摘要:建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能一直是大家最為關(guān)注的一個問題,在一定程度上制約了建筑鋼結(jié)構(gòu)的推廣應(yīng)用。文章主要強(qiáng)調(diào)了設(shè)計階段是控制工程造價、提高建筑經(jīng)濟(jì)性能的關(guān)鍵,并以門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房和多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計為例,在材料選用、結(jié)構(gòu)體系等方面進(jìn)行簡要分析,探討控制工程造價的可行性。

關(guān)鍵詞:建筑鋼結(jié)構(gòu);經(jīng)濟(jì)性能;工程造價;優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號:TU723文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)27-0099-02

建筑鋼結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性能一直是大家最為關(guān)注的一個問題。如何控制工程造價,充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的綜合優(yōu)勢,工程設(shè)計階段是關(guān)鍵階段。據(jù)權(quán)威資料統(tǒng)計分析,在初步設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為75%～95%;在技術(shù)設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為35%～75%;在施工圖設(shè)計階段,影響工程造價的可能性為5%～35%。因此設(shè)計質(zhì)量的好壞、設(shè)計是否優(yōu)化對工程造價將產(chǎn)生直接的影響。下面以門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房和多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計為例,在材料選用、結(jié)構(gòu)體系等方面進(jìn)行簡要分析,探討在設(shè)計階段控制工程造價,提高建筑經(jīng)濟(jì)性能的可行性。

一、材料選用方面工程造價控制

由于我國鋼產(chǎn)量已經(jīng)突破兩億噸,鋼材品種更趨于多樣化。各種新型建材,如輕質(zhì)保溫墻板、彩涂壓型鋼板、樓承板等不斷開發(fā)出來并推廣應(yīng)用。建筑鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計階段材料的選擇上有了更大的空間。材料選擇不同,工程直接費(fèi)不同,總造價不同。設(shè)計階段合理選擇建筑材料,控制材料單價或工程量,是控制工程造價的有效途徑。試舉例如下:

1.彩涂鋼板:彩涂鋼板一般用于輕鋼廠房屋面板和墻面板,有不同板型、不同基板厚度和鋼號、不同鍍鋅板類別和鍍鋅層厚度以及不同的彩涂層類別,在形式上又可選用單板、保溫復(fù)合板、單板加內(nèi)保溫層等,其中保溫層又有超細(xì)玻璃絲棉、硬質(zhì)巖棉、聚苯乙烯等類別及厚度的不同,這些不同都造成單方材料價格的差異,從而影響廠房工程總造價。所以設(shè)計時要根據(jù)廠房性質(zhì)、大氣環(huán)境等因素綜合考慮,合理選用板材,控制工程造價。

2.多、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系的墻體材料:墻體材料造價一般占土建工程造價的15%～25%。對于多、高層住宅鋼結(jié)構(gòu)體系來說,選用配套、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能的墻體材料至關(guān)重要。目前,設(shè)計選用的外墻材料主要有水泥保溫外墻板、輕質(zhì)加氣混凝土砌塊、NALC板等;內(nèi)墻材料主要有改性石膏板、GRC內(nèi)墻板、水泥保溫復(fù)合板等。萊鋼集團(tuán)自主研發(fā)的LCC-A系列、LCC-B系列和LCC-C系列輕質(zhì)保溫復(fù)合墻板也已應(yīng)用于在建鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能住宅工程中,逐步使鋼結(jié)構(gòu)住宅體系走向標(biāo)準(zhǔn)化、定型化和工業(yè)化,為降低綜合造價創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。

3.多、高層鋼結(jié)構(gòu)建筑樓(屋)面的樓承板:設(shè)計時,根據(jù)在樓(屋)蓋結(jié)構(gòu)體系中的作用,樓承板可采用兩種形式,即①樓承板只作為永久性模板,一般采用普通鍍鋅壓型鋼板即可,對最小鍍鋅量和耐火時間要求較低,價格較便宜;②施工時作為模板,在使用階段則替代受拉鋼筋,即組合樓板。由于在設(shè)計中考慮樓承板作為受拉筋,其使用壽命必須與主鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命保持一致,所以對其最小鍍鋅量和耐火時間要求較高,單方價格相對較高。

4.鋼材規(guī)格及材質(zhì):由于鋼材品種的增多,結(jié)構(gòu)設(shè)計時可選擇的構(gòu)件形式也多了。比如框架柱,可采用熱軋H型鋼、焊接H型鋼、螺旋焊接圓鋼管、焊接方鋼管以及組合截面等形式,鋼梁可采用等截面、變截面等形式。材質(zhì)可采用Q235普碳鋼,也可采用Q345低合金鋼。設(shè)計時應(yīng)盡可能采用高強(qiáng)度等級的材料,比如采用Q345鋼比采用Q235鋼就可節(jié)約鋼材15%～25%,用于受拉或受彎構(gòu)件節(jié)約比例較大。設(shè)計時要選用經(jīng)濟(jì)截面型材,比如熱軋H型鋼、T型鋼等。在某些情況下,采用熱軋H型鋼柱、梁可能比采用焊接H型鋼用鋼量稍多,但從加工成本、施工進(jìn)度等方面綜合考慮,其造價可能更有優(yōu)勢。

二、結(jié)構(gòu)體系方面工程造價控制

不同的結(jié)構(gòu)體系和平、立面布置對工程造價的影響較明顯。在設(shè)計階段只有根據(jù)建筑物的使用功能要求,確定合理的平、立面布置和結(jié)構(gòu)體系,才能有效控制工程造價,做到經(jīng)濟(jì)適用。列舉如下:

1.根據(jù)有關(guān)資料測算分析,對于多層建筑,不同層數(shù)對土建工程造價的影響為10%～25%;不同層高對土建工程造價的影響為1.5%～12%。

2.門式剛架輕鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計,同樣存在經(jīng)濟(jì)跨度和剛架最優(yōu)間距。在工藝要求允許的情況下,盡量選擇小跨度的門式剛架較為經(jīng)濟(jì)。一般情況下,門式剛架的最優(yōu)間距為6m～9m,當(dāng)設(shè)有大噸位吊車時,經(jīng)濟(jì)柱距一般為7m～9m,不宜超過9m,超過9m時,屋面檁條、吊車梁與墻架體系的用鋼量也會相應(yīng)增加,造價并不經(jīng)濟(jì)。下表是按《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(CECS102:98)進(jìn)行設(shè)計的廠房主鋼用鋼量,通過橫向、縱向比較,可以看出各影響因素在設(shè)計階段合理確定的意義。設(shè)計荷載取值:恒載0.3kN/m2、活載0.5kN/m2、基本風(fēng)壓0.55 kN/m2、不考慮吊車及懸掛荷載。

柱距7.5m

檐高6.0m 用鋼量

(kg/ m2) 柱距7.5m

檐高6.0m 用鋼量

(kg/ m2) 柱距7.5m

檐高6.0m 用鋼量

(kg/ m2)

跨度 Q345Q235 跨度 Q345 Q235 跨度 Q345 Q235

1×18.0m 7.20 8.72 2×18.0m 7.16 8.92 3×18.0m 7.38 8.95

1×21.0m 8.41 9.90 2×21.0m 8.45 10.28 3×21.0m 8.43 10.12

1×24.0m 9.22 11.43 2×24.0m 9.68 11.75 3×24.0m 9.29 11.36

1×27.0m 10.54 12.72 2×27.0m 10.86 13.12 3×27.0m 10.35 12.96

1×30.0m 11.57 13.95 2×30.0m 11.92 14.53 3×30.0m 11.35 13.54

1×33.0m 12.86 15.10 2×33.0m 13.21 16.58 3×33.0m 12.46 15.61

3.在多、高層鋼結(jié)構(gòu)中,樓板結(jié)構(gòu)體系的工程量占有較大比重,對結(jié)構(gòu)的工作性能、造價都有重要影響。在確定樓板結(jié)構(gòu)方案時,主要考慮要保證樓板有足夠的平面整體剛度,能減輕結(jié)構(gòu)的自重及減小結(jié)構(gòu)層的高度,有利于現(xiàn)場安裝方便及快速施工,還要有較好的防火、隔音性能,并便于管線的敷設(shè)。常用樓板做法有:壓型鋼板組合樓板、預(yù)制樓板、疊合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。目前最常用的做法為壓型鋼板組合樓板和普通現(xiàn)澆鋼筋混凝土板。當(dāng)采用這兩種做法時,考慮現(xiàn)澆板與鋼梁組合成為共同受力的組合梁,能有效降低鋼梁高度,較多地節(jié)約鋼材。

4.在高層鋼結(jié)構(gòu)中,框架柱采用圓形鋼管混凝土柱,梁、板采用鋼-砼組合結(jié)構(gòu),總用鋼量比普通鋼結(jié)構(gòu)用鋼量有大幅度減小,能有效降低工程造價。

三、結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)建筑所具有的優(yōu)點決定其必將具有強(qiáng)大的生命力。設(shè)計階段技術(shù)創(chuàng)新、選材配套、設(shè)計優(yōu)化是控制造價、促進(jìn)建筑鋼結(jié)構(gòu)走向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵階段。為此,強(qiáng)調(diào)以下幾點:

1.提高設(shè)計人員的素質(zhì),重視設(shè)計人員的繼續(xù)教育和業(yè)務(wù)知識的更新培訓(xùn)。同時,要強(qiáng)調(diào)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合,設(shè)計中注重價值工程的運(yùn)用,要做多方案比較,把控制工程造價放到重要位置。

2.在設(shè)計中引進(jìn)競爭機(jī)制,開展設(shè)計招標(biāo),方案優(yōu)化競賽。以技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)約投資為目的。

3.采用限額設(shè)計和設(shè)計出圖前的審查制度,不能只注重技術(shù)性而忽視經(jīng)濟(jì)性。

作者簡介:張國印,男,河南省第一建筑工程集團(tuán)有限責(zé)任公司工程師,研究方向:工程施工項目、技術(shù)管理。