钢筋混凝土结构与钢结构在建筑应用对比分析

发表时间:2020/9/9   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:王金明
[导读] 摘要:建筑工程建设中采用钢筋混凝土结构,具有成本小、稳定性好、耐久性好等多项特点,这也使该项技术得到了合理应用。
        沈阳远大铝业工程有限公司  辽宁沈阳  110000
        摘要:建筑工程建设中采用钢筋混凝土结构,具有成本小、稳定性好、耐久性好等多项特点,这也使该项技术得到了合理应用。但是,从实际施工情况来看,因为施工会受到外界各项因素影响,这会钢筋混凝土结构的具体质量产生不良影响,这会影响建筑工程的质量,因此,要做好相应的分析工作,提升建筑工程的整体质量。
        关键词:钢筋混凝土;钢结构;建筑应用
        1.工程概括
        某市的某厂房位于该市重点区,总厂房面积达到42.5万m,其中地上总面积达到32.69万m,地下9.81万m。除此之外,该厂房工程按照区域划分可以分为B1、B2、B3等三个区域。除此之外,该厂房工程地下共有2层,其主要定位为设备机房和停车库。该厂房工程的抗震设防烈度为7度。
        2.模型构建
        为方便比较厂房混凝土结构和钢结构的技术性指标和经济指标,需建立计算模型,以此为基础进行比较,模型要同时合理使用混凝土结构和钢结构两种形式,结构保持一致性布置。本工程模型选为框架核心筒形式,在7.5度抗震设防烈度分别采用混凝土结构体系与钢结构体系进行比较。本工程模型建筑平面为正方形,沿建筑竖向为直线型,地下层高为4.2m,该建筑工程的使用年限以及基准期都是50年,而该建筑的架构安全等级是属于二级。基础为承台+桩,同时设置防水底板,桩长为20.5m,桩型为D500灌注桩,单桩具有1950kN的承载力特征值。
        2.两种结构方案技术比较
        混凝土本身是脆性材料,钢筋混凝土框架结构梁柱截面大,节点抗震延性差,抗震消能能力差,结构遇震破坏后难以修复。主厂房若采用钢筋混凝土结构,设计时需要特别注意薄弱层的加强,并避免柱子先于梁出现塑性铰、导致结构坍塌性破坏。钢材本身是一种延性很好的材料,主厂房若采用钢结构,只要结构布置合理,抗震构造措施得当,其抗震性能比钢筋混凝土结构要好得多。从国内外的地震时建筑物的破坏情况证明了这一点,同时钢结构在震后也比较容易修复,但其造价要比钢筋混凝土结构高一些,且后期需进行定期维护。
        2.1钢筋混凝土结构的优点
        (1)钢筋混凝土结构应用广泛,施工技术日趋先进和成熟,可根据工期及场地情况,灵活选择预制或现浇结构形式。随着施工技术及设备的进步发展,采用新机具、新设备,已使得现浇钢筋混凝土结构施工越来越方便和快捷。在施工安排合理的情况下,该结构型式已不再成为制约工程进度的因素。
        (2)通过技术经济比较,钢筋混凝土厂房是目前使用的最经济的结构形式之一。尤其是在大体积工业厂房工程中,与钢结构形式相比,钢筋混凝土厂房工程费用造价低,经济效益更为显著。
        (3)钢筋混凝土结构在实际的应用中,可与钢结构组合使用,充分发挥钢结构和混凝土结构的各自优点,既有利于缩短与钢结构的工期差别,又能一定程度上降低工程造价。
        2.2钢筋混凝土结构的缺点
        (1)在厂房工程中,钢筋混凝土结构因梁、柱截面比钢结构要大很多,给工艺布置带来了很多不利影响,从而导致厂房高度提高、跨度加大、厂房体积增大。
        (2)钢筋混凝土结构自重大,基础费用相应会有所增加。
        (3)钢筋混凝土结构因现场施工周期长,受气候条件影响会较大,在恶劣天气环境下的施工质量难以得到保证。
        (4)钢筋混凝土结构截面刚度大,难有较好的延展性,抗震性能比钢结构形式差。
        (5)钢筋混凝土结构的施工质量影响因素相对较多,质量稳定风险更大,但从我国多年来的火电工程建设情况看,钢筋混凝土结构主厂房的质量完全可以满足且达到设计意图,特别是选择实力强的专业电建队伍,混凝土结构完全可以达到很高的质量水平。
        (6)钢筋混凝土结构主厂房的埋件数量较多,给施工带来了一定的困难和麻烦,但从我国多年来的火电工程建设情况看,选择经验丰富的专业电建队伍,对电厂系统是很熟悉的,埋件完全可以满足设备高精度的安装要求。


        2.3钢结构的优点
        (1)钢结构安装简便,施工周期短,厂房的有效利用面积大。
        (2)钢结构结构自重较轻,能更好地减小地震作用的影响,相应就减少了基础的建设费用,具有较高的性价比。
        (3)钢结构自重轻、强度高、延性好,对抗震有很好的适应性和优越性。在高烈度区,钢结构较混凝土结构在抗震性能方面优势明显;但在中、低烈度区,钢结构较混凝土结构在抗震性能方面优势就不那么明显。
        (4)钢结构构件的制造可在车间内进行,有利于保证加工质量,基本可以不受自然条件影响,生产及安装的机械化程度高。
        (5)钢结构厂房不需另设设备埋件,在埋件方面较钢筋混凝土结构减少了施工麻烦。
        2.4钢结构的缺点
        (1)钢结构厂房单位体积造价较混凝土厂房要高。
        (2)钢结构厂房的防火、防腐性能不如混凝土结构厂房。
        (3)钢结构厂房在运行期间存在定期维护问题,维护工作不仅会对运行产生一定影响,还会增加业主的工作量,较为烦杂琐碎。
        3.厂房钢结构与混凝土结构对比分析
        3.1两种结构的技术性对比
        根据GB50153—2008《建筑结构可靠性设计统一标准》,本工程混凝土的强度为C28~C50,风荷载风压为0.75kN/m2,钢材型号为Q325,通过有限元分析设计软件SATWE,来着重分析该建筑结构空间的各项参数,对于钢结构和混凝土结构建筑的技术性进行比较分析。
        通过对比分析,我们可以得知在抗震设防烈度为6~7的时候,当地震强度在进一步加剧时候,混凝土结构的截面尺寸也会进步一步增加;将混凝土结构与钢结构因地震强度而导致的截面尺寸变化对比起来,可以得到结论,截面尺寸都会随着地震强度进行加大,但是钢结构体系截面尺寸增加幅度会小于混凝土结构体系;在主梁截面上面差异不是很明显。因此,当发生地震时,混凝土结构体系对于地震震感反应力比较强烈,而钢结构体系对此反应比较弱。在抗震设防的烈度由6增大到7.5时,混凝土结构和钢结构的地震力及倾覆力均提高约3倍,随着地震强度的增加,混凝土结构配筋率随之增加,钢结构则无明的变化。相比于混凝土结构,钢结构具有良好的延性、抗震性。
        3.2两种结构总工期对比
        采用的结构材料不同,在进行上部结构施工时,其工期受到的影响较大,工期同时还受到施工季节、环境、地质条件等因素影响。本研究根据经验对工期进行计算。混凝土结构体系的基础施工需要5个月可以完成,上部结构施工需要10个月可以完成,总工期为15个月。钢结构体系的基础施工时,可加工钢构件,这样完成基础施工过后可立即进行现场安装,现场安装大约需要5个月可以完成,上部结构施工需要5个月可以完成,总工期为10个月。从工期来看,钢结构的施工周期要比混凝土结构体系的工期短。对于整体成本来说,施工工期的影响主要在时间上得到体现,较短的施工周期可提前使用建筑,这样还贷时间可缩短,从而使利息得到减少。
        3.3工程造价分析对比
        钢筋混凝土结构主厂房主要材料用量为钢筋和混凝土,材料主要需求为地材,可由施工单位包工包料施工,需支付给施工单位的预付款比例相对要低。而钢结构主厂房对钢材需求量较大,且一般为成品H型钢供货到现场,虽然工期短,但前期资金压力较大。另一方面,钢材价格市场波动性更大,工程造价的静态投资准确性不易掌握,市场风险较大,故采用钢结构主厂房的火电厂工程准备金则需相应增加。
        结论
        综上所述,厂房钢结构与混凝土结构的经济性对比将本建筑工程中的总的费用清单作为造价的重要参考依据,并且同时比较钢结构体系和混凝土结构体系在总体造价中的差异,分别从以下五个方面进行比较:维护结构造价、主体结构造价、基础结构造价、其他造价、总造价等,在基础造价上面略少于混凝土结构体系的造价,缩短了主体结构造价与混凝土的造价差异。
        参考文献:;
        [1]尹喜平.建筑钢筋混凝土结构施工中的质量控制要点研究[J].江西建材,2018(3):72.
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