钢结构的优越性及综合经济效益
无论是结构性能、使用功能及经济效益上,钢结构都有一定优越性。
钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说比较高,钢结构构件结构断面小、自重轻。一般情况下,高层钢筋混凝土建筑物的自重在1.5~2.0t/m2左右,高层建筑钢结构自重大都在1.0t/m2以下,甚至有的办公室只有0.5~0.6t/m2。结构自重轻,可以减少运输和吊装费用,基础的负载也相应减少,可以降低基础造价,特别是在地质条件较差地区,例如上海、天津等地区,其优点就更为突出。
在高烈度地震区,有设防要求的高层建筑,若自重减轻一半,相当于降低抗震设防烈度一度。以北京8°抗震设防烈度为例,中等高度建筑采用钢结构,结构自重减轻约1/3,地震作用可减少30~40%,地基上单位面积的负荷面积也可减少25%以上。
根据国外的资料,超高层建筑的技术经济指标见下表:
钢结构 钢混结构 钢筋混凝土结构
自重 1 1.22 1.72
结构面积 0.28 0.37 1
施工期 1 1.33 1.6
耗钢量 1.45 1.23 1
钢结构具有良好的延性,抗震性能好,尤其是在高烈度地震区,使用钢结构就更为有利。钢筋混凝土结构延性的保证在于结构的应力不太高,而钢结构的延性在于使部分构件进入塑性。
结构占有面积(或称为结构平面密度)较小,实际上是增加了使用面积。高层建筑钢结构的结构占有面积只是同类钢筋混凝土结构面积的28%。采用钢结构可以增加使用面积4%左右,这实际上是增加建筑物的使用价值,增加经济效益。例如北京的长富宫中心(26层纯框架体系,采用钢结构),钢柱的断面仅为450×450mm,层数和柱网与其类似的钢筋混凝土结构,柱断面约在900×900mm左右。如果按照增加使用面积4%来计算,对于一个5万平米的建筑来说,等于增加了2000m2左右的使用面积,其价值是相当可观的。
施工速度快。采用钢结构可为施工提供较大的空间和较为宽敞的施工作业面。钢结构工程的柱子一般取3~4层为一个施工段,在现场一次吊装。而且柱子的吊装、钢框架的安装、钢筋混凝土核心筒的浇筑、组合楼盖的施工等,可以实施平行立体交叉作业。有时在上部安装柱、框架的同时,下部可以进行内部装饰、装修工程。因此,在保证技术、供应、管理等方面的条件下,可以提前投入使用。国内部分高层建筑钢结构工程施工工期见附表。可见与钢筋混凝土结构相比,30~50层的钢结构工程可以缩短施工工期8~12个月左右。随着高层建筑钢结构的发展、应用、经验的积累,施工速度还可以加快。
我国几幢高层建筑 施工工期比较:
工程名称 上海瑞金大厦 北京香格里拉饭店 上海静安-希尔顿酒店 北京长富宫中心 北京国际饭店 北京国际大厦
层数(地上/地下) 29/1 26/2 43/1 25/3 27/3 29/3
总建筑面积(m2) 36167 56710 52000 50516 97000 47700
结构形式 S SRC S S RC RC
施工周期(月) 20 24 30 30 43 36
(注:S-钢结构,SRC-钢骨混凝土结构,RC-钢筋混凝土结构)
钢结构的质量容易保证。钢结构构件一般都在工厂里制造、加工,精度高。在工地只安装就位,用工省,现场比较文明。减少了沙、石、水泥堆放场地,还减少了模板储运、现场构件预制及钢筋混凝土结构现浇时的湿作业,在闹市区或密集的居民区内,具有很大的优点。
钢结构建筑在使用过程中易于改造,如加固、接高、扩大楼面等内部分割,变动比较容易、灵活。一些发达国家认为:钢结构建筑是环保型建筑,可以重复利用,减少矿产资源的开采。
钢结构可以做成大跨度、大空间。开敞式的大平面办公室60年代后得到较大的发展,有的国家称之为"园林化办公室"。这种办公室要求较大尺寸的柱网布置,并且柱子断面越小越合适。采用12~15m的柱网已经很普遍。钢结构正适合于这种要求,因它可形成较宽敞的无柱空间,便于内部灵活布置。
当然,为了形成开敞空间,采取桁架梁、格构梁、吊挂结构等都是常用的有效方法。
管线布置方便。在钢结构的结构空间中,有许多孔洞与空腔,而且钢梁的腹板也允许穿越小于一定直径的管线,这样使管线的布置较为方便,也增加了建筑净高,而且管线的更换、修理都较方便。
尽管高层建筑钢结构具有上述的优越性,但是,也有一定的缺点。关于钢结构造价较高的问题,需全面、正确地用综合效益来分析。钢结构的防火性能比较差,必须做防火及防锈处理,增加了造价。高层建筑钢结构的造价构成见下表:
项目 理论最佳构成(%) 实际平均构成(%)
防 火 16 30
防 锈 12 10
运输和安装 8 7
制造费用 28 23
钢材价值 32 27
设计费用 4 3
钢结构的造价与许多因素有关,如钢铁的生产量、加工水平、钢材品种、规格、设计技术水平、计算造价的方法等,所以要具体分析。
基本建设投资=建筑工程费+设备购置安装费+动迁费+土地购置费+其它
土建工程费=上部结构费+装饰装修费+基础(地下部分)
从表中可以看出上部结构仅占土建造价的30%左右,占总投资的7~10%。据分析,采用钢结构和混凝土结构的差异只占总投资4%以下,而且目前各种杂费所占比例越来越大,例如征地费、动迁费,越繁华的地段越高;而装饰装修费和设备费在某些工程中经常超过结构费用。随着技术的发展,轻质材料的应用,设计方法的改进,钢结构的造价也会降低,比钢筋混凝土造价高的问题,也就不明显了。
相关最新论题:
1.粘土陶粒混凝土空心砌块墙体施工工法
[
工程建筑
]
摘
要:作为软质墙体材料之一的陶粒砌块,以其质轻、隔音效果好而大量应用于多层和高层建筑框架结构填充墙体中,既减轻了结构荷载,又相对增加了使用空间,使房间更为灵活...
2.重庆大剧院舞台桁架高空滑移安装施工技术探讨
[
工程建筑
]
&n...
3.2×600MW超超临界机组汽轮发电机预埋螺栓与锚固板施工技术
[
电子机械
]
摘
要:在大唐华银某电厂汽轮发电机的施工中,为螺栓和锚固板的定位和加固设计了可调样板钢架和支承架,并在施工过程中施行,从而确保了汽轮发电机的施工质量。
关键...
4.隧道下穿既有铁路管幕施工技术
[
工程建筑
]
摘
要:110m长的管幕下穿铁路施工在国内尚属首次,如何控制长管幕施工精度及控制地表沉降是施工中的两个关键性技术难题,结合厦门市高崎互通连接线下穿鹰厦铁路隧道长...
5.公路桥梁钢箱梁顶推施工技术探讨
[
工程建筑
]
摘
要:本文结合工程实例,分析介绍了公路桥梁钢箱梁顶推技术方案,从顶推施工临时设施、梁段顶推、施工监测三方面对顶推施工技术及质量控制措施进行了详细阐述。
关...
6.高层建筑基坑支护工程结构设计与施工
[
工程建筑
]
摘
要:本文结合工程实例和工程地质情况,详细介绍了建筑基坑工程支护施工方案的比选和基坑支护工程设计,并在施工技术方案分析的基础上,对其SMW工法连续墙及整个基坑...
7.沙漠公路风积沙施工质量控制
[
工程建筑
]
摘
要:本文根据沙漠公路所处的地理环境,本着就地取材,降低工程造价的原则,提出了沙漠公路利用风积沙修筑路基的施工质量控制方法,为沙漠公路的修筑提供了质量检测的依...
8.大型建设集团应用施工总承包管理模式的探索
[
管理其它相关
]
摘要:文章在介绍大型项目上所采用的国际通行的MC模式及其对MC单位的要求基础上,对我国大型建设集团应用MC模式时需要进一步完善的内容进行了分析。
关键词...
9.路桥工程施工项目成本控制措施分析探讨
[
工程建筑
]摘要:本文结合笔者多年建筑项目工程造价控制与管理实践经验,详细分析探讨了建筑工程项目成本控制的内容、特点及主要控制措施,并进行了具体总结。
关键词:建筑工程...
10.高层建筑高空反弧悬挑结构施工技术探讨
[
工程建筑
]
摘要:本文结合工程实例,介绍分析了高层建筑高空及弧悬挑结构施工技术难点,对其模板支撑体系的造型及结构计算进行了详细阐述,并从模板设计安装混凝土浇捣等方面进行了深...
仅供参考,请自借鉴
希望对您有帮助
补充:
房建方面可以就建设成本等等探讨,相对材料也较好找。
土木工程概论论文
对土木工程的发展起关键作用的,首先是作为工程物质基础的土木建筑材料,其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时,土木工程就 会有飞跃式的发展。
人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。中国在公元前十一世纪 的西周初期制造出瓦。最早的砖出现在公元前五世纪至公元前三世纪战国时的墓室中。砖和瓦具有比土更优越的力学性能,可以就地取材,而又易于加工制作。
砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至18~19世纪,在长达两千多年时间里,砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,为人类文明作出了伟大的贡献,甚至在目前还被广泛采用。
钢材的大量应用是土木工程的第二次飞跃。 十七世纪70年代开始使用生铁、十九世纪初开始使用熟铁建造桥梁和房屋,这是钢结构出现的前奏。
从十九世纪中叶开始,冶金业冶炼并轧制出抗拉和抗压强度都很高、延性好、质量均匀的建筑钢材,随后又生产出高强度钢丝、钢索 。于是适应发展需要的钢结构得到蓬勃发展。除应用原有的粱、拱结构外,新兴的桁架、框架、网架结构、悬索结构逐渐推广,出现了结构形式百花争艳的局面。
建筑物跨径从砖结构、石结构、木结构的几米、几十米发展到钢结构的百米、几百米,直到现代的千米以上。于是在大江、海峡上架起大桥,在地面上建造起摩天大楼和高耸铁塔,甚至在地面下铺设铁路,创造出前所未有的奇迹。
为适应钢结构工程发展的需要,在牛顿力学的基础上,材料力学、结构力学、工程结构设计理论等就应运而生。施工机械、施工技术和施工组织设计的理论也随之发展,土木工程从经验上升成为科学,在工程实践和基础理论方面都面貌一新,从而促成了土木工程更迅速的发展。
十九世纪20年代,波特兰水泥制成后,混凝土问世了。混凝土骨料可以就地取材,混凝土构件易于成型,但混凝土的抗拉强度很小,用途受到限制。 十九世纪中叶以后,钢铁产量激增,随之出现了钢筋混凝土这种新型的复合建筑材料,其中钢筋承担拉力,混凝土承担压力,发挥了各自的优点。 二十世纪初以来,钢筋混凝土广泛应用于土木工程的各个领域。
从三十年代开始,出现了预应力混凝土。预应力混凝土结构的抗裂性能、刚度和承载能力,大大高于钢筋混凝土结构,因而用途更为广阔。土木工程进入了钢筋混凝土和预应力混凝土占统治地位的历史时期。混凝土的出现给建筑物带来了新的经济、美观的工程结构形式,使土木工程产生了新的施工技术和工程结构设计理论。这是土木工程的又一次飞跃发展。
土木工程的特点
建造一项工程设施一般要经过勘察、设计和施工三个阶段,需要运用工程地质勘察、水文地质勘察、工程测量、土力学、工程力学、工程设计、建筑材料、建筑设备、工程机械、建筑经济等学科和施工技术、施工组织等领域的知识 ,以及电子计算机和力学测试等技术。因而土木工程是一门范围广阔的综合性学科。随着科学技术的进步和工程实践的发展,土木工程这个学科也已发展成为内涵广泛、门类众多、结构复杂的综合体系。
土木工程是伴随着人类社会的发展而发展起来的。它所建造的工程设施反映出各个历史时期社会经济、文化、科学、技术发展的面貌,因而土木工程也就成为社会历史发展的见证之一。
远古时代,人们就开始修筑简陋的房舍、道路、桥梁和沟澶,以满足简单的生活和生产需要。后来,人们为了适应战争、生产和生活以及宗教传播的需要,兴建了城池、运河、宫殿、寺庙以及其他各种建筑物。
许多著名的工程设施显示出人类在这个历史时期的创造力。例如,中国的长城、都江堰、大运河、赵州桥、应县木塔,埃及的金字塔,希腊的巴台农神庙,罗马的给水工程、科洛西姆圆形竞技场(罗马大斗兽场),以及其他许多著名的教堂、宫殿等。
产业革命以后,特别是到了20世纪,一方面社会向土木工程提出了新的需求;另一方面,社会各个领域为土木工程的前进创造了良好的条件。因而这个时期的土木工程得到突飞猛进的发展。在世界各地出现了现代化规模宏大的工业厂房、摩天大厦,核电站、高速公路和铁路、大跨桥梁、大直径运输管道长隧道、大运河、大堤坝、大飞机场、大海港以及海洋工程等等。现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境,成为人类社会现代文明的重要组成部分。
土木工程是具有很强的实践性的学科。在早期,土木工程是通过工程实践,总结成功的经验,尤其是吸取失败的教训发展起来的。从17世纪开始,以伽利略和牛顿为先导的近代力学同土木工程实践结合起来,逐渐形成材料力学、结构力学、流体力学、岩体力学,作为土木工程的基础理论的学科。这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。
在土木工程的发展过程中,工程实践经验常先行于理论,工程事故常显示出未能预见的新因素,触发新理论的研究和发展。至今不少工程问题的处理,在很大程度上仍然依靠实践经验。
土木工程技术的发展之所以主要凭借工程实践而不是凭借科学试验和理论研究,有两个原因:一是有些客观情况过于复杂,难以如实地进行室内实验或现场测试和理论分析。例如,地基基础、隧道及地下工程的受力和变形的状态及其随时间的变化,至今还需要参考工程经验进行分析判断。二是只有进行新的工程实践,才能揭示新的问题。例如,建造了高层建筑、高耸塔桅和大跨桥梁等,工程的抗风和抗震问题突出了,才能发展出这方面的新理论和技术。
在土木工程的长期实践中,人们不仅对房屋建筑艺术给予很大注意,取得了卓越的成就;而且对其他工程设施,也通过选用不同的建筑材料,例如采用石料、钢材和钢筋混凝土,配合自然环境建造了许多在艺术上十分优美、功能上又十分良好的工程。古代中国的万里长城,现代世界上的许多电视塔和斜张桥,都是这方面的例子。
建筑力学是建筑工程类专业的一门重要技术基础课。它不仅为后续课程作准备,而且为学生今后从事工程技术工作打好基础。 同时建筑力学是为建筑学专业的学生开设的一门理论性、实践性较强的技术基础课,旨在培养学生应用力学的基本原理,分析和研究建筑结构和构件在各种条件下的强度、刚度、稳定性等方面问题的能力。通过本课程的学习,要求学生掌握平面结构体系的平衡条件及分析方法。掌握平面结构的几何组成规律,掌握平面静定结构的内力分析和位移计算,掌握平面超静定结构体系在各种条件下的受力分析方法和相应的近似分析方法,为后续的专业课程奠定必要的基础。 《建筑力学》是广播电视大学建筑施工与管理专业学生必修的技术基础课。它以高等数学、物理学为基础,通过本课程的学习,培养学生具有初步对建筑工程问题的简化能力,一定的力学分析与计算能力,是学习有关后继课程和从事专业技术工作的基础。 通过学习本课程,使学生了解结构的基础知识;熟练掌握静力学的基本知识;掌握静定结构的内力和位移计算;掌握基本杆件的强度、刚度、稳定性计算;基本掌握简单超静定结构的内力的计算;通过观察,了解力学实验的基本过程。 本课程由学习内容、模拟实验、要点提示、原理应用和复习总结等主要栏目组成,系统屏幕清新明快,内容科学严谨,教学功能齐全完整,表现手段像综合型、立体型发展,媒体应用适宜。主要特点:学科内容的科学性、完整性、针对性、先进性、交互性和实践性。本课程可作为电视大学建筑施工与管理专业学生在网络环境下自主、完整、系统学习建筑力学的网络课程,也可供建筑类相近专业学生选用,课件中大量的多媒体素材还可以供教师直接用于课堂教学。
建筑力学介绍了的研究对象与基本任务;重点讨论建筑结构的计算简图、变形体的基本假设和杆系结构分类和荷栽分类,以及杆件体系的几何组成分析。杆件体系的几何组成分析是建筑力学重点和难点。 人们在生产和生活中,需要建造各种各样的建筑物或构筑物。这些建筑物或构筑物既要满足使用功能的需要,同时也要满足安全与经济上的需要。因此,在对建筑物和构筑物进行结构设计时,必须把力学的分析与计算放在十分重要的地位。建筑力学就是研究建筑物和构筑物设计中有关力学分析与计算问题的一门课程。 建筑力学的研究对象。在土木工程中,由建筑材料按照一定的方式构成,并能承受荷载作用的物体或体系称为工程结构(简称结构)。结构在建筑物中起着承受和传递荷载的骨架作用,如单层工业厂房的基础、柱、屋架(梁)通过相互联结而构成厂房的骨架,又如民用建筑中的框架,公路与铁路工程中的桥梁以及挡土墙、水坝等,也是结构的实际例子。结构一般是由多个构件联结而成,如桁架、框架等。最简单的结构则是单个构件,如单跨梁、独立柱等。 按照几何观点,结构可以分为杆件结构、薄壁结构和实体结构三种类型。杆件的几何特征为长度远大于截面的宽度和高度。由若干杆件组成的结构即为杆件结构,薄壁结构是指其厚度远小于其他两个尺度的结构。但本书只以杆件及杆系结构为研究对象。 在工程实际中,杆可能受到各种各样的外力作用,因此杆的变形也是多种多样的。但是这些变形总不外乎是以下四种基本变形中的一种,或者是它们中几种的组合。 总之,建筑力学是的一门重要技术基础课,它不仅为后续课程作准备,而且为学生今后从事实际工程技术工作打好基础。