工程经济 Engineering economy
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某钢结构厂房结构比选与造价分析
梁博个人资料
徐云
(中交天津港湾工程设计院有限公司，天津  300461)
中图分类号：TU43    文献标识码：B    文章编号1007-6344（2018）03-0254-02
摘要：在我国市场经济的发展中，建筑业生产要素的价格已经逐渐市场化，参与工程建设的人员加强了对工程造价的管理，从而在保证工程质量的前提下，尽可能降低建筑工程造价。本文主要以长江航道重庆科研实验基地项目中河工模型大厅钢结构的建设
为例，对无预应力空间管桁架结构、体内张拉预应力钢绞线桁架结构、普通拱形管桁架结构三种结构进行技术和造价分析，从而选
择河工模型大厅钢结构的最优化建设方案。
关键词：建筑业；定额计价；钢结构
0引言
在建筑结构中，以钢材制作为主要形式的结构是主要类型。钢材具有较强的变形能力，较好的整体钢性、自重轻、强度高，比较适用于超重、超高和大跨度建筑物的建造。钢材的各向同性与材料的匀质性都比较好，是理想的弹性体，和一般工程力学基本假定最为符合。另外，钢材具有较好的韧性和材料塑性，能实现比较大的变形，能较好承受住动力荷载。钢材的建筑周期比较短，工业化程度比较高，能实现较高机械化的生产。
1工程总概况
长江航道重庆科研实验基地项目中河工模型大厅工程位于重庆市南岸茶园新区，总占地面积53348.09平方米。地块近似呈“L”型，地势高低起伏，高低落差近39m。南北向最长312.98m，东西向最长258.2m，本着利用地形，节约造价的原则，将基地分成3个标高，其中：检测实验中心9044.88平方米（包含多种设备用房、变电所、发电机房）、河工模型大厅17567.74平方米、道路10925.93平方米、地下消防水池、围墙、绿化以及室外配套水电等。项目概算编制依据是《重庆市建设工程计价定额》
以及交通部《内河航运建设工程概算预算编制规定》2014年。重庆市建设工程计价定额综合解释（2008年版）、重庆市建筑工程计价定额（2008年版）、重庆市装饰工程计价定额（2008年版）、重庆市安装工程计价定额（2008年版）、重庆市市政工程计价定额（2008年版）。
2河工模型大厅介绍
河工模型大厅为单层建筑，设有局部夹层[1]。本工程实验内容主要为模拟河道实验，生产火宅危险性分类为戊类，建筑物长200.6米，宽82.6米。建筑面积16569.56m2，建筑高度为19.25m，耐火等级为二级。整个建筑物为一个防火分区，设六个安全出口，相临安全出口最近边缘水平距离大于5m，满足《建筑设计防火规范》第3.7.1条。每个观测室的建筑面积不大于400m2，且同一时间的作业人数不超过30人，满足《建筑设计防火规范》第3.7.2条的规定。厂房外门净宽不小于1.2m，疏散楼梯、走道和门的净宽满足《建筑设计防火规范》第3.7.5条最小净宽度的规定。疏散距离满足《建筑设计防火规范》第3.7.4条之的规定[2]。通过以下几个方面开展比选分析：
2.1屋盖结构选型
目前，对于本项目屋盖结构选型可采用的结构形式有管桁架结构、张拉索桁架（梁）结构、网架结构等。
在大跨度结构内，网架结构是常用结构类型，由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。其优点主要是：空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能及整体性好等。可用作体育馆、影剧院、展览厅、候车厅、体育场看台雨篷、飞机库、双向大柱距车间等建筑的屋盖。其缺点是：汇交于节点上的杆件数量较多，节点的耗钢量较大，制作安装较平面结构复杂，施工费用高[3]。本工程跨度为80m，结构受力特点是沿跨度方向受力较大，沿建筑长度方向受力较小，这使得沿建筑长度方向杆件的材料利用不够充分，且多层网架中部增加了弦杆层，结构的节点和杆件数量增多，中间层的节点所连接杆件多，构造较复杂，对于80m 跨度的屋盖来说，其经济指标不太理想，且其杆件数量众多，施工周期长，室内的视觉效果差。本次不予采用。
对上部结构形式重点选取无预应力空间管桁架结构、张拉索桁架（梁）结构以及拱形管桁架结构进行方案对比：
方案1：体内张拉预应力钢绞线桁架结构
如何做糟鱼张弦桁架结构是一种由刚性上弦杆件、柔性拉索、中间连以刚性撑杆形成的混合结构体系，也是一种用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件形成的自平衡体系。柔性索与刚桁架的有效结合使得结构各部分充分发挥了各自的优点，各构件中的内力分布均匀合理，传递给下部结构的推力最小，最终显著提高了结构的承载力、稳定性和刚度，并节省了材料的用量。
本工程结构跨度为80m，结构断面方案与方案2相同，仅在下弦杆内增加设置预应力钢索。
经过初步计算，主桁架上弦杆采用Φ426x12，中弦杆采用Φ325x16，下弦杆采用Φ480x16，下弦杆内设置拉索，拉索采用37根无粘结预应力钢绞线，规格为15.2。主结构用钢量约为71kg/m2。桁架的结构高度约为6.0m。
方案2：无预应力空间管桁架结构挂壁式马桶
相比网架结构，管桁架结构省去下弦纵向杆件和网架的球节点，在构筑圆拱和任意曲线形状方面比网架结构更有优势，其各向稳定性相同，节省材料用量。相较于传统的开口截面（H型钢或I字钢）钢桁架，管桁架结构截面材料绕中和轴较均匀分布，使截面同时具有良好的抗压和抗弯扭承载能力及较大刚度，不用节点板，构造简单，结构外形美观，便于造型，有一定装饰效果，结构整体性能好，扭转刚度大，制作、安装、翻身、起吊都比较容易。
本工程结构跨度为80m，柱间距按20m考虑。上弦做成拱形的三角形管桁架，下弦杆为水平杆。下弦水平杆的设置，有效减小了水平推力。
经过初步计算，主桁架上弦杆采用Φ426x12，中弦杆采用Φ325x12，下弦杆采用Φ530x16。主结构用钢量约为81kg/m2。桁架的结构高度约为6.59m。
方案3：普通拱形管桁架结构
拱形管桁架结构是现代大跨度公建中普遍采用的结构类型，其特点是：建筑表现力好，结构形式美观，杆件少，节点形式简单流畅，结构的刚度好，抗压和抗拉性能好。
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本工程结构跨度为80m，柱距按20m进行设计，采用拱形空间管桁架结构。
经过初步计算，主桁架上弦杆采用Φ325x12，中弦杆采用Φ159x6，下弦杆采用Φ325x12。主结构用钢量约为82kg/m2。管桁架的结构高度约为6.8m。
上述三种结构方案的主要计算结果对比如表一所示：
表1屋盖结构方案主要计算结果对比表
截面尺寸及规格 支撑柱底反力，kN
方案李钰是怎么死的
上弦杆中弦杆下弦杆 拉索
主结构
用钢量
Kg/m2
最大压力
最大水平
推力
最大弯
矩
方案1Φ426x12Φ325x12Φ530x16 无 81 28074744958方案2Φ426x12Φ325x16Φ480x16 有 71 27213373515方案3Φ325x12Φ159x6Φ325x12 无 82 29885575820 2.2屋盖支撑结构比选
大跨屋盖的下部支撑体系对于保证整个结构的安全可靠尤为关键，本次采用以下三种支撑柱进行比选：
我国面积最大的湖泊是哪个湖方案1：钢管混凝土柱