轻工车间结构选型的技术与经济指标对比浅析

邵楠楠 杨延欣 汪潇潇 辛凤利

摘要：我国现已投产或在建的轻工车间厂房大部分为钢筋混凝土结构形式，也有部分为钢结构主厂房，两种结构形式在技术和经济方面各有优势和劣势。文章主要从技术、造价和施工进度等方面，对两种结构形式在轻工车间厂房选型中的应用进行分析和比较。

关键词：钢结构;钢筋混凝土结构;轻工厂房;对比分析

1两种结构方案技术比较

混凝土本身是脆性材料，钢筋混凝土框架结构梁柱截面大，节点抗震延性差，抗震消能能力差，结构遇震破坏后难以修复。主厂房若采用钢筋混凝土结构，设计时需要特别注意薄弱层的加强，并避免柱子先于梁出现塑性铰、导致结构坍塌性破坏。钢材本身是一种延性很好的材料，主厂房若采用钢结构，只要结构布置合理，抗震构造措施得当，其抗震性能比钢筋混凝土结构要好得多。从国内外的地震时建筑物的破坏情况证明了这一点，同时钢结构在震后也比较容易修复，但其造价要比钢筋混凝土结构高一些，且后期需进行定期维护。

1.1钢筋混凝土结构的优点

（1）钢筋混凝土结构应用广泛，施工技术日趋先进和成熟，可根据工期及场地情况，灵活选择预制或现浇结构形式。随着施工技术及设备的进步发展，采用新机具、新设备，已使得现浇钢筋混凝土结构施工越来越方便和快捷。在施工安排合理的情况下，该结构型式已不再成为制约工程进度的因素。

（2）通过技术经济比较，钢筋混凝土厂房是目前使用的最经济的结构形式之一。尤其是在大体积工业厂房工程中，与钢结构形式相比，钢筋混凝土厂房工程费用造价低，经济效益更为显著。

（3）钢筋混凝土结构在实际的应用中，可与钢结构组合使用，充分发挥钢结构和混凝土结构的各自優点，既有利于缩短与钢结构的工期差别，又能一定程度上降低工程造价。

（4）钢筋混凝土结构防火性能好，后期一般不需进行维护。

1.2钢筋混凝土结构的缺点

（1）在车间厂房工程中，钢筋混凝土结构因梁、柱截面比钢结构要大很多，给工艺布置带来了很多不利影响，从而导致厂房高度提高、跨度加大、厂房体积增大。

（2）钢筋混凝土结构自重大，基础费用相应会有所增加。

（3）钢筋混凝土结构因现场施工周期长，受气候条件影响会较大，在恶劣天气环境下的施工质量难以得到保证。

（4）钢筋混凝土结构截面刚度大，难有较好的延展性，抗震性能比钢结构形式差。

（5）钢筋混凝土结构的施工质量影响因素相对较多，质量稳定风险更大，但从我国多年来的厂房工程建设情况看，钢筋混凝土结构主厂房的质量完全可以满足且达到设计意图，特别是选择实力强的专业建设队伍，混凝土结构完全可以达到很高的质量水平。

1.3钢结构的优点

（1）钢结构安装简便，施工周期短，厂房的有效利用面积大。

（2）钢结构结构自重较轻，能更好地减小地震作用的影响，相应就减少了基础的建设费用，具有较高的性价比。

（3）钢结构自重轻、强度高、延性好，对抗震有很好的适应性和优越性。在高烈度区，钢结构较混凝土结构在抗震性能方面优势明显;但在中、低烈度区，钢结构较混凝土结构在抗震性能方面优势就不那么明显。

（4）钢结构构件的制造可在车间内进行，有利于保证加工质量，基本可以不受自然条件影响，生产及安装的机械化程度高。

（5）钢结构厂房不需另设设备埋件，在埋件方面较钢筋混凝土结构减少了施工麻烦。

1.4钢结构的缺点

（1）钢结构厂房单位体积造价较混凝土厂房要高。

（2）钢结构厂房的防火、防腐性能不如混凝土结构厂房。

（3）钢结构厂房在运行期间存在定期维护问题，维护工作不仅会对运行产生一定影响，还会增加业主的工作量，较为烦杂琐碎。

2工程造价分析与比较

2.1工程建安费

相对于钢结构主厂房，混凝土结构主厂房造价要低，施工工期略长，以沈阳辉山乳业主车间两厂房为例，两个工程均为同一家设计院设计，钢结构主厂房造价较混凝土结构主厂房要高5000万元左右，主要由钢筋、钢结构、混凝土工程量差异引起。

2.2全寿命期的费用

钢结构防火、防腐性能较混凝土差，特别是沿海地区火电厂对防腐要求更高。防腐材料一般使用寿命为3～5年，如采用优质长效防腐处理材料，第一次维护周期最长可达10年，以后每3～5年需维护一次。受防火、防腐材料的使用寿命限制，钢结构主厂房在运行期，需周期性对钢结构进行防腐维护。粗略按每5年维护一次考虑，每次维护费用按200万计，在不计资金的时间价值情况下，仅静态费用则需2000万元左右。

2.3材料价格的市场风险

钢筋混凝土结构主厂房主要材料用量为钢筋和混凝土，材料主要需求为地材，可由施工单位包工包料施工，需支付给施工单位的预付款比例相对要低。而钢结构主厂房对钢材需求量较大，且一般为成品H型钢供货到现场，虽然工期短，但前期资金压力较大。另一方面，钢材价格市场波动性更大，工程造价的静态投资准确性不易掌握，市场风险较大，故采用钢结构主厂房的厂房工程准备金则需相应增加。

3工期分析与比较

3.1工期影响因素

（1）对于钢结构主厂房工程来说，钢结构一般由制作单位工厂化加工，现场安装单位就多了一道供货环节，增加了协调工作量，且钢结构供货是否及时是影响安装工期的关键。

（2）钢结构主厂房施工需遵循钢结构施工的程序较多，如螺栓初拧到终拧需满足一定的间隙时间;钢结构主厂房的楼层板一般为压型钢板底模的钢筋混凝土板，需在钢结构终拧完成后，再进行浇筑。

（3）即便厂房采用钢结构，汽机基础仍为钢筋混凝土结构，故而专业交叉、交接就更多，均需按部就班地完成，工序间易耗费时间，组织紧凑施工较困难，不利于工程抢工。

（4）钢筋混凝土结构主厂房施工专业相对单一，施工较单纯，组织施工可紧凑安排，工期可内控，把握度较高。

3.2主厂房结构施工关键线路

（1）钢结构主厂房的土建施工关键线路一般为主厂房桩基施工→主厂房基础施工（含汽机基座基础）→主厂房框架钢结构吊装、汽机基座上部结构施工→各层平台施工→主厂房封闭完成。

（2）混凝土结构主厂房的土建施工关键线路一般为主厂房桩基施工→主厂房基础施工（含汽机基座基础）→主厂房框架、汽机基座上部结构→各层平台施工→主厂房封闭完成。

4结束语

综合工程的技术、造价和工期等方面因素，只要采取合理的结构体系，两种结构形式均能满足抗震设计规范的各项抗震性能要求，从技术角度和理论计算上来讲都是可行的。钢结构主厂房主要优势在于工期相对较短，混凝土结构主厂房优势在于造价低，易维护。从近年来我国轻工车间厂房建设的实际状况，混凝土结构主厂房占有压倒性的优势，随着混凝土结构主厂房施工技术方法的不断改进和发展，机械化程度的不断提高，不断缩小与钢结构主厂房在工期上的差距，许多轻工车间厂房一期为钢结构，而二期反而改为混凝土结构。由此可见，相对于钢结构主厂房，无论从技术经济分析角度，还是实际应用情况来讲，混凝土主厂房还是占有一定优势的。

参考文献：

[1]邢泰高，欧添雁，邹辉阳. 土耳其钢结构主厂房抗震设计探讨[J]. 武汉大学学报（工学版），2012，45（S1）：56-59.

[2]史宏伟. 火电厂钢结构主厂房侧移类型判定方法的探讨[J]. 武汉大学学报（工学版），2010，43（S1）：73-76.

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