高层钢结构可行性

1、. 萧山电力调度大楼采用钢构造方案可行性引文电荒、油价上涨、煤炭供给紧近年来能源危机正考验着中国经济开展，能源短缺问题已受到社会各界的普遍关注，引起政府的高度重视。节能降耗是破解这一难题的根本举措已经成为全社会的共识；建立节约型社会，实现经济社会可持续开展已经成为当前现代化建立的首要任务。在“十一五规划纲要中，节能降耗指标首次与经济增长目标被放置于同等重要位置。而要实现规划纲要的目标，一方面需要政府的政策支持与引导，另一方面更需要全体企业、民众等社会力量的推动。建筑节能是关系到国民经济开展、国家能源战略平安的大事。目前我国建筑使用中的直接能耗再加上建筑材料、设备、施工等方面间接能耗占到国家总的

2、能源消耗的40以上。对整个社会来讲，建筑节能意义尤为重大。推进节能性建筑，建筑一次性投入本钱有所增加，但建筑运营期间投入本钱比传统高能耗建筑要降低很多，同时可以减少能源投资，减少环境治理等社会性投资。节能性建筑的开展不仅给企业、个人带来了长期投资收益，还将产生巨大的社会经济效益。从国外建筑开展的进程看来，采用节能围护材料的钢构造建筑是一种理想的节能省地型建筑，是建筑产业的开展方向。萧山电力调度大楼地处萧山新区繁华地段，采用钢构造建筑形式，具有优良抗震性能，增加建筑有效使用面积、节能环保等优势。不仅可以树立行业新形象，响应国家节能环保政策，更可以为城市带来新亮点等方面综合经济社会效益。第一篇 钢

3、构造方案可行性目录一、高层钢构造建筑的国开展概况二、高层钢构造建筑的优点三、高层钢构造建筑的造价四、构造方案比照五、构造方案设计说明及图纸六、地区高层钢构造建筑实例高层钢构造建筑的国开展概况高层建筑的开展是一个国家经济繁荣的产物，20世纪60年代以前，我国建造的高层建筑数量很少，加之国钢材产量低、品质差，设计用钢量大，制作、施工技术复杂，缺乏配套建筑材料，防火性能差、造价高等因素，高层建筑绝大局部采用钢筋混凝土构造。80年代以后，特别是近十年来，情况发生了很大改变，在、等地相继兴建了一大批高层、超高层钢构造建筑。这些高楼的兴建，为高层钢构造建筑的设计、制作、施工积累了丰富经历，带动钢构造配套建

4、材及相关产业的快速开展，展现了高层钢构造建筑诸多优势与良好开展前景。中国高层钢构造建筑产业正迎来前所未有的开展机遇。中国钢铁产业的迅猛开展2003年中国钢材产量突破2亿吨，成为全球第一产钢大国，2004年我国钢材产量达2.99亿吨，2005年达3.71亿吨,而2006年预测的全年钢产量更到达3.84亿吨。我国已从过去钢材缺乏的历史，转而成为钢材供过于求的现状。对于建筑行业来说，摆在日程上的课题早已不是少用钢材，而是积极合理地扩大钢构造在建筑中的应用。政府在建筑钢构造产业的导向11956年，“节约用钢建筑工程部设计总局“1956年设计技术组织措施方案纲要“；21985年，“可以采用“国家建筑技术

5、政策纲要“；31987年，“限制使用国家方案委员会“在建筑构造设计中合理使用钢材的假设干规定“；41996年，“合理使用建立部“1996-2010年建筑技术政策“，提出大力应用高层钢构造、大跨度空间钢构造、轻型钢构造、房屋住宅钢构造、钢-砼组合构造等五种钢构造，并且我国已经从过去限制用钢进入鼓励用钢的时代；51998年，“推广使用建立部“关于建筑业进展推广应用10 项新技术的通知“；61999年，“重点开展“国家建筑钢构造产业十五方案和2015年开展规划纲要“(草案)，到“十五期末,建筑钢构造用钢材将占到全国钢材总产量的3%，2015年该比例到达6%；72003年，“2010年建筑钢构造用钢量

6、要到达钢产量的6%1500万吨以上“建立事业技术政策钢要“。82005年10月，“中共中央关于制定国民经济和社会开展第十一个五年规划的建议“提出，“把节约资源作为根本国策，开展循环经济，保护生态环境，“节约开展，清洁开展，实现可持续开展，“开展省能型建筑。节约资源、能源、保护生态环境也成为“鼓励用钢政策的根本出发点。以上国家产业政策导向的变化，深刻反映了中国建筑钢构造产业变革历程。目前，我国钢构造房屋建筑面积已从90年代300万平米/年开展到现在的2400万平米/年。新型建材的快速开展制约建筑钢构造开展的“三板体系楼板、外墙板、墙板配套建材“瓶颈已不复存在。楼板方面：自承式模板、闭口式压型钢模

7、板、预应力叠合板等；墙板方面：CCA板蒸压纤维水泥板、ALC轻质加气混凝土墙板、及、钢丝网水泥多孔轻质墙板、钢丝网水泥夹芯板、钢筋混凝土夹芯复合大板*与玻璃纤维增强多孔水泥板GRC板、玻璃纤维石膏空心板等。近年来这些新型材料随着产销量的快速增长，产品质量稳步提升、价格不断降低，性价比已经完全满足建筑钢构造推广的需要。国民经济可持续安康开展的需要我国资源相对贫乏，但城乡建立增长方式仍属粗放型，开展质量和效益不高；建筑建造和使用过程中资源消耗高，利用效率低，造成严重浪费。2004年中央经济工作会议提出了开展节能省地型住宅和公共建筑，促进城乡建立和国民经济的持续安康开展战略。2005年建立部下发了“

8、关于开展节能省地型住宅和公共建筑的指导意见“，文件提出了，到2010年，全国城镇新建建筑要实现节能50；对不可再生资源的总消耗比现在下降10的目标。钢构造建筑采用了工业化生产，提高生产效率、降低资源消耗的水平；钢构造本身可再生性，同时配套新型节能环保建筑材料，替代了粘土砖等落后产品，保护土地资源，降低建筑运行中的能耗，保障国民经济可持续开展。钢构造设计规不断完善通过大量学术研究、实验论证、工程实践积累，国钢构造工程相关设计、施工、验收的规、规程及行业标准不断制订、完善。困扰国设计人员多年，缺乏技术规指导的难题已经解决。这些规、规程制定和完善，必将推动国钢构造建筑设计水平的迅速提高。国家标准序号

9、标准号名称备注1 GB50017-2003 钢构造设计规2 GB50018-2002 冷弯薄壁型钢构造技术规3 GB50191-93 构筑物抗震设计规正修订4 GBJ135-90 高耸构造设计规正修订5 GB500046 工业建筑防腐蚀设计规6 GB8923-88 涂装前钢材外表锈蚀等级和涂装等级7 GB14907-2002 钢构造防火涂料通用技术条件8 GB50205-2001 钢构造工程施工质量验收规行业标准序号标准号名称备注1 JGJ138-2001 J130-2001 型钢混凝土组合构造技术规程2 JGJ7-1991 网架构造设计与施工规程正修订3 JGJ61-2003 J258-20

10、03 网壳构造技术规程4 JGJ99-1998 高层民用建筑钢构造技术规程正修订5 JGJ82-91 钢构造高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程正修订6 JGJ81-2002 J218-2002 建筑钢构造焊接技术规程7 DL/T5085-1999 钢混凝土组合构造设计规程8 JCJ01-89钢管混凝土构造设计与施工规程9 YB9238-92 钢混凝土组合楼盖构造设计与施工规程10 YB9082-1997 钢骨混凝土构造技术规程11 YBJ216-88 压型金属钢板设计施工规程正修订12 YB/T9256-96 钢构造、管道涂装技术规程13 YB9081-97 冶金建筑抗震设计规14 CECS

11、102:2002 门式刚架轻型房屋钢构造技术规程15 CECS77：96 钢构造加固技术规16 YB9257-96 钢构造检测评定及加固技术规17 CECS28：90 钢管混凝土构造设计与施工规程圆管18 YB9254-1995 钢构造制作安装施工规程19 CECS159：2004 矩形钢管混凝土构造技术规程20 CECS24:90 钢构造防火涂料应用技术规21 CECS158：2004 索膜构造技术规程22 CECS23:90 钢货架构造设计规23 CECS78:96 塔桅钢构造施工及验收规程24 CECS167:2004 拱形波纹钢屋盖构造技术规程25 JGJ85-92 预应力筋用锚具、夹

12、具和连接器应用技术规程26 CECS 多、高层建筑钢混凝土混合构造设计规程27 CECS 热轧H 型钢构件技术规程正在编制28 CECS 钢构造住宅建筑设计技术规程29 CECS 建筑拱形钢构造技术规程30 CECS 钢龙骨构造技术规程31 CECS 轻型房屋钢构造技术规程32 CECS 冷弯型钢受力蒙皮构造技术规程33 CECS 混凝土钢管叠合柱技术规程34 CECS 钢管构造技术规程35 CECS 预应力钢构造技术规程36 CECS 建筑用铸钢节点技术规程37 CECS 钢构造抗火设计规程地方标准序号标准号名称备注1 DB29-57-2003 J10297-2003 *市钢构造住宅设计规程

13、2 DBJ13-51-2003 J10279-2003 钢管混凝土构造技术规程省3 DBJ13-61-2004 J10429-2004 钢混凝土混合构造技术规程省4 DG/T08-008-2000 J10041-2000 建筑钢构造防火技术规程市5 DBJ08-68-97 轻型钢构造设计规程市6 DBJ01-616-2004 J10411-2004 建筑防火涂料板工程设计、施工与验收规程市7 DBJ08-32-92 高层钢构造建筑设计暂行规定市8 DBJ08-52-96 网架构造技术规程市9 DBJ08-97-2002 膜构造技术规市10 DB29-140-2005 J10566-2005 *

14、市空间网格构造技术规程构造设计分析软件广泛使用随着国构造分析软件不断进步完善和国外同类软件的引进，建筑构造分析的准确性与可靠性不断提高，完全可以满足了钢构造建筑设计的需要。同时这些软件功能的日益强大，不仅可进展设计阶段的有关分析，还能够满足大量的施工阶段验算工作需要，使得设计人员从繁重的人工计算中解脱出来，极提高了设计的可靠性和高效率，降低材料消耗水平，保证施工可靠顺利，并且大大缩短设计、施工准备时间。目前钢构造分析、设计、详图设计常用软件见下表。适用围软件名称主要功能开发商多高层构造PKPMSTS、SATWE、TAT、PMSAP、EPDA/PUSH简单易用、具有整体建模分析功能，可以进展弹塑

15、静、动力分析中国建筑科学研究院ETABS 集成化建筑模型能够处理各种构造形式，可以对复杂的高层建筑进展动力分析美国CSI空间异型/复杂构造SAP2000通用的构造分析与设计软件，对复杂建筑构造的三维非线性动力强大的分析能力美国CSIMIDAS/Gen通用的构造分析与设计软件，对复杂建筑构造强大的分析能力国MIDAS ITANSYS应用广泛的通用有限元构造分析软件美国ANSYSSTAAD通用构造分析引擎分析(线形、动力、非线性、热反响、缆索和时程分析等高级分析)美国REI门式刚架/网架3D3S门式刚架、塔桅构造、空间桁架、管构造、网架、网壳、幕墙索杆支承构造、建筑膜构造同济大学SSDD门式刚架建

16、模、分析、绘图美国REIMSTCAD网架、网壳构造设计大学详图设计*STEEL钢构造详图设计，可以完成各种复杂空间构造建模芬兰TEKLAStruCad钢构造详图设计，可以完成各种复杂空间构造建模英国AceCad钢构造设计水平不断提高目前国众多设计单位尝试在多高层建筑采用钢构造形式，以满足日益变化建筑造型及复杂的建筑功能需求。这些工程的实施又进一步推动设计水平提高，并造就一批熟练钢构造设计的专业技术人员。下表为2000年以来，地区高层钢构造工程杭萧钢构参与承建的设计概况。工程类型工程名称建筑面积层数高度米用钢量吨构造形式设计单位承建时间高层钢构造瑞丰国际商务大厦510952/2489.72950

17、钢框架混凝土核心筒构造市城建立计研究院2000.6广电中心419251/2082.102709钢框架混凝土核心筒构造市城建立计研究院2002.6海关办公大楼190001/2071钢框架市城建立计研究院2003.3节能环保综合大楼958002/2799.95400钢框架混凝土核心筒构造市城建立计研究院2004.3华瑞广场270002/2799.41400、大学建筑设计研究院2005.3武林门旅游客运中心524623/31127.553900、省建筑设计研究院2005.9广电中心390002/25113.12895钢框架支撑市建筑设计研究院2006.4嘉和中心1630003/3916010000钢

18、框架混凝土核心筒构造中国联合工程公司2006.4三门总商会工程670002/2999.2、市城建立计研究院2006.4钢构造防火技术进步钢构造建筑显著的弱点就是耐火性能差，因此必须采取有效的防火措施，以满足设计要求的耐火极限，这是确保钢构造建筑使用平安的先决条件。现有的防火保护措施从原理上分成以下两类：防火方法原理保护用材料适用围截流法喷涂法用喷涂机具将防火涂料直接喷涂到构件外表各种防火涂料任何钢构造包覆法用耐火材料将构件包覆起来防火板材、混凝土、砂浆、砖砌体钢柱、钢梁屏蔽法把钢构件整体包藏于耐火材料组成的墙体、吊顶防火板材钢屋盖喷淋设喷淋管网，在构件外表形成水幕水大空间疏导法充水冷却法通过蒸

19、发吸热或通过循环导走热量循环水钢柱以上几种方法，在国外实际工程中都有广泛应用，实践证明采用其中一种或几种结合使用，都可以满足对高层钢构造建筑耐火要求。杭萧钢构股份开发了钢构件现浇式防火保护方法。它是在纤维水泥板与钢构件之间的空腔泵入防火填充浆EPS混凝土、厚涂型防火涂料，以纤维水泥板和防火填充浆的耐火隔热作用来提高钢构件耐火极限；同时防火填充浆隔绝钢构件与空气接触,又可以防止防火涂料的碰撞脱落。这种集防火、防腐与装修与一体复合式防火保护方法方法成功解决了钢构造防火不易施工、耐火极限低、防腐可靠性、梁柱构件外露、本钱高等问题。高层钢构造建筑的优点施工工期短钢构造的施工特点是钢构件在工厂制作，然后

20、在现场安装。钢构件安装时，一般无需搭设大量的脚手架，同时采用钢楼承板作为混凝土楼板的永久性模板，无需另行支设模板，而且混凝土楼板的施工可与钢构件安装穿插进展。钢筋混凝土构造除钢筋可在场地外下料，大量的支撑、钢筋绑扎和混凝土浇筑工作都必须在现场进展。因此，钢构造的施工速度常可快于钢筋混凝土构造约20%-30%，相应的施工周期也缩短，能早日投入使用，使投资方在经济上提前获得回报。构造自重轻一般钢筋混凝土框-剪构造和框架-筒体构造的高层建筑，当外墙采用玻璃幕墙或铝合金幕墙板，墙采用轻质隔墙时，包括楼面活荷载在的上部建筑构造全部重力荷载约为15-17KN/ m2。其中梁、板、柱及剪力墙等构造的自重约为

21、10-12 KN/ m2。一样条件下采用钢构造时，全部重力荷载约为10-12 KN/m2，其中钢构造和混凝土楼板的构造自重约为5-6 KN/m2。由上述可知，两类构造的构造自重比例为2：1，全部重力荷载的比例约为1.5：1，这相当于75层高的钢构造高层建筑上部重力荷载，可等同于50层高的钢筋混凝土构造高层建筑。荷载值减小，相应的地震作用数值也大为减小，根底荷载大为减轻，根底技术处理的难度降低，根底工程造价将明显降低。实现大跨度由于钢材强度高，相比混凝土构造，同等条件下的钢构造高层建筑经济柱距要大，可以更好地满足建筑功能需要。对于现代有多功能需求的大楼来说，要求有大跨度的空间，必要时可能会抽掉局

22、部柱子，相对于混凝土构造，钢构造更容易实现。对一般底部要求较大空间的建筑如地下室为车库或底部带商铺，可以发挥钢构造适用跨度大的优势，经过合理设计后无需采用转换构造，从而降低建筑本钱。提高有效使用面积对于30-40层钢筋混凝土构造的高层建筑位于地震区时，其柱截面尺寸常取决于轴压比限值而达1.8m1.8m-2.0m2.0m，核心筒在底部的壁厚将达0.6-0.8m，以符合构造侧向刚度和层间位移的要求，这两项构造面积约为建筑楼层面积的7%。如采用钢构造，柱截面大为减小，核心筒采用钢柱及钢支撑时，包括它外侧的装修做法，其厚度仍比筒壁厚度薄很多，相应的构造面积一般约为建筑楼层面积的3%，比钢筋混凝土构造可

23、减少4%，对一座40层，10万平方的大楼来说，采用钢构造，其使用面积就相当于增加了两层，对投资方来说，将产生明显的经济效益。节约楼层净高一般来说，钢构造可使梁高降低，而且工艺管道也可从梁的腹板中穿过。如果每层节约层高100mm，对于一座限高120m的大楼来说，用钢构造至少比混凝土构造多建造一层。抗震性能优良相对于钢材来说，混凝土的抗拉和抗剪强度低，延性差，混凝土构件开裂后的承载力和变形能力将迅速降低。钢材根本上属各向同性的材料，抗压、抗拉和抗剪强度均很高，更重要是它具有良好的延性。在地震作用下，钢构造因有了良好的延性，不仅能减弱地震反响，而且属于较理想的弹塑性构造，具有抵抗强烈地震的变形能力，

24、因此高层钢构造建筑特别适用于地震区。质量容易控制钢构造建筑构件均在工厂实行工业化生产。其原材料、半成品、部件均有严格的质量检验和保障体系，因而构件质量容易控制，可靠性高。对环境污染小钢构造现场以干作业为主，能更好地防止粉尘和噪声对周围环境的污染。对施工场地要求低，适用于城市繁华地段建立。另外，钢构造建筑在撤除后，构件可以回炉重新加以利用。因而从此意义上说，钢构造是一种绿色建筑。降低运营期间费用由于钢构造住宅大量采用配套的新型节能环保建筑材料，因此能够节省使用时的暖气、空调等运营期间费用。实现复杂建筑造型为了增加新的卖点，吸引更多的消费者。越来越多的新颖建筑造型被采用，钢构造建筑可以实现混凝土构

25、造难以企及的构造形式，满足建筑需求。减少伸缩缝设置钢构造可以减少混凝土构造方案的伸缩缝设置，代之以楼板后浇带，减少了柱和根底数量，简化了建筑施工和建筑立面装饰。剩余残值高钢构造建筑的剩余残值率可以到达原有构造造价的1015，实际上也降低了钢构造工程造价。高层钢构造建筑的造价钢构造造价高于混凝土构造的原因一般情况下，构造局部假设不包括根底及地下室构造在，上部构造采用钢构造的造价要高于采用钢筋混凝土构造的造价。钢构造直接造价包含三局部，即钢材费用、制作和安装费用，以及防火涂料费用。钢构造上部构造直接造价高于钢筋混凝土原因主要在于防火涂料费用占了较大比例，以及钢板与钢筋价差，还有钢构造制作安装技术含

26、量较高，导致劳务费也较高。而防火涂料费用、钢板与钢筋价差费用、制作安装费用的都与构造用钢量相关，因此节省用钢量对降低工程造价是非常有效。这就是我们通常所说，钢构造造价高于混凝土构造的原因。因为这些比拟只是从上部构造的直接投资考虑，并未计入构造形式不同对整体投资的影响。如果考虑了根底局部造价、使用面积增加、提前租售、节约利息、及后期运营费用，即从钢构造建筑整体投资收益来看，高层钢构造工程总投资可以和高层混凝土构造工程总投资持平，甚至可以略低。钢构造造价在逐步降低首先，随着钢铁产业的开展，钢构造所用钢板与混凝土钢筋的价格差逐步减小。其次，钢材力学性能不断提高，构造体系的改良，计算理论的开展，钢构造

27、高楼的用钢量逐渐下降，日趋合理。再次，随着防火技术的开展，其性能有很大改良和提高，产量和应用围不断扩大，带来了价格上较大程度降低。随着施工技术的提高，施工效率大为增加，制作安装劳务本钱也有一定程度的降低。钢构造造价与工程总造价的比例关系全部构造造价除包括上部钢构造造价外，还包括影响较大的根底造价和地下室造价。根底造价与地基土条件有很大的关系，软土地基时的桩基费用相当高。对于一般性高层建筑，上部钢构造造价约为全部构造造价的6070。工程造价除包括全部构造造价外，还包括费用很高的建筑装修及电梯、机电设备等。粗略估计时，一般全部构造造价约为工程造价的20%30%,相应地上局部钢构造约为工程造价的15

28、20。而一般工程造价约为工程总投资包括动迁、购地及市政设施增容费用等的5070，相应地上部钢构造造价约为工程总投资的815。这样即使钢构造造价高出混凝土构造造价30，对总投资而言，差价也就在2.44.5。钢构造和混凝土构造造价组成在工程总投资比列如下表所示。所占比例所占比例所占比例钢构造混凝土构造工程总投资工程造价5070%构造造价20%30%上部构造造价6070%钢材费用40%钢筋混凝土56.5%制作安装30%脚手架12%防火涂料30%综合费用31.5%地下室造价1723%1520%根底造价1317%1520%建筑装修电梯机电水暖征地拆迁市政设施增容费. 四、构造方案比照工程概要萧山电力调度

29、大楼地处市萧山区，地下三层，地上二十四层，地下三层层高为：3.9m、5.4m、3.9m，裙楼5层，层高高为：5.4m、4.5m、3.8m，标准层层高3.8m；建筑构造总高度为95.7m，总建筑面积约为58300平方米。方案比照说明依据业主提供的建筑方案图；本概算只以构造局部费用作比照，不包括水、电、暖、通风、装饰工程等费用；构造形式比照钢构造方案：矩形钢管混凝土柱+钢梁+组合钢楼板+混凝土核心筒混凝土构造方案：混凝土柱+混凝土肋梁楼盖+混凝土核心筒主要经济指标比照钢构造方案：1上部构造工程量： 上部构造面积按58300平方米箱形柱 1229吨，H型梁 2015吨，核心筒混凝土5300立方米,楼

30、承板40410平方米概算造价：单方造价 776 元/平米合计造价 4526 万元2根底局部工程量： 底板面积按6789平方米根底及底板砼9100立方米，管桩546根桩型PC-*600(110)，单桩长度30米概算造价：单方造价 1963元/平米合计造价 1333 万元3上部构造+根底局部 合计 5859 万元混凝土构造方案：1上部构造工程量： 上部构造面积按58300平方米框架及核心筒混凝土8800立方米，肋形梁板楼盖12200立方米，钢构造45吨概算造价：单方造价 680元/平米合计造价 3963 万元2根底局部工程量： 底板面积按6789平方米打桩工程13200立方米，满堂根底及根底梁7700立方米概算造价：单方造价 3734元/平米合计造价 2535 万元3上部构造+根底局部 合计 6498万元通过以上比照可以看出：钢构造方案上部构造造价比混凝土方案高14，而根底局部造价比混凝土方案低47，则上部构造+根底局部合计钢构造方案要低9，同时钢构造在其它方面如施工进度、建筑使用面积更具优势