厂房的轻钢结构体系与RC结构体系的经济性分析比较

1、厂房的轻钢结构体系与RC结构体系的经济性分析比较摘 要：与钢筋混凝土结构体系（简称RC结构体系）的厂房相比，轻钢结构体系具有显著的的优点。结构是否适合钢结构主要取决于钢结构本身所具有的优越特性, 即具有材料强度高塑性和韧性好、材质均匀、质量轻、制作简便、施工周期短等混凝土结构所不具备的特点,通常用于大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。随着中国国民经济的进一步发展，钢结构必将在各行业各领域得到广泛快速地发展。本文对单层厂房和多层框架厂房的不同结构体系进行了经济性的分析比较，做出了一些归纳性的的总结，可为以后类似工程选结构体系时提供

2、一些参考。关键词：厂房建筑；轻钢结构体系；钢筋混凝土结构体系；经济性中图分类号：TU375.4        文献标识码：A文章编号：Economy of analysis and comparison on the light steel structure system or the steel reinforced concrete structure system of workshop buildingAbstract:Reinforced concrete structural system 

3、(referred to as the RC structural system) of the plant compared to light steel structure system has significant advantages. Whether the fame fits the steel structure or not is depended on the suitability of steel structure, and steel structure&#

4、160;itself has the superior characteristics, Such as high plastic and good toughness, uniformity, light weight, simple making, short construction period and other characteristics which concrete structures do not have. usually for large span, complex 

5、size, high load or crane lifting capacity, a greater vibration, high temperature , high sealing demanding, requiring frequent assembly and disassembly  workshop structure , With the further development of China's national economy, steel stru

6、cture is bound to have a rapid grow in various industries and wide fields. This paper consists of economic analysis and comparison of single-story and multi-story factory structure system, and some inductive conclusion which can provide some reference for future similar structura

7、l system projects.Keywords: Workshop building；Light steel structure system；Reinforced concrete structure system；Economical轻型钢结构是国内外目前应用和发展速度最快的新型结构形式，广泛应用于工业、居住和公共建筑,具有自重轻、施工速度快、建筑造型美观、钢材用量少，造价低等优势，而门式刚架结构体系作为轻型钢结构的一种结构形式，在国内更是大量涌现。目前，门式刚架从设计、制作到安装已形成一体化，与钢筋混凝土结构体系（以下简称RC结构体系）的厂房相比，钢结构具有显著的的优点。一 单层厂

8、房建筑实例经济性比较 项目采用了三个不同的结构体系进行了项目的设计、施工预算，这三个的结构体系分别是：1、单跨无中柱方案(轻钢结构体系)，平面长90m x 宽24m，檐高度为7.5m，柱距7.5m，建筑面积为2160m2,见图1；图1 单跨无中柱方案2、双跨有中柱方案(轻钢结构体系)，平面90m长 x 48m宽，檐高7.5m，柱距7.5m建筑面积为4320m2, 见图2；图2双跨有中柱方案3、混凝土柱、预应力混凝土屋面梁或预应力混凝土屋架系统（RC结构体系），平面90m长 x 24m宽，檐高7.5m，柱距6.0m,建筑面积为2160m2,见图3；图3混凝土柱、预应力混凝土屋面梁或预应力混凝土屋

9、架系统方案以上建筑物的设计基于荷载情况假设如下：风荷载：0.55KN/ m2；雪荷载：0.40KN/ m2；地震烈度： 7度（a=0.15g）三类场地土；吊挂荷载： 0.15KN/ m2，无吊车荷载；最后根据此设计条件计算出的截面尺寸进行整个工程量的预算，按照当地的材料价格得出一个综合造价表，见表一；表一 单层厂房建筑三个不同的结构体系的综合造价预算表单跨无中柱方案(轻钢结构体系)双跨有中柱方案(轻钢结构体系)混凝土柱、预应力混凝土屋面梁或预应力混凝土屋架系统（RC结构体系）建筑方案平面90m长 x 24m宽，檐高7.5m，柱距7.5m，平面90m长 x 48m宽，檐高7.5m，柱距7.5m，

10、平面90m长 x 24m宽，檐高7.5m，柱距6.0m，焊接H型梁柱梁柱变截面设计，全部工厂预制（无中柱）梁柱变截面设计（中柱等截面）， 全部工厂预制混凝土柱现场浇注，屋面梁（屋架）工厂或现场制作围护系统次结构热浸镀锌冷弯薄壁型钢次结构，全部工厂预制并预打孔热浸镀锌冷弯薄壁型钢次结构，全部工厂预制并预打孔无此项围护系统屋面MR-24金属屋面板75mm玻璃纤维保温棉（带进口白聚丙烯贴面）MR-24金属屋面板75mm玻璃纤维保温棉（带进口白聚丙烯贴面）混凝土大型屋面板保温层（聚苯材料或其他材料）卷材防水层围护系统墙面彩色墙面波纹钢外板75mm玻璃纤维保温棉彩色波纹钢内板彩色墙面波纹钢外板75mm玻

11、璃纤维保温棉彩色波纹钢内板传统粘土砖墙或其他轻型替代产品（混凝土砌块等）综合用钢量（kg/m2）32.6032.1365.00屋面成本（元/m2）280.00280.00380.00综合造价（元/m2）480.53427.73700.00以上方案中仅考虑室内地坪以上部分的建筑造价，不包括门窗、基础及材料的安装费部分；而屋面系统材料成本包括主梁、檩条、保温棉、山墙饰边(边墙天沟)和金属屋面板;混凝土屋面包括混凝土、钢筋、保温层和防水卷材。从表一中我们看出第二种方案的综合用钢量均比第一种、第三种的方案都少，分别为：比第一种结构方案节省1.44%，而比第三种结构方案节省50.57%；在综合造价方面，

12、第二种方案也是均比第一种、第三种方案的综合造价都少，分别为：比第一种结构方案节省10.99%，比第三种结构方案节省38.90%。因此看的出来，单层多跨厂房建筑如果采用轻钢结构体系是能给企业节省一些经济效益。二 多层框架厂房建筑实例经济性比较 地面上五层，占地面积4331m2，总建筑面积为21333 m2，为了避免高规规范和高规防火要求，建筑总高度22.800m（图1），宽边方向50.0m，长边方向80.0m（图2），柱距为412.5m x 108.0m。见图4； 图4多层框架厂房建筑剖面图设计基于荷载情况假设如下：风荷载：0.55KN/ m2；雪荷载：0.40KN/ m2；活荷载：5.00KN

13、/ m2；地震烈度： 7度（a=0.15g）三类场地土；吊挂荷载： 0.15KN/ m2，无吊车荷载。分别采用了三种结构体系进行了结构设计，三种结构体系分别是：钢管砼柱，轻型H型钢框架支撑体系、轧制H型钢梁柱框架体系、钢筋混凝土框架体系。该多层厂房建筑采用钢结构体系时，与纯钢框架结构体系相比，采用钢框架支撑结构体系的支撑承受水平荷载，提供侧向刚度，结构层间位移小了，从而能够有效地减少构件的截面尺寸，且随地震烈度的增加，水平地震力越大，越能够体现出钢框架支撑结构体系比纯钢框架结构体系优越，截面小，用钢量少。 钢框架支撑结构体系的支撑设置在分户窗上，避免钢支撑对门窗洞口位置和大小的限制。该项目工程

14、楼板为压型钢板加混凝土的楼板，压型钢板选用型号为2W（板厚0.75mm，波高51mm，波距305mm）镀锌钢板，其最小屈服强度为300MPa；组合次梁上部剪力钉单排19x110305 满跨均布，夹层收边、楼层开口处及主梁上部剪力钉采用单排16x90305；所有板的完成总厚度均为130mm.，板的混凝土强度等级为C30。最后根据此设计条件计算出的截面尺寸进行整个工程量的预算，按照当地的材料价格得出一个综合造价表，见表二。表二 多层框架厂房建筑三个不同的结构体系的综合造价预算表结构型式内容钢管砼柱，轻型H型钢框架支撑体系（钢-混凝土结构体系）轧制H型钢梁柱框架体系（钢框架支撑结构体系）钢筋混凝土框

15、架体系（钢筋混凝土结构体系）框架柱600×6钢管（内灌C40砼）H500×500×12×22800×800框架梁H900X340X8X20H900X340X8X20450×900楼板130mm厚现浇板130mm厚现浇板130mm厚现浇板填充墙250厚加气砼砌块（外墙）150厚加气砼砌块(内墙)250厚加气砼砌块（外墙）150厚加气砼砌块(内墙)250厚砌块（外墙）150厚砌块(内墙)综合用钢量（kg/m2）51.684.855综合造价（元/m2）110014501200从表二中我们看出第二种方案的综合用钢量均比第一种、第三种的方案都多

16、，分别为：比第一种结构方案多出39.15%，而比第三种结构方案多出35.14%；在综合造价方面，第二种方案也是均比第一种、第三种方案的综合造价都多了许多，分别为：比第一种结构方案节多出24.14%，比第二种结构方案多出17.24%。因此看的出来，多层框架厂房建筑如果采用钢-混凝土结构体系是能给企业节省一些经济效益。三 预制轻钢结构建筑与传统钢筋混凝土建筑的维修对比建筑在使用过程当中适当的维修时延长建筑寿命的有力途径，这时产生的维修费也应不容忽视。很多建筑物在业主建完使用时若不进行维修或保养，建筑物就会产生漏水、渗水、色彩剥落，往往会给业主带来不利的影响，会影响室内的设备操作，如果建筑物发生漏水

17、或渗水的话会破坏工业设备，反而损失更大。如果外观不进行维修或保养的话，影响到企业的形象，干净整洁的建筑物能给工人带来一种积极主动的工作态度，无形当中给企业带来了竞争力。预制轻钢建筑主要考虑是每10年需要对屋面可能出现的渗漏或局部防锈处理，通常没有特别污染气体或物体在屋面上，维修费用是很低的，见表四。传统混凝土屋面需要加保温层和防水卷材，目前国内防水卷材寿命一般在8至15年左右，通常是10年一定需要更换。建筑材料的回收利用，预制轻钢建筑材料的72%是可回收再利用，有利于环境保护。混凝土建筑只有10%不到，产生大量建筑垃圾。表四 建筑的全生命周期的综合费用（50年）建筑类型初期建造成本（元每平方米

18、）全生命周期维护成本（特指屋面系统）总成本（元每平方米）周期（年）5年10年15年20年25年30年35年40年45年50年预制轻钢建筑2800005005005000430传统混凝土建筑380012001200120012000860四 总结综上所述，单层厂房和多层框架厂房在采用结构计算体系时，单层多跨的轻钢结构厂房比单层单跨轻钢厂房或混凝土结构厂房更节约经济和节省工期，而在多层框架厂房选取结构体系时建议采用钢筋混凝土结构体系更优于钢结构体系。对轻钢结构单层厂房与钢筋混凝土单层厂房之间的优劣还做了以下的一些总结：1、自重轻，节约钢材轻钢结构重量是普钢结构的1/31/5，是混凝土结构的1/61

19、/10；轻钢墙体重量仅是砖混墙体的1/91/10，如：18米跨屋架，混凝土重3700 kg，冷弯型钢仅有579kg；砖墙重为280kg/m2，轻钢墙体仅30kg/m2；轻钢结构构件大量采用冷弯型钢，其截面力学特性好，因为它不是单纯增加截面面积，而是通过改变截面形状提高承载能力，节约钢材，称为高效型材；轻钢构件截面特点：壁薄、板件宽厚比大，局部屈曲应力低，轻钢结构设计允许局部屈曲并利用屈后强度，充分发挥材料性能，节省钢材用量。但构件强度、稳定验算时必须采用有效截面设计；2、结构安全可靠，抗震性能好混凝土结构属脆性破坏，而轻钢结构是延性破坏模式，能做到大震不倒；自重轻，钢结构比混凝土减少地震反应1.41.8倍，地震作用对低层和门式钢架轻钢结构基本不起控制；冷弯型钢构件由于冷弯效应，截面强度提高15%左右（有强度储备）；轻钢房屋屋面、墙面与承重钢构件牢固连成一体，因此有较强的蒙皮效应，轻钢房屋实际受力、变形均比按平面体系设计小15%左右（安全储备）；3、房屋空间大，使用灵活如门式钢架结构，中间无柱，工艺布置十分灵活；轻钢构件小，