钢梁上，在铺设完现浇层中的钢筋之后浇灌混凝土，当现浇混凝土达到一定的强度时，栓钉连接件使槽口混凝土、现浇层及预制板与钢梁连成整体共同工作，形成钢混凝土叠合板组合梁，预制板和现浇层相结合形成叠合板。预制板按照设计荷载配置了承受承受正弯距的受力钢筋，并伸出板端，现浇层中在垂直于梁轴线方向配置了负弯距钢筋。负钢筋和伸出板端的钢筋（也称胡子筋）还同时兼作组合梁的横向钢筋抵抗纵向剪力。预制板既作为底模承受现浇混凝土自重和施工荷载，又作为楼面板的一部分承受竖向荷载，同时还作为组合梁翼缘的一部分参与组合梁的受力。它的主要优点是：（1）用预制板代替了模板，取消了脚手架，使施工速度加快。（2）免去了支模的工序，不中断下部交通，便于立体交叉施工。（3）取消了在预制板端预留凹槽，并附设构造钢筋的传统复杂构造作法。（4）叠合板组合楼盖具备一般组合楼盖（现浇混凝土楼盖）的良好受力性能。（5）叠合板和钢梁组合，可以提高了钢梁的抗弯刚度，减少截面高度，增加结构的稳定。（6）它具有轻型大跨，预制装配，快速施工等特点，符合现代结构要求和我国基本建筑发展国情。三、 轻钢结构中常用楼盖的经济性比较下面结合某工程的设计，对不同形式楼盖的经济性进行了比较。（一）设计的基本条件四川成都一家具展销城，该工程为四层框架结构，总建筑面积为12668.8，横向柱距为47200mm+39000mm+47200mm.纵向柱距为66000mm.如，一层层高为4.5m，其余层高为3.9m.所示结构的楼面恒荷载为4.5kN/，活荷载为5.0kN/，屋面为屋顶花园上人屋面，恒荷载为5.0 kN/，活荷载为3.5 kN/，该工程位于7度抗震区，三类场地，框架的抗震等级为三级。采用普通钢框架结构体系，主梁采用焊接工形截面；柱采用焊接箱型截面。框架的横向和纵向梁柱按刚性连接设计，次梁为工字形截面单跨简支梁；基础采用柱下独立基础。（二）设计结果四种楼盖用钢量的比较。在方案设计阶段，对四种不同的楼盖型式进行了设计比较，以便找出一个用钢量最优，综合性能较好的设计方案。为了能定量的比较不同楼盖的用钢量，在用钢量统计中只考虑钢柱、钢梁的重量，未考虑压型钢板，栓钉，现浇板钢筋的重量。钢梁的应力比控制在0.70.9，挠度按L/400控制，钢柱的应力比控制在0.60.8，并满足稳定要求。四、结束语通过本工程实例对多层轻钢体系中采用的组合楼盖的对比和分析，我们可以得出以下一些结论：（1） 压型钢板非组合楼盖与组合楼盖虽然在平米造价上相同，但它没有考虑和钢梁的组合效应，使结构中梁的用钢量较大，增加了造价，在工程应用中并不多见。（2） 压型钢板组合楼盖它考虑混凝土和钢梁的组合效应，可显著提高结构的强度和刚度，使梁的挠度减少了1/3，用钢量减少了15，综合效益好，在工程应用中较为广泛。（3） 现浇混凝土楼盖用钢量与压型钢板楼盖相当，但它的造价却只有压型钢板楼盖造价的61，而且施工工艺简单，楼盖开洞方便，适用于楼盖开洞较多，施工工期较长的工程。（4） SP空心板楼盖它的跨度较大，可以省去次梁，是最省钢的；和压型钢板楼盖相比，用钢量减少22，造价节约17，不需支模，施工速度快，在多层轻型房屋钢结构（包括轻钢住宅）中将有广阔的应用前景。（5） 混凝土叠合板楼盖既有现浇混凝土的优势，又有预制板快速装配的特点，用钢量与现浇板相同，造价是压型钢板楼盖的72%，是多高层楼盖的发展趋势。多层轻钢结构楼盖设计及经济性比较（二） 更新时间：2009-1-12 注册建筑师考试 收藏此文 收藏考试中国 三、 轻钢结构中常用楼盖的经济性比较下面结合某工程的设计，对不同形式楼盖的经济性进行了比较。(一)设计的基本条件四川成都一家具展销城，该工程为四层框架结构，总建筑面积为12668.8，横向柱距为47200mm+39000mm+47200mm。纵向柱距为66000mm。如，一层层高为4.5m，其余层高为3.9m。所示结构的楼面恒荷载为4.5kN/，活荷载为5.0kN/，屋面为屋顶花园上人屋面，恒荷载为5.0 kN/，活荷载为3.5 kN/，该工程位于7度抗震区，三类场地，框架的抗震等级为三级。采用普通钢框架结构体系，主梁采用焊接工形截面;柱采用焊接箱型截面。框架的横向和纵向梁柱按刚性连接设计，次梁为工字形截面单跨简支梁;基础采用柱下独立基础。(二)设计结果(1) 四种楼盖用钢量的比较。在方案设计阶段，对四种不同的楼盖型式进行了设计比较，以便找出一个用钢量最优，综合性能较好的设计方案。为了能定量的比较不同楼盖的用钢量，在用钢量统计中只考虑钢柱、钢梁的重量，未考虑压型钢板，栓钉，现浇板钢筋的重量。钢梁的应力比控制在0.70.9，挠度按L/400控制，钢柱的应力比控制在0.60.8，并满足稳定要求。表2 用钢量统计表现浇混凝土非组合楼盖压型钢板非组合楼盖 名称 类型 规格 重量(T) 总计(T) 用钢量柱1 焊接箱型钢截面 350X350X10X10 107.61 518.46 40.9 kg/柱1 焊接箱型钢截面 350X350X12X12 40.36主梁1 焊接H型钢 H450X200X8X12 152.76次梁 焊接H型钢 H350X200X6X10 131.18主梁2 焊接H型钢 H550X200X8X12 86.55现浇混凝土组合楼盖压型钢板组合楼盖 柱1 焊接箱型钢截面 350X350X10X10 107.61 440.75 34.7 kg/柱1 焊接箱型钢截面 350X350X12X12 40.36主梁1 焊接H型钢 H450X200X6X10 120.87次梁 焊接H型钢 H350X200X6X8 85.36主梁2 焊接H型钢 H550X200X8X12 86.55SP预应力空心板非组合楼盖 柱1 焊接箱型钢截面 350X350X10X10 107.61 394.46 31.1kg/柱1 焊接箱型钢截面 350X350X12X12 40.36主梁1 焊接H型钢 H350X200X6X10 102.75主梁2 焊接H型钢 H750X200X8X12 47.00主梁3 焊接H型钢 H550X200X8X12 96.75SP预应力空心板组合楼盖 柱1 焊接箱型钢截面 350X350X10X10 107.61 344.28 27.2kg/柱1 焊接箱型钢截面 350X350X12X12 40.36主梁1 焊接H型钢 H350X200X6X10 102.75主梁2 焊接H型钢 H650X200X8X10 30.25主梁3 焊接H型钢 H450X200X8X10 63.31混凝土叠合板楼盖 同现浇混凝土非组合楼盖(组合) 518.46440.75 40.9kg/34.7 kg/(2) 综合性能的比较：(见表3)表3 综合指标类比楼盖类型 用钢量kg/ 施工进度 施工费用防火费用楼板开洞 防水性能 楼盖造价元/ 楼盖造价压型钢板非组合楼盖(组合) 40.9(34.7) 快 小 小 不易 好 180 1.0现浇混凝土非组合楼盖(组合) 40.9(34.7) 慢 大 小 易 最好 110 0.61SP空心非组合楼盖(组合) 31.1(27.2) 最快 小小 不易 不好 150 0.83混凝土叠合非组合楼盖(组合) 40.9(34.7) 快 小 小 易 一般 130 0.72注：1、楼面造价比以压型钢板组合楼板的楼面造价为参考基价。2、现浇混凝土组合楼板厚按120mm计，考虑支模费用。3、SP空心板和混凝土叠合板考虑了运输和吊装费用;SP空心板跨度按9m以内考虑。四、 结束语通过本工程实例对多层轻钢体系中采用的组合楼盖的对比和分析，我们可以得出以下一些结论：(1) 压型钢板非组合楼盖与组合楼盖虽然在平米造价上相同，但它没有考虑和钢梁的组合效应，使结构中梁的用钢量较大，增加了造价，在工程应用中并不多见。(2) 压型钢板组合楼盖它考虑混凝土和钢梁的组合效应，可显着提高结构的强度和刚度，使梁的挠度减少了1/3，用钢量减少了15%，综合效益好，在工程应用中较为广泛。(3) 现浇混凝土楼盖用钢量与压型钢板楼盖相当，但它的造价却只有压型钢板楼盖造价的61%，而且施工工艺简单，楼盖开洞方便，适用于楼盖开洞较多，施工工期较长的工程。(4) SP空心板楼盖它的跨度较大，可以省去次梁，是最省钢的;和压型钢板楼盖相比，用钢量减少22%，造价节约17%，不需支模，施工速度快，在多层轻型房屋钢结构(包括轻钢住宅)中将有广阔的应用前景。(5) 混凝土叠合板楼盖既有现浇混凝土的优势，又有预制板快速装配的特点，用钢量与现浇板相同，造价是压型钢板楼盖的72%，是多高层楼盖的发展趋势。 本篇文章来源于考试中国 ；原文链接地址：/jzs/jy/452312.html建筑钢结构设计阶段的工程造价控制1更新时间：2009-4-1 11:43:34文章来源：本站原创浏览次数：130摘要：建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题，在一定程度上制约了建筑钢结构的推广应用。本文主要强调了设计阶段是控制工程造价、提高建筑经济性能的关键，并以门式刚架轻钢结构厂房和多、高层钢结构建筑的设计为例，在材料选用、结构体系等方面进行简要分析，探讨控制工程造价的可行性。 关键词：建筑钢结构 经济性能 工程造价 优化设计 1、引言由于国家政策、钢材生产、构件制作、设计研发、标准规范修订等方面的有利因素，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、新部品、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。建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工程造价，充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计阶段是关键阶段。据权威资料统计分析，在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为75%-95%；在技术设计阶段，影响工程造价的可能性为35%-75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5%-35%。因此设计质量的好坏、设计是否优化对工程造价将产生直接的影响。下面以门式刚架轻钢结构厂房和多、高层钢结构建筑的设计为例，在材料选用、结构体系等方面进行简要分析，探讨在设计阶段控制工程造价，提高建筑经济性能的可行性。2、材料选用方面工程造价控制由于我国钢产量已经突破两亿吨，钢材品种更趋于多样化。各种新型建材，如轻质保温墙板、彩涂压型钢板、楼承板等不断开发出来并推广应用。建筑钢结构在设计阶段材料的选择上有了更大的空间。材料选择不同，工程直接费不同，总造价不同。设计阶段合理选择建筑材料，控制材料单价或工程量，是控制工程造价的有效途径。试举例如下：（1）彩涂钢板：彩涂钢板一般用于轻钢厂房屋面板和墙面板，有不同板型、不同基板厚度和钢号、不同镀锌板类别和镀锌层厚度以及不同的彩涂层类别，在形式上又可选用单板、保温复合板、单板加内保温层等，其中保温层又有超细玻璃丝棉、硬质岩棉、聚苯乙烯等类别及厚度的不同，这些不同都造成单方材料价格的差异，从而影响厂房工程总造价。所以设计时要根据厂房性质、大气环境等因素综合考虑，合理选用板材，控制工程造价。（2）多、高层住宅钢结构体系的墙体材料：墙体材料造价一般占土建工程造价的15%-25%。对于多、高层住宅钢结构体系来说，选用配套、经济、节能的墙体材料至关重要。目前，设计选用的外墙材料主要有水泥保温外墙板、轻质加气混凝土砌块、NALC板等；内墙材料主要有改性石膏板、GRC内墙板、水泥保温复合板等。莱钢集团自主研发的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列轻质保温复合墙板也已应用于在建钢结构节能住宅工程中，逐步使钢结构住宅体系走向标准化、定型化和工业化，为降低综合造价创造了基础条件。（3）多、高层钢结构建筑楼（屋）面的楼承板：设计时，根据在楼（屋）盖结构体系中的作用，楼承板可采用两种形式，即楼承板只作为永久性模板，一般采用普通镀锌压型钢板即可，对最小镀锌量和耐火时间要求较低，价格较便宜；施工时作为模板，在使用阶段则替代受拉钢筋，即组合楼板。由于在设计中考虑楼承板作为受拉筋，其使用寿命必须与主钢结构的使用寿命保持一致，所以对其最小镀锌量和耐火时间要求较高，单方价格相对较高。（4）钢材规格及材质：由于钢材品种的增多，结构设计时可选择的构件形式也多了。比如框架柱，可采用热轧H型钢、焊接H型钢、螺旋焊接圆钢管、焊接方钢管以及组合截面等形式，钢梁可采用等截面、变截面等形式。材质可采用Q235普碳钢，也可采用Q345低合金钢。设计时应尽可能采用高强度等级的材料，比如采用Q345钢比采用Q235钢就可节约钢材15%-25%，用于受拉或受弯构件节约比例较大。设计时要选用经济截面型材，比如热轧H型钢、T型钢等。在某些情况下，采用热轧H型钢柱、梁可能比采用焊接H型钢用钢量稍多，但从加工成本、施工进度等方面综合考虑，其造价可能更有优势。 3、结构体系方面工程造价控制不同的结构体系和平、立面布置对工程造价的影响较明显。在设计阶段只有根据建筑物的使用功能要求，确定合理的平、立面布置和结构体系，才能有效控制工程造价，做到经济适用。列举如下：（1）根据有关资料测算分析，对于多层建筑，不同层数对土建工程造价的影响为10%-25%；不同层高对土建工程造价的影响为1.5%-12%。（2）门式刚架轻钢结构厂房设计，同样存在经济跨度和刚架最优间距。在工艺要求允许的情况下，尽量选择小跨度的门式刚架较为经济。一般情况下，门式刚架的最优间距为6m-9m，当设有大吨位吊车时，经济柱距一般为7m-9m,不宜超过9m，超过9m时，屋面檩条、吊车梁与墙架体系的用钢量也会相应增加，造价并不经济。下表（表3.3）是按门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（CECS102:98）进行设计的厂房主钢用钢量，通过横向、纵向比较，可以看出各影响因素在设计阶段合理确定的意义。设计荷载取值：恒载0.3KN/m2、活载0.5KN/m2、基本风压0.55 KN/m2、不考虑吊车及悬挂荷载。柱距7.5m檐高6.0m用钢量（kg/ m2）柱距7.5m檐高6.0m用钢量（kg/ m2）柱距7.5m檐高6.0m用钢量（kg/ m2）跨度Q345Q235跨度Q345Q235跨度Q345Q235118.0m7.208.72218.0m7.168.92318.0m7.388.95121.0m8.419.90221.0m8.4510.28321.0m8.4310.12124.0m9.2211.43224.0m9.6811.75324.0m9.2911.36127.0m10.5412.72227.0m10.8613.12327.0m10.3512.96130.0m11.5713.95230.0m11.9214.53330.0m11.3513.54133.0m12.8615.10233.0m13.2116.58333.0m12.4615.61（3）在多、高层钢结构中，楼板结构体系的工程量占有较大比重，对结构的工作性能、造价都有重要影响。在确定楼板结构方案时，主要考虑要保证楼板有足够的平面整体刚度，能减轻结构的自重及减小结构层的高度，有利于现场安装方便及快速施工，还要有较好的防火、隔音性能，并便于管线的敷设。常用楼板做法有：压型钢板组合楼板、预制楼板、叠合楼板和普通现浇钢筋混凝土楼板等。目前最常用的做法为压型钢板组合楼板和普通现浇钢筋混凝土板。当采用这两种做法时，考虑现浇板与钢梁组合成为共同受力的组合梁，能有效降低钢梁高度，较多地节约钢材。（4）在高层钢结构中，框架柱采用圆形钢管混凝土柱，梁、板采用钢-砼组合结构，总用钢量比普通钢结构用钢量有大幅度减小，能有效降低工程造价。4、结束语钢结构建筑所具有的优点决定其必将具有强大的生命力。设计阶段技术创新、选材配套、设计优化是控制造价、促进建筑钢结构走向产业化的关键阶段。为此，强调以下几点：（1）提高设计人员的素质，重视设计人员的继续教育和业务知识的更新培训。同时，要强调技术与经济相结合，设计中注重价值工程的运用，要做多方案比较，把控制工程造价放到重要位置。（2）在设计中引进竞争机制，开展设计招标，方案优化竞赛。以技术先进、安全适用、经济合理、节约投资为目的。（3）采用限额设计和设计出图前的审查制度。不能只注重技术性而忽视经济性。谈建筑设计中钢结构的经济性能及造价问题推荐本文 王峰43建筑钢结构的经济性能一直是大家最为关注的一个问题。如何控制工程造价，充分发挥钢结构建筑技术经济上的综合优势，工程设计阶段是关键阶段。据权威资料统计分析，在初步设计阶段，影响工程造价的可能性为75%95%；在技术设计阶段，影响工程造价的可能性为35%75%；在施工图设计阶段，影响工程造价的可能性为5%35%。以下就建筑结构体系等方面进行简要分析，探讨提高建筑经济性能的可行性的方法。在建筑结构设计中，不同方案的选择及不同建筑材料的选用对工程造价会有较大影响，像基础类型选用、进深与开间的确定、层高与层数的确定、结构形式选择等都存在着技术经济分析问题。下面就主要结构部分进行举例说明:基础结构的造价与工程所在地的地质条件密切相关，其工期约占整个建筑物主体工程的25%30%，造价约占总造价的1020，基础工程的重要性显而易见。所以设计时应重视地质勘察报告的交底工作，选择合理的基础型式，控制基础的截面尺寸与埋深。这对整座住宅楼工程造价的控制起到了积极作用。柱网布局与柱子：柱网布局是确定柱子的行距(跨度)和间距(每行柱子相邻两柱间的距离)的依据。一般来讲，柱网尺寸在612m之间，柱距小则传力路线短，上部结构节省材料，但可能基础费用高，因而柱网布局是否合理，对工程的结构造价有很大的影响。此外，柱子截面形状及大小的选择也对工程造价有着直接的影响。梁：矩形截面梁是最普通的受弯构件，在设计时常被使用，但材料利用率很低。一是因为靠近中和轴的材料应力较低;二是梁的弯矩沿梁长是变化的。由于等截面梁大部分区段应力低，材料得不到很好利用，只有在轴心受力时，材料利用率才可提高。因此，设计时可采用平面桁架代替矩形梁，平面桁架相当于掏空的梁，将梁中多余的材料掏去，这样既经济，自重又可减轻。它还可发展为空间网架，材料的利用率就能大幅提高。多层民用建筑设计多采用钢筋砼结构和砖混结构，很少采用钢结构，钢结构在民用房屋的应用主要还集中在高层建筑上，近年随着经济建设的发展，钢结构在民用建筑上的应用越来越多，随着钢结构在实际工程的应用经验和设计理论研究的日益广泛，及钢结构生产厂家不断推出新的钢结构产品，钢结构在多层民用建筑上的应用日渐增长，例如组合楼盖在多层民用房屋楼盖中的应用，在不降低结构安全指标的基础上，即可降低梁高、板厚，减轻结构自重和地震作用，又可获得较大的建筑空间，满足建筑使用的要求，相对钢筋砼具有较高的经济价值。轧制H型钢的大量生产，楼承板的多样化，防腐涂料及防火涂料的成熟也为多层民用房屋钢结构的应用创造了广阔的空间，多层钢结构相对钢筋砼结构有如下特点：质量易控制：钢结构构件工厂加工，节点螺栓连接，生产自动化程度高，精度有保证，干作业，质量易于控制，钢筋砼结构现场浇注，湿作业，质量与技工水平有很大关系。施工工期短：钢结构工厂化生产，现场安装，工序简单，工作面大，施工速度快，钢筋砼结构要钢筋绑扎、支模、浇注、震捣、养护多道工序，耗费人力物力，施工周期长。充分利用建筑空间：钢结构相对钢筋砼结构梁柱截面小，可以降低层高，增大有效使用面积，结构布置灵活，容易获得大空间，能够悬挑较大跨度。基础工程量减少地震作用弱：钢结构结构自重轻，柔性好，抗震有利，基础受力减小，基础截面降低，基础工程量减少。钢结构体系在降低造价方面也有特别之处，不同的结构体系和平、立面布置对工程造价的影响较明显。在设计阶段只有根据建筑物的使用功能要求，确定合理的平、立面布置和结构体系，才能有效控制工程造价，做到经济适用。列举如下：根据有关资料测算分析，对于多层建筑，不同层数对土建工程造价的影响为10%25%；不同层高对土建工程造价的影响为1.5%12%。门式刚架轻钢结构厂房设计，同样存在经济跨度和刚架最优间距。在工艺要求允许的情况下，尽量选择小跨度的门式刚架较为经济。一般情况下，门式刚架的最优间距为6m9m，当设有大吨位吊车时，经济柱距一般为7m9m，不宜超过9m，超过9m时，屋面檩条、吊车梁与墙架体系的用钢量也会相应增加，造价并不经济。在多、高层钢结构中，楼板结构体系的工程量占有较大比重，对结构的工作性能、造价都有重要影响。在确定楼板结构方案时，主要考虑要保证楼板有足够的平面整体刚度，能减轻结构的自重及减小结构层的高度，有利于现场安装方便及快速施工，还要有较好的防火、隔音性能，并便于管线的敷设。常用楼板做法有：压型钢板组合楼板、预制楼板、叠合楼板和普通现浇钢筋混凝土楼板等。目前最常用的做法为压型钢板组合楼板和普通现浇钢筋混凝土板。当采用这两种做法时，考虑现浇板与钢梁组合成为共同受力的组合梁，能有效降低钢梁高度，较多地节约钢材。工业厂房的选型与设计 1 厂房常用结构体系的综合性能与造价比较分析家具工业厂房属于轻工业厂房，其常用结构按用材分有钢筋混凝土结构和钢结构。传统中小型厂房多采用钢筋混凝土结构， 即钢筋混凝土排架柱与钢筋混凝土屋架或屋面梁组成的结构。随着技术的发展，以及我国钢材生产能力和质量的提高，钢结构以其独特的优势逐渐成为厂房建筑中钢筋混凝土结构最理想的替代品。钢结构厂房与钢筋混凝土厂房综合性能比较可见表1。表1 钢结构厂房的与钢筋混凝土厂房综合性能比较表钢结构厂房 钢筋混凝土厂房 施工周期 一般为1-2个月 一般为8-12个月 建筑外观 色泽和形式可按需求多重选择，复合板材的运用可无需别作室内外装修，具有强烈现代感 屋面、墙面必须在砌筑完成后另作装饰（如刷涂料或贴面砖、铺瓦等） 地基处理 由于建筑本身自重轻，遇到软弱地基，一般不需打桩，做浅基即可 建筑本身自重较大，永久荷载也大，