通過對(duì)不同樓層采用不同的建筑材料的高層建筑的實(shí)例比較分析,以及我國的多位專家作過的分析,其中冶金工業(yè)部建筑研究院的總工程師柴昶教授在設(shè)計(jì)中國工商銀行總部大樓(高層鋼結(jié)構(gòu)體系)、同濟(jì)大學(xué)副校長李國強(qiáng)教授在設(shè)計(jì)上海的多幢高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的實(shí)踐基礎(chǔ)上都對(duì)高層鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比。得出如下的結(jié)論:
所有的高層建筑結(jié)構(gòu)總造價(jià)(包括地基基礎(chǔ)處理費(fèi)用、地下室和上部結(jié)構(gòu))鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)要高;但由于使用材料強(qiáng)度高的鋼結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面小,從而占用的建筑面積就少,相應(yīng)的要帶來因使用面積增加而增加的經(jīng)濟(jì)收益;另外,采用不同的結(jié)構(gòu)材料,對(duì)基礎(chǔ)的工程量和工期以及上部結(jié)構(gòu)的施工工期有一定的影響,鋼結(jié)構(gòu)施工工期明顯縮短,這樣就使建筑物提早投入使用,縮短還貸時(shí)間,從而減少借貸利息,并且能提早出租增加租金收入。對(duì)后兩項(xiàng),層數(shù)越高鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)越明顯。
對(duì)20層以下的高層建筑,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)比采用鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要高,純鋼結(jié)構(gòu)綜合經(jīng)濟(jì)效益很低;20層-25層,采用鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益略高于采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益; 25-30層,采用鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益高于采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益;當(dāng)建筑物在30層以上時(shí),采用鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益要顯著高于采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。見下表:
建筑物層數(shù) | 20層以下 | 20-25層 | 25-30層 | 30層以上 | |
結(jié)構(gòu)總造價(jià) | 鋼 | 高 | 高 | 高 | 高 |
混 | 低 | 低 | 低 | 低 | |
可節(jié)約結(jié)構(gòu)占用面積(%) | 鋼 | 2%左右 | 2-3 | 2-5 | 4-6 |
混 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
每層相對(duì)施工工期差(天) | 鋼 | 1.5-3 | 1.5-3 | 1.5-3 | 1.5-3 |
混 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
綜合經(jīng)濟(jì)效益 | 鋼<混 | 鋼≥混 | 鋼>混 | 鋼>混 |
?。ㄗⅲ夯欤硎句摻罨炷两Y(jié)構(gòu);鋼-表示鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu))
另外,鋼結(jié)構(gòu)還具有它特有的優(yōu)點(diǎn):
1、質(zhì)量方面,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工程容易偷工減料,工程質(zhì)量難以保證,相對(duì)而言鋼—混凝土混合結(jié)構(gòu)的工程因大部分構(gòu)件均在工廠制作而成,質(zhì)量能得以保證。
2、鋼結(jié)構(gòu)以其良好的抗震性能和靈活的開間布置得到了眾多的結(jié)構(gòu)工程師的青睞,特別是地震區(qū)的高層建筑,鋼結(jié)構(gòu)方案已漸成為結(jié)構(gòu)工程師的首選;
3、鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)自重輕、節(jié)省地基基礎(chǔ)的造價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)化制作安裝、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)得到了投資商的重視,快速準(zhǔn)確地占領(lǐng)商機(jī),極快的投資回報(bào),穩(wěn)定的投資收益使得鋼結(jié)構(gòu)往往成為致勝的關(guān)鍵;
4、能很大限度地利用建筑空間、大量腳手架和模板的節(jié)約、良好的工地形象使得鋼結(jié)構(gòu)成為奪取魯班獎(jiǎng)的很為有利的籌碼,同時(shí)也使得鋼結(jié)構(gòu)住宅及商務(wù)建筑逐漸成為房地產(chǎn)開發(fā)商的熱門選擇之一;
5、鋼結(jié)構(gòu)節(jié)能且綠色環(huán)保的建筑理念,使其得到了政府的大力支持和推動(dòng);
6、與鋼筋混凝土建筑物相比,鋼結(jié)構(gòu)建筑能節(jié)約出大約2%~6%的使用面積,其結(jié)構(gòu)自重約為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的一半,其施工周期約為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三分之一至二分之一,對(duì)一般的建筑物,其結(jié)構(gòu)造價(jià)每平方米增加不超過200元,但其綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯高于鋼筋混凝土建筑;
7、在主體結(jié)構(gòu)造價(jià)中,地基基礎(chǔ)造價(jià)占1/3弱,門窗和墻板樓板造價(jià)占1/3弱,上部鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)造價(jià)只占1/3強(qiáng);在所有投資中,主體結(jié)構(gòu)造價(jià)約占30%,上部鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)造價(jià)只占7~10%。因此,結(jié)構(gòu)上的差價(jià)對(duì)整幢建筑物的總投資來說,影響是非常小的。采用鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的差異只占總投資的3%以下;
8、一般情況下,高層鋼筋混凝土建筑物的自重在1.5~2.0噸/平方米左右,高層鋼結(jié)構(gòu)建筑物的自重在0.5~1.0噸/平方米左右,這樣可減少運(yùn)輸和吊裝費(fèi)用及基礎(chǔ)造價(jià)30%左右。在高烈度地震區(qū),若自重減輕一半,相當(dāng)于降低抗震設(shè)防烈度一度;以8度抗震設(shè)防烈度為例,中等高度建筑采用鋼結(jié)構(gòu),自重減輕約1/3,地震作用可減少30~40%,地基上單位面積的負(fù)荷面積也可減少30%以上。
可以預(yù)計(jì),隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)整體技術(shù)水平的提高,高層建筑采用鋼結(jié)構(gòu)的綜合經(jīng)濟(jì)效益將越顯著。若同時(shí)考慮鋼結(jié)構(gòu)在施工上的其它優(yōu)勢(shì),如天氣對(duì)工期影響較小、品質(zhì)及精確度較高、對(duì)周圍環(huán)境影響較輕等優(yōu)點(diǎn),以及結(jié)構(gòu)性能上的優(yōu)越性,則鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑領(lǐng)域必將得到更廣泛的應(yīng)用并發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。