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钢结构建筑对比混凝土建筑优势突出

发布时间:2018-03-12

一、经济性能方面的优点
  (1)自重轻
  多、高层钢结构自重一般约为8~11kN/㎡,约为混凝土结构自重的1/2~3/5,结构自重可降低40%以上。结构自重减轻,地震作用力变小,结构设计内力进一步减小。此外,结构自重的减轻,还可以使基础的造价降低,尤其在南方软土地区结构自重降低40%后,基础造价的降低幅度则   为明显。
  钢结构本身具有良好的延性,钢材与其他材料相比,强度要高得多,在同样的荷载条件下,钢结构构件截面小、自重轻。例如在跨度和荷载相同时,普通钢屋架的质量多只有钢筋混凝土屋架的1/4~1/3。构件质量轻便于运输和安装。又因构件质量轻,使其地震作用明显减小,因此就地震破坏的情况分析来说,钢结构建筑明显地优于刚性建筑——砖混结构和钢筋混凝土框架结构。这一点在美国、日本、中国台湾的地震当中都能明显的证明。而且钢材具有延性,能比较好地消耗地震带来的能量,所以能好,结构度高。
  (2)结构面积小
  与混凝土材料相比,钢结构材料,钢结构柱截面面积小,其外轮廓面积仅为钢筋混凝土柱的1/3,从而可增加建筑使用面积。据统计,一般多、高层建筑中,钢柱的截面面积占建筑面积的3%左右,而混凝土柱的截面面积占建筑面积的7%~9%。
  (3)工期短
  钢结构的施工速度约为混凝土结构施工速度的1.5倍。一般多、高层钢结构平均每4天可完成一层,而混凝土结构平均每6天才能完成一层。结构施工周期的缩短,可使整个建筑   早投入使用,缩短贷款建设的还贷时间,从而减少借贷利息。例如,办公楼的投资回收期一般在三年左右,若采用钢结构比采用混凝土可以提前三个月投入使用,则近似地相当于采用钢结构比采用混凝土结构节省投资8%。
  (4)减小楼层高度
  高层建筑内部管道很多,采用钢结构,梁上可以开孔穿越管道。但是采用混凝土结构,因梁不宜开孔,管道一般需从梁下通过,从而占用的建筑空间。因此,在楼层净高相同的情况下,钢结构的楼层高度可小于混凝土结构的楼层高度。减小楼层高度,可相应减少外围护墙面积,并节约室内空调所需能源,减少建筑维护、使用费。另外,在建筑总高度确定的条件下,采用钢结构可比采用混凝土结构多建造几层,从而减少了单位建筑面积的成本。
  利用钢材的特点,设计可采用大开间布置,使建筑平面能够合理分隔,灵活方便,创造开放式住宅。同时适于建筑竖向的夹层、局部错层的改造,可提高空间的利用率。在相同建筑面积下的建筑空间利用率增加5%~8%,这一点对以建筑面积销售而言是有利的。而传统结构(砖混结构、硅结构)由于材料性质限制了空间布置的自由,以往开间一般常在3.2m、3.4m、3.6m,如果过大,就会造成板厚、梁高、柱大,出现肥梁胖柱现象,不但影响美观,而且自重增大,增加造价,购房者在二次装饰时,经常由于自行改变墙体位置,增加隐患。一些大型场馆建筑多采用钢结构。的北京奥运比赛馆“鸟巢”,其主体结构采用的即是巨型网状钢结构。
  (5)工程造价和综合经济效益
  由于钢结构建筑的自重较轻,基础负载也相应减少,因此降低了基础工程的施工难度及造价。单纯地考虑结构的造价问题,钢结构为混凝土结构造价的2倍左右。然而,钢结构建筑具有自重轻、、节约基础造价、增加建筑使用面积、施工、工期缩短、投资回报快、环境污染少及能好等优势,采用钢结构建筑甚至具有   的综合经济效益和社会效益,在房地产企业激烈竞争的,它是房地产企业综合   的集中体现。
  当然,钢结构建筑也存在不足的地方:一是钢结构施工对尺寸的误差敏感,尺寸的偏差会引起内力的变化;二是钢结构施工对天气敏感,温度偏差将引起构配件尺寸的变化,同时大风、雨、雪等对钢结构焊接也会产生影响;三是、防腐、保温引起的维护工作较多。
  钢材比混凝土贵是显然的,如仅考虑工程造价,上部钢结构约为混凝土结构的2倍,从而增加了上部结构的直接投资。钢结构的工程造价一般由三项费用组成,即主材料费、制作安装费以及材料费,三者的粗略比例关系如下:
  结构工程造价=主材料费(45%)+制作安装费(35%)+材料费(20%)
  钢结构和混凝土结构工程造价的差异,主要由于其制作安装费和材料费所占成本份额较大引起的。而制作安装费和材料费与结构总用钢量成正比关系,因此控制钢结构平米用钢量对降低工程造价起非常关键的作用。据统计,上部钢结构的工程造价一般为工程总造价的15%~20%,而工程总造价一般为工程总投资的50%~70%,相应的上部钢结构的工程造价一般为工程总投资的8%~15%,因此钢结构和混凝土结构间的价差约为工程总投资的5%~10%。但这一价差会因前述4条优点的补偿,从而提高了工程的综合经济效益。
  二、结构性能方面的优势
  ①大柱网、大开间。钢结构非常适合于大柱网建筑。在梁高相同的情况下,钢结构建筑的开间可比混凝土结构的开间大50%,当采用某些新型钢结构体系(如交错析架体系)甚至可比混凝土结构的开间大100%,从而增加了建筑布置的灵活性。
  ②能好。钢结构的延性比混凝土结构的延性好得多,从而钢结构的能比钢筋混凝土结构好。资料显示,1985年的墨西哥地震和1995年日本阪神地震,钢结构房屋的破坏率和破坏程度均远远低于钢筋混凝土结构房屋。
  ③自重轻。由于钢结构比混凝土结构重量轻,   易采用TMD、TLD等结构振动控制措施,减弱结构振动,从而提高结构的抗风、抗震能力。
  ④容易满足设计要求。钢结构由于在工厂加工制作,精度高,质量有,现场仅为拼装,与混凝土结构现场浇筑施工相比,   易符合结构设计要求。
  ⑤容易配合改扩建。在建造过程中,变   设计经常发生,采用钢结构则较易配合变   需要。建筑物在使用期,由于不同业主要求的变化,改扩建也时有发生,采用钢结构则较易配合改扩建。
  三、环保性能方面的优势|
  ①节水、节地。钢结构为干式施工,节约水资源,大力发展钢结构建筑对于我们这样一个水资源匾乏的来讲,意义重大。钢结构自重轻,有限的土地面积上可以获得   大的建筑面积,单位建筑面积耗费的土地面积较小,符合节约土地资源的原则。
  ②绿色建材。钢材是可循环再利用的建筑材料。也就是说,钢结构建筑拆除后,钢构件或可以直接利用,或经冶炼后再使用,对环境没有影响,因此,钢材也称为绿色建材。在北美,钢材的回收利用率可以达到68%,而混凝土结构建筑拆除后,混凝土不能再使用,只能当作废料处理而且影响环境。
  ③噪声污染小。钢结构建筑为工厂预制,现场拼接,工地噪声污染。而混凝土工程需要现场振捣,噪声污染大。
  四、钢结构建筑范例
  利用镀锌轻钢龙骨作为承重结构的冷弯薄壁型钢住宅,是一种新型住宅建筑体系,该体系结构自重轻,抗震、保温、隔热性能好,干作业施工,节水,及工期短、成本低等优点越来越被人们所认识。由于在墙体和楼盖的龙骨间可以填充大量保温材料,因而具有优异的节能性能。因此可以说,多层冷弯薄壁型钢住宅是能体现节能、节地、节水原则的住宅体系之一。研究和引进多层冷弯薄壁型钢住宅体系,是落实“发展循环经济、建设节约型社会”方针的一项具体措施。澳大利亚早己将采用G550高强钢建造的轻钢龙骨作为承重体系应用于住宅建造,并形成了相当规模的产业化住宅体系,在不降低结构性及度的前提下,可以节约钢材用量为30%。