内蒙古乌拉特后旗污水厂净水间厂房方案比选

闫军涛

摘 要：建国初期，由于我国钢产量较少，钢材的使用在很大程度上受到限制，因此我国传统工业厂房的结构形式是以钢筋混凝土排架结构为主，各地均设有预制混凝土构配件厂。随着钢材产量的逐年提高，钢结构运用技术日益成熟，压型钢板等轻型屋面材料被逐渐采用，轻钢结构工业厂房迅速发展。从技术性和经济性两个方面着手，论述了钢结构厂房和装配式钢筋混凝土排架结构厂房各自的特点，并对优缺点进行总结，同时通过对实例的分析，提出了有针对性的方案、建议，从而进一步提高建设工程的经济效益。

关键词：污水厂；技术性；经济性；净水间厂房

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0043-02

1 工程概述

内蒙古乌拉特后旗巴音宝力格镇污水处理厂再生水建设工程计划总工期229 d，计划开工日期为2013-05-15，计划竣工日期为2013-12-30. 2013年12月初，主要水处理建筑物已建设完毕，剩余工程为核心工艺区域净水间厂房的建设。原设计厂房结构形式为装配式钢筋混凝土排架结构，由于工程建设场地为严寒地区，现已进入冬季施工阶段，因而在混凝土施工过程中的环境影响因素增多，且冬季混凝土养护时间较长，为满足计划竣工日期的要求，施工单位提出将原设计装配式钢筋混凝土排架结构厂房变更为门式钢架钢结构厂房。综合考虑工程总投资和建设工期的要求，对两种厂房建设方案进行了必选论证。

2 钢结构厂房和钢筋混凝土排架结构厂房的主要特点

2.1 钢结构厂房

2.1.1 钢结构厂房的特点

钢结构厂房的特点，见表1.

2.1.2 钢结构厂房优缺点

钢结构厂房的优点是：①用途广泛，重量轻、强度高，适合单层大跨度建筑。②构造简易，施工期短。钢结构构件均在工厂完成预制，现场工作量少，只需简单拼装，缩短了施工周期，符合产业化要求。此外，还节约了资源，减少了一些不必要的污染。③美观实用，具有灵活性。钢结构厂房线条简洁，现代感强，墙身板颜色种类多，墙体也可采用其他材料。④经久耐用，易于维修。钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。⑤造价合理。钢结构厂房自重轻，基础造价相应减少，工期短，投产早，综合经济效益大大优于混凝土结构厂房。⑥钢结构工厂质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关工种配合。⑦安全可靠性。抗震、抗风性能好，荷载能力强，抗震能力强。

钢构厂房的缺点是：①钢结构的耐火性能较差，耐火时间短，火灾时坍塌可能性大，因此必须对钢结构采取耐火和隔热措施；② 钢结构在腐蚀性介质下或者潮湿环境中极易锈蚀，应定期定时维护，因此厂房维护费用相应增加。

2.2 装配式钢筋混凝土排架结构厂房

2.2.1 装配式钢筋混凝土排架结构厂房的特点

其特点为：①力学性能。排架自身平面承载力和刚度都较大，而排架间的承载能力则较弱。②结构形式。排架柱采用预制形式，因此对预埋铁件的尺寸位置要求较高，排架柱和屋架铰接，屋架因跨度较大，为满足强度和自身挠度的要求，屋架截面较大，实际空间利用率较低。③整体稳定性。排架由屋架（或屋面梁、柱）和基础组成，柱和屋架铰接，和基础刚接。在两个支架之间加相应支撑，是为了避免因风荷载推动发生侧向的移动，从而影响整体的稳定性。

2.2.2 装配式钢筋混凝土排架结构厂房优缺点

该厂房的优点是：①排架平面内承载力和刚度都较大，竖向承载力较高；②结构形式简单，构件可选取国标图集做法，施工操作比较容易；③混凝土防腐做法简单可靠，维护费用较低；④建材成本较低，该厂房每平方米造价优于钢结构厂房（大跨度门式钢架）。

该厂房的缺点是：①自重大，构件笨重，安装需重型起吊装置辅助；②整体性较差，排架间的承载能力较弱，侧向抵抗力较弱；③施工周期长，安装过程中严重影响各工种的交叉作业；④冬期施工难度较大，混凝土养护时间较长，不利于成品保护。

3 钢筋混凝土排架结构与门式钢架结构的技术比较分析

厂房设计参数：跨度24 m，柱距6 m，长度48 m，有效高度9 m。

钢筋混凝土排架结构在实际制作过程中，排架柱均采用预制形式，因此只能将柱顶和梁柱之间选行铰接，导致屋架跨中弯矩（ql2/8）为门式钢架跨中弯矩（ql2/24）的3倍，在强度和挠度要求下，预应力混凝土折线形屋架截面必然很大。预应力混凝土折线形屋架选用标准图集04G415-1中24 m跨屋架，屋架高度为3.1 m，门式钢架结构选用标准图集02SG528-1中24 m跨钢架，钢梁变截面高度仅为600～1 000 mm。在屋面荷载相同条件下，钢材性能得到了充分利用，降低了厂房的总高度。门式钢架结构柱截面小，同时也减小了柱底部弯矩。门式钢架结构自重远小于钢筋混凝土排架结构自重，相比而言，基础造价较低，施工建造速度快，综合经济效益优于混凝土结构建筑。门式钢架结构和钢筋混凝土排架结构的区别，详见4 钢筋混凝土排架结构和门式钢架结构的经济性比较分析

钢筋混凝土排架结构厂房预算总造价为151万元（不含取费），门式钢架结构厂房预算总造价为215万元（不含取费），门式钢架结构的成本费用高出钢筋混凝土排架结构的成本费用64万元。钢筋混凝土排架结构在施工过程中，混凝土排架柱需预留埋件，埋件位置需应力计算后进一步确定，制约了混凝土排架柱的预制时间，导致整个工期延长，严重影响工程进度，同时也提高了工程的实际成本。选用门式钢架结构，其构配件都是由工厂制作而成，质轻，运输轻便。同时，各构件之间采用高强螺栓连接，便于安装，整个工程建设工期较钢筋混凝土排架结构要短很多。

5 结束语

综上所述，由于门式钢架结构自重轻，构件简单，多为工业化生产制作，节点大都采用高强度螺栓连接，焊接量少，现场安装十分方便，施工期短，易于维护，结构强度高、抗震性能好，空间完整、灵活，外形美观、现代感强，钢材可回收再利用，利于环保，具有明显的经济效益等各种优势。所以，本工程推荐采用门式钢架结构。

参考文献

[1]梁滨，高红梅.门式钢架结构与钢筋混凝土排架结构技术经济比较[J].石油化工设计，2007，24（4）：7-9.

[2]王旭辉.门式钢架结构与钢筋混凝土排架结构技术经济比较分析与研究[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（6）：250.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB50755—2012 钢结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4]中国建筑金属结构协会钢结构委员会，中国建筑标准设计研究院.CECS102—2002 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.

[5]白建方.实用建筑结构设计[M].北京：化学工业出版社，2011.

〔编辑：白洁〕

摘 要：建国初期，由于我国钢产量较少，钢材的使用在很大程度上受到限制，因此我国传统工业厂房的结构形式是以钢筋混凝土排架结构为主，各地均设有预制混凝土构配件厂。随着钢材产量的逐年提高，钢结构运用技术日益成熟，压型钢板等轻型屋面材料被逐渐采用，轻钢结构工业厂房迅速发展。从技术性和经济性两个方面着手，论述了钢结构厂房和装配式钢筋混凝土排架结构厂房各自的特点，并对优缺点进行总结，同时通过对实例的分析，提出了有针对性的方案、建议，从而进一步提高建设工程的经济效益。

关键词：污水厂；技术性；经济性；净水间厂房

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0043-02

1 工程概述

内蒙古乌拉特后旗巴音宝力格镇污水处理厂再生水建设工程计划总工期229 d，计划开工日期为2013-05-15，计划竣工日期为2013-12-30. 2013年12月初，主要水处理建筑物已建设完毕，剩余工程为核心工艺区域净水间厂房的建设。原设计厂房结构形式为装配式钢筋混凝土排架结构，由于工程建设场地为严寒地区，现已进入冬季施工阶段，因而在混凝土施工过程中的环境影响因素增多，且冬季混凝土养护时间较长，为满足计划竣工日期的要求，施工单位提出将原设计装配式钢筋混凝土排架结构厂房变更为门式钢架钢结构厂房。综合考虑工程总投资和建设工期的要求，对两种厂房建设方案进行了必选论证。

2 钢结构厂房和钢筋混凝土排架结构厂房的主要特点

2.1 钢结构厂房

2.1.1 钢结构厂房的特点

钢结构厂房的特点，见表1.

2.1.2 钢结构厂房优缺点

钢结构厂房的优点是：①用途广泛，重量轻、强度高，适合单层大跨度建筑。②构造简易，施工期短。钢结构构件均在工厂完成预制，现场工作量少，只需简单拼装，缩短了施工周期，符合产业化要求。此外，还节约了资源，减少了一些不必要的污染。③美观实用，具有灵活性。钢结构厂房线条简洁，现代感强，墙身板颜色种类多，墙体也可采用其他材料。④经久耐用，易于维修。钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。⑤造价合理。钢结构厂房自重轻，基础造价相应减少，工期短，投产早，综合经济效益大大优于混凝土结构厂房。⑥钢结构工厂质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关工种配合。⑦安全可靠性。抗震、抗风性能好，荷载能力强，抗震能力强。

钢构厂房的缺点是：①钢结构的耐火性能较差，耐火时间短，火灾时坍塌可能性大，因此必须对钢结构采取耐火和隔热措施；② 钢结构在腐蚀性介质下或者潮湿环境中极易锈蚀，应定期定时维护，因此厂房维护费用相应增加。

2.2 装配式钢筋混凝土排架结构厂房

2.2.1 装配式钢筋混凝土排架结构厂房的特点

其特点为：①力学性能。排架自身平面承载力和刚度都较大，而排架间的承载能力则较弱。②结构形式。排架柱采用预制形式，因此对预埋铁件的尺寸位置要求较高，排架柱和屋架铰接，屋架因跨度较大，为满足强度和自身挠度的要求，屋架截面较大，实际空间利用率较低。③整体稳定性。排架由屋架（或屋面梁、柱）和基础组成，柱和屋架铰接，和基础刚接。在两个支架之间加相应支撑，是为了避免因风荷载推动发生侧向的移动，从而影响整体的稳定性。

2.2.2 装配式钢筋混凝土排架结构厂房优缺点

该厂房的优点是：①排架平面内承载力和刚度都较大，竖向承载力较高；②结构形式简单，构件可选取国标图集做法，施工操作比较容易；③混凝土防腐做法简单可靠，维护费用较低；④建材成本较低，该厂房每平方米造价优于钢结构厂房（大跨度门式钢架）。

该厂房的缺点是：①自重大，构件笨重，安装需重型起吊装置辅助；②整体性较差，排架间的承载能力较弱，侧向抵抗力较弱；③施工周期长，安装过程中严重影响各工种的交叉作业；④冬期施工难度较大，混凝土养护时间较长，不利于成品保护。

3 钢筋混凝土排架结构与门式钢架结构的技术比较分析

厂房设计参数：跨度24 m，柱距6 m，长度48 m，有效高度9 m。

钢筋混凝土排架结构在实际制作过程中，排架柱均采用预制形式，因此只能将柱顶和梁柱之间选行铰接，导致屋架跨中弯矩（ql2/8）为门式钢架跨中弯矩（ql2/24）的3倍，在强度和挠度要求下，预应力混凝土折线形屋架截面必然很大。预应力混凝土折线形屋架选用标准图集04G415-1中24 m跨屋架，屋架高度为3.1 m，门式钢架结构选用标准图集02SG528-1中24 m跨钢架，钢梁变截面高度仅为600～1 000 mm。在屋面荷载相同条件下，钢材性能得到了充分利用，降低了厂房的总高度。门式钢架结构柱截面小，同时也减小了柱底部弯矩。门式钢架结构自重远小于钢筋混凝土排架结构自重，相比而言，基础造价较低，施工建造速度快，综合经济效益优于混凝土结构建筑。门式钢架结构和钢筋混凝土排架结构的区别，详见4 钢筋混凝土排架结构和门式钢架结构的经济性比较分析

钢筋混凝土排架结构厂房预算总造价为151万元（不含取费），门式钢架结构厂房预算总造价为215万元（不含取费），门式钢架结构的成本费用高出钢筋混凝土排架结构的成本费用64万元。钢筋混凝土排架结构在施工过程中，混凝土排架柱需预留埋件，埋件位置需应力计算后进一步确定，制约了混凝土排架柱的预制时间，导致整个工期延长，严重影响工程进度，同时也提高了工程的实际成本。选用门式钢架结构，其构配件都是由工厂制作而成，质轻，运输轻便。同时，各构件之间采用高强螺栓连接，便于安装，整个工程建设工期较钢筋混凝土排架结构要短很多。

5 结束语

综上所述，由于门式钢架结构自重轻，构件简单，多为工业化生产制作，节点大都采用高强度螺栓连接，焊接量少，现场安装十分方便，施工期短，易于维护，结构强度高、抗震性能好，空间完整、灵活，外形美观、现代感强，钢材可回收再利用，利于环保，具有明显的经济效益等各种优势。所以，本工程推荐采用门式钢架结构。

参考文献

[1]梁滨，高红梅.门式钢架结构与钢筋混凝土排架结构技术经济比较[J].石油化工设计，2007，24（4）：7-9.

[2]王旭辉.门式钢架结构与钢筋混凝土排架结构技术经济比较分析与研究[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（6）：250.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB50755—2012 钢结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4]中国建筑金属结构协会钢结构委员会，中国建筑标准设计研究院.CECS102—2002 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.

[5]白建方.实用建筑结构设计[M].北京：化学工业出版社，2011.

〔编辑：白洁〕

摘 要：建国初期，由于我国钢产量较少，钢材的使用在很大程度上受到限制，因此我国传统工业厂房的结构形式是以钢筋混凝土排架结构为主，各地均设有预制混凝土构配件厂。随着钢材产量的逐年提高，钢结构运用技术日益成熟，压型钢板等轻型屋面材料被逐渐采用，轻钢结构工业厂房迅速发展。从技术性和经济性两个方面着手，论述了钢结构厂房和装配式钢筋混凝土排架结构厂房各自的特点，并对优缺点进行总结，同时通过对实例的分析，提出了有针对性的方案、建议，从而进一步提高建设工程的经济效益。

关键词：污水厂；技术性；经济性；净水间厂房

中图分类号：TU998 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）01-0043-02

1 工程概述

内蒙古乌拉特后旗巴音宝力格镇污水处理厂再生水建设工程计划总工期229 d，计划开工日期为2013-05-15，计划竣工日期为2013-12-30. 2013年12月初，主要水处理建筑物已建设完毕，剩余工程为核心工艺区域净水间厂房的建设。原设计厂房结构形式为装配式钢筋混凝土排架结构，由于工程建设场地为严寒地区，现已进入冬季施工阶段，因而在混凝土施工过程中的环境影响因素增多，且冬季混凝土养护时间较长，为满足计划竣工日期的要求，施工单位提出将原设计装配式钢筋混凝土排架结构厂房变更为门式钢架钢结构厂房。综合考虑工程总投资和建设工期的要求，对两种厂房建设方案进行了必选论证。

2 钢结构厂房和钢筋混凝土排架结构厂房的主要特点

2.1 钢结构厂房

2.1.1 钢结构厂房的特点

钢结构厂房的特点，见表1.

2.1.2 钢结构厂房优缺点

钢结构厂房的优点是：①用途广泛，重量轻、强度高，适合单层大跨度建筑。②构造简易，施工期短。钢结构构件均在工厂完成预制，现场工作量少，只需简单拼装，缩短了施工周期，符合产业化要求。此外，还节约了资源，减少了一些不必要的污染。③美观实用，具有灵活性。钢结构厂房线条简洁，现代感强，墙身板颜色种类多，墙体也可采用其他材料。④经久耐用，易于维修。钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。⑤造价合理。钢结构厂房自重轻，基础造价相应减少，工期短，投产早，综合经济效益大大优于混凝土结构厂房。⑥钢结构工厂质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关工种配合。⑦安全可靠性。抗震、抗风性能好，荷载能力强，抗震能力强。

钢构厂房的缺点是：①钢结构的耐火性能较差，耐火时间短，火灾时坍塌可能性大，因此必须对钢结构采取耐火和隔热措施；② 钢结构在腐蚀性介质下或者潮湿环境中极易锈蚀，应定期定时维护，因此厂房维护费用相应增加。

2.2 装配式钢筋混凝土排架结构厂房

2.2.1 装配式钢筋混凝土排架结构厂房的特点

其特点为：①力学性能。排架自身平面承载力和刚度都较大，而排架间的承载能力则较弱。②结构形式。排架柱采用预制形式，因此对预埋铁件的尺寸位置要求较高，排架柱和屋架铰接，屋架因跨度较大，为满足强度和自身挠度的要求，屋架截面较大，实际空间利用率较低。③整体稳定性。排架由屋架（或屋面梁、柱）和基础组成，柱和屋架铰接，和基础刚接。在两个支架之间加相应支撑，是为了避免因风荷载推动发生侧向的移动，从而影响整体的稳定性。

2.2.2 装配式钢筋混凝土排架结构厂房优缺点

该厂房的优点是：①排架平面内承载力和刚度都较大，竖向承载力较高；②结构形式简单，构件可选取国标图集做法，施工操作比较容易；③混凝土防腐做法简单可靠，维护费用较低；④建材成本较低，该厂房每平方米造价优于钢结构厂房（大跨度门式钢架）。

该厂房的缺点是：①自重大，构件笨重，安装需重型起吊装置辅助；②整体性较差，排架间的承载能力较弱，侧向抵抗力较弱；③施工周期长，安装过程中严重影响各工种的交叉作业；④冬期施工难度较大，混凝土养护时间较长，不利于成品保护。

3 钢筋混凝土排架结构与门式钢架结构的技术比较分析

厂房设计参数：跨度24 m，柱距6 m，长度48 m，有效高度9 m。

钢筋混凝土排架结构在实际制作过程中，排架柱均采用预制形式，因此只能将柱顶和梁柱之间选行铰接，导致屋架跨中弯矩（ql2/8）为门式钢架跨中弯矩（ql2/24）的3倍，在强度和挠度要求下，预应力混凝土折线形屋架截面必然很大。预应力混凝土折线形屋架选用标准图集04G415-1中24 m跨屋架，屋架高度为3.1 m，门式钢架结构选用标准图集02SG528-1中24 m跨钢架，钢梁变截面高度仅为600～1 000 mm。在屋面荷载相同条件下，钢材性能得到了充分利用，降低了厂房的总高度。门式钢架结构柱截面小，同时也减小了柱底部弯矩。门式钢架结构自重远小于钢筋混凝土排架结构自重，相比而言，基础造价较低，施工建造速度快，综合经济效益优于混凝土结构建筑。门式钢架结构和钢筋混凝土排架结构的区别，详见4 钢筋混凝土排架结构和门式钢架结构的经济性比较分析

钢筋混凝土排架结构厂房预算总造价为151万元（不含取费），门式钢架结构厂房预算总造价为215万元（不含取费），门式钢架结构的成本费用高出钢筋混凝土排架结构的成本费用64万元。钢筋混凝土排架结构在施工过程中，混凝土排架柱需预留埋件，埋件位置需应力计算后进一步确定，制约了混凝土排架柱的预制时间，导致整个工期延长，严重影响工程进度，同时也提高了工程的实际成本。选用门式钢架结构，其构配件都是由工厂制作而成，质轻，运输轻便。同时，各构件之间采用高强螺栓连接，便于安装，整个工程建设工期较钢筋混凝土排架结构要短很多。

5 结束语

综上所述，由于门式钢架结构自重轻，构件简单，多为工业化生产制作，节点大都采用高强度螺栓连接，焊接量少，现场安装十分方便，施工期短，易于维护，结构强度高、抗震性能好，空间完整、灵活，外形美观、现代感强，钢材可回收再利用，利于环保，具有明显的经济效益等各种优势。所以，本工程推荐采用门式钢架结构。

参考文献

[1]梁滨，高红梅.门式钢架结构与钢筋混凝土排架结构技术经济比较[J].石油化工设计，2007，24（4）：7-9.

[2]王旭辉.门式钢架结构与钢筋混凝土排架结构技术经济比较分析与研究[J].中国石油和化工标准与质量，2012，32（6）：250.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局. GB50755—2012 钢结构工程施工规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[4]中国建筑金属结构协会钢结构委员会，中国建筑标准设计研究院.CECS102—2002 门式钢架轻型房屋钢结构技术规程[S].北京：中国计划出版社，2012.

[5]白建方.实用建筑结构设计[M].北京：化学工业出版社，2011.

〔编辑：白洁〕