高层钢结构住宅的经济性分析

0 前 言钢结构住宅体系具有诸多的优势，如自重轻、抗震性能好、结构构件截面小、有效使用面积大、可实现大开间柱网等，具有很强的适用性以满足用户灵活分隔的要求，同时可极大地缩短施工周期和减少现场湿作业。此外，由于节能环保的可持续发展需求，我国钢产量的大幅增长及相关技术规范的不断完善，钢结构住宅必将成为我国住宅业的发展方向。作为一种新型的住宅建筑形式，钢结构住宅的经济性倍受关注，并成为影响其推广应用的关键因素之一。作为复杂的系统工程，对于钢结构住宅的经济性分析，除考虑造价以外，还应从建筑有效使用面积、结构抗震及地基处理、建筑布置灵活性、施工工期及施工对周围环境影响等综合因素作全面、系统的分析，应以其综合经济效益为依据。本文通过 15 层与 23 层的高层钢结构住宅工程实例，分析了高层钢结构住宅的经济性。1 小高层钢结构住宅的经济分析选择了某 2 幢 15 层、分别采用钢结构和钢筋混凝土结构两种结构体系的住宅的为研究对象，分析钢结构住宅在结构性能、结构占用面积、造价、工期以及综合经济效益等方面所具有的优势。该工程主体结构地上 15 层为住宅，地下 1 层为设备用房，建筑面积 9986m2。钢结构住宅的含钢量一般为 85kg/m2，同类钢筋混凝土结构建筑平均含钢量一般为 79 kg/m2，钢结构建筑用钢量约增加9.7%，增加造价 5%。表 1 为综合考虑了基础造价、围护结构造价及其它维护费用后两种结构体系的主要经济指标分析。表 1 所示，钢结构住宅的平均造价比钢筋混凝土结构高约 8.8%，这与武汉赛博园一期工程技术经济指标的10.96%基本相当，该项工程的经济指标同样综合考虑了基础造价。钢结构住宅维护结构的造价是导致这种差异的根本原因。表 1 中的钢结构及钢筋混凝土结构平均造价与 10- 11 层小高层相应结构的 1149.12 元 /m2 及 1120 元 /m2 基本相当。表 2 为两种结构体系中结构占有效面积比较。由表 2 可见，由于钢材的强度高，钢构件的承载截面积小，因此，钢结构体系结构构件占有效面积的比例仅为 5.86%，相比钢筋混凝土结构降低了 3.29%，即有效利用面积增加了 3.29%，这与 10- 11 层小高层相应结构的面积增加数值 4.01%基本相当。南宁湖滨大厦示范高层钢结构住宅的使用面积分析也表明钢结构住宅体系将大幅提高用户的使用面积。2 高层钢结构住宅的经济分析为利于分析高层钢结构住宅的经济性，选择了一幢 23 层的采用钢结构和一幢 20 层的钢筋混凝土结构两种结构体系住宅为研究对象。钢结构住宅的总建筑面积 23700m2，钢筋混凝土结构住宅的总建筑面积为 17900m2。两种结构体系的结构总造价、结构占用面积、施工工期、因工期提前结束带来的利息节约对比见表 3。 结构造价已包括地基基础处理费用，地下室和上部结构的造价。表 4 为综合成本分析。表 4 结果显示，如果综合考虑结构造价，工期提前及有效面积增加带来的利息收益，基础处理及租金带来的收益，23 层钢结构住宅的单位面积成本可降至 698 元 /m2，远远低于 15 层的钢结构住宅单位面积成本。此外，地震给人们带来重大的经济及生命损失，抗震性能也是住宅体系的一项重要技术指标，对于高烈度地震区有设防要求的高层建筑，若住宅体系的自重减轻一半，相当于降低抗震设防烈度一度。中高度住宅建筑若采用钢结构体系，则可使结构自重减轻约 1/3，地震作用可减少 30%~40%。如果考虑发生相同烈度的地震，由于钢结构住宅抗震性能良好，钢构件可有效吸收地震能，具有足够的逃生时间，另外，即使钢结构住宅倒塌，其基本为可回收材料，可二次利用，同时不污染环境，因此，从这方面讲也可带来一定的隐性收益。3 结 语通过对高层及小高层钢结构住宅的综合成本分析表明：钢结构体系住宅比采用混凝土结构住宅综合经济效益要高。高层建筑采用钢结构的经济效益主要来自结构施工工期的优势，另根据分析可知，高层建筑的层数越高，其优势越明显，由结构施工工期缩短所产生的经济效益就越高。钢筋混凝土结构的造价虽低，但工期相对较长，时间成本相对较高，综合经济效益就显得相对较低。随着我国经济建设的发展和钢结构整体技术水平的提高，高层建筑住宅采用钢结构的综合经济效益将越来越显著。高层及小高层钢结构住宅体系必将在我国得以大力发展，具有广阔的发展前景和发展空间。