大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析對比探討

孫軍鋒

（廣東博意建筑設(shè)計院有限公司　廣東　順德　528312）

大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性分析對比探討

孫軍鋒

（廣東博意建筑設(shè)計院有限公司廣東順德528312）

大跨度建筑具有大跨度、重荷載以及超長的特點，不同樓蓋體系形式、布置所得出的工程造價相差甚大。本文通過結(jié)合某電影院屋蓋設(shè)計實例，對該工程屋蓋采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)兩種不同的體系進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性方面的綜合對比，旨在能為同類工程提供參考借鑒。

大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)；經(jīng)濟(jì)分析；結(jié)構(gòu)比選

1　引言

隨著我國施工技術(shù)的不斷發(fā)展以及建筑設(shè)計要求，近年來，大跨度的建筑屋蓋形式不斷涌現(xiàn)。針對于大跨度建筑結(jié)構(gòu)中，樓蓋體系跨度大，當(dāng)進(jìn)行此類建筑的設(shè)計中，重點應(yīng)考慮的是樓蓋體系的結(jié)構(gòu)形式、布置形式以及綜合造價等，這幾點均與其他類型的建筑結(jié)構(gòu)樓蓋體系有所不同。因此，合理地選取大跨度樓蓋結(jié)構(gòu)類型是這類建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵問題，也是難點問題。

2　工程實例概況

某電影院屋蓋項目，具體尺寸為31.2m×40.5m，高為11.0m，本工程采用的是大跨度框架柱網(wǎng)。本工程屋面具有大跨度特點，針對這種情況可以考慮采取的樓蓋方案包括預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋與鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，因此需要對這兩種方案進(jìn)行對比分析。

3　預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋與鋼結(jié)構(gòu)屋蓋造價對比

3.1大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋

如圖1所示為本項目電影院采用的后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁屋蓋形式的布置方案，表1所示為大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋的費用統(tǒng)計。

圖1　后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力梁樓蓋形式的布置方案

3.2鋼結(jié)構(gòu)屋蓋

圖2為本項目剛架屋面平面布置圖，在剛架屋蓋方案工程造價中需要考慮的因素包括鋼剛架、屋面檁條、水平支撐、屋面板等。本項目鋼結(jié)構(gòu)屋蓋主要設(shè)計為31.2m跨主剛架，同時根據(jù)工程的具體荷載情況確定各剛架構(gòu)件的截面尺寸。表2所示為鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的鋼構(gòu)件材料費用統(tǒng)計。

表1　大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋的費用統(tǒng)計

圖2　鋼結(jié)構(gòu)屋面平面布置圖

3.3兩種屋蓋造價對比分析

表2　鋼構(gòu)件材料和安裝費用統(tǒng)計

通過對本電影院屋蓋采取預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)屋蓋兩種方案對比分析表明，采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋時，由于跨度達(dá)到31.20m，而且要做高支模及專家論證，全部荷載將由車庫頂板來承受，而已經(jīng)施工完成的車庫頂板結(jié)構(gòu)不能承載搗混凝土?xí)r的上部荷載，需要對車庫頂板進(jìn)行重新設(shè)計加固，經(jīng)計算得出大跨度預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)屋蓋的總造價為165.3萬左右，而且這種屋蓋類型的施工時間長及難度大。對于采用剛架屋蓋形式，經(jīng)計算得出屋蓋總造價為111.1萬元。從工程造價上比較，采取鋼結(jié)構(gòu)屋面比預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)屋面節(jié)省54.2萬元，見表3所示。而且鋼結(jié)構(gòu)屋蓋施工時間從交場地之日起到全部完成整個鋼屋架施工驗收約30d時間。因此從工程造價以及施工工期比較表明，本電影院屋蓋類型最終選用鋼結(jié)構(gòu)屋蓋形式。

表3　兩種屋蓋造價對比

4　大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋與鋼結(jié)構(gòu)屋蓋方案比選

結(jié)合以上工程實例造價分析結(jié)果可以表明，針對于大跨度屋蓋來說可采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，由于屋蓋結(jié)構(gòu)布置不同，造成了兩種方案在結(jié)構(gòu)重量、基礎(chǔ)形式、施工速度以及工程造價等方面差異甚大。以下將進(jìn)一步比較這兩種屋蓋形式造價：

4.1樓蓋主材造價對比

根據(jù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系和鋼結(jié)構(gòu)樓蓋體系，對這兩種不同類型的屋蓋體系方案的工程造價進(jìn)行對比。在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)體系方案中，需要用到腳手架進(jìn)行施工，因此在該方案中增加了腳手架費用。從兩種屋蓋類型的綜合造價比較分析表明，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋方案比預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋經(jīng)濟(jì)。

4.2基礎(chǔ)部分主材造價對比

在預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋方案中，屋蓋的梁板構(gòu)件均采用鋼筋混凝土，因此預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋結(jié)構(gòu)重量大；而在剛架屋蓋方案中，剛架、檁條以及屋面壓型鋼板均采用輕鋼，因此剛架屋蓋結(jié)構(gòu)重量較輕。兩種屋蓋結(jié)構(gòu)的重量比較表明，剛架屋蓋相比預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋自重輕，基礎(chǔ)所受到的荷載較小，因此剛架屋蓋基礎(chǔ)部分造價會比預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋低。

4.3施工速度對造價的影響對比

剛架屋蓋結(jié)構(gòu)已形成工業(yè)化的生產(chǎn)模式，施工速度快，在施工現(xiàn)場可以很快進(jìn)行剛架的組裝；而在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，需要進(jìn)行現(xiàn)場的模板支模、混凝土砌筑、養(yǎng)護(hù)以及預(yù)應(yīng)力的張拉，這些工序的工程量較大，同時施工中還會受到不良天氣的影響，這就會使得預(yù)應(yīng)力混凝土的施工速度比剛架結(jié)構(gòu)的施工速度慢。由于施工速度差異，會導(dǎo)致工期的不同，工期會對貸款利息、人工費以及租金收益等造成影響。

（1）工期對貸款利息的影響。剛架施工速度快，施工所投入的資金可以很快進(jìn)行結(jié)清，提前還清貸款，這就減少了貸款的利息。

（2）工期對人工費的影響。剛架結(jié)構(gòu)的工業(yè)化程度高，剛架、檁條以及壓型鋼板等構(gòu)件安裝已有一套較為成熟的施工模式，可以很快完成吊裝，這就節(jié)省了很多施工時間以及投入的人力和機(jī)械，這樣就節(jié)省了投入的資金。

（3）工期對租金收益的影響。剛架施工速度快，工程項目可以很快完工，投入使用，因此業(yè)主可以很快的從鋼結(jié)構(gòu)建筑的投入使用中得到相應(yīng)的租金收益。

4.4建筑內(nèi)在價值的對比

不同屋蓋體系對使用面積的影響較大，剛架屋蓋體系的重量較輕，所采用的鋼梁腹板高度尺寸較小，從而相比于預(yù)應(yīng)力混凝土屋蓋而言，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋使用面積更大，這就相當(dāng)于得到了相應(yīng)增加面積的經(jīng)濟(jì)利益。

5　結(jié)語

本文重點分析了大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)選問題，結(jié)合某電影院屋蓋設(shè)計實例，對該工程屋蓋采用大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)兩種不同的體系進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性方面的綜合對比，對這兩個方案進(jìn)行施工期、工程造價分析，從而比選出最佳方案。針對于該跨度屋蓋，選取鋼結(jié)構(gòu)屋蓋形式具有顯著經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，對類似工程有參考作用。

[1]姚莉.鋼結(jié)構(gòu)大跨度屋蓋系統(tǒng)的造價分析及統(tǒng)計數(shù)據(jù)[J].四川建材，2009（10）：30～31.

[2]張煒.寧夏地區(qū)鋼結(jié)構(gòu)屋蓋的經(jīng)濟(jì)用鋼量及抗震性能研究[D].北京交通大學(xué)，2009.

[3]李計剛.火電廠汽機(jī)房大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)方案比選[D].鄭州大學(xué)，2009.

[4]陳劍圖.廣東演藝中心（歌劇院）結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析[J].廣東土木與建筑，2007（09）：78～80.

TU758.11

A

1673-0038（2015）17-0032-02

2015-4-8