钢筋砼框架结构、钢框架结构及预应力梁结构方案比较

1.2. 结构抗震设防
抗震设防烈度 设计地震分组
抗震设防的有关参数
7度
设计基本地震加速度
第一组
抗震设防类别
地震作用 特征周期值 结构重要性系数 建筑结构安全等级
按 7 度考虑 0.90s 1.0 二级
抗震措施 建筑场地土类别 地基基础设计等级 设计使用年限
0.10g 丙类
按 7 度考虑 Ⅳ类 丙级 50 年
楼面及屋面均采用结构找坡。楼面板厚为 100mm，屋面板厚为 110mm。
③钢框架结构方案的优点 1）自重轻。 2）钢结构工业化程度高，工厂制造，工地安装，加工精度高，制造周期短，生产效率高。 3）抗震性能好。
④钢框架结构方案的缺点 1）存在防火和腐蚀的问题。增加了防火涂料的费用。 2）由于楼面板和屋面板采用钢结构梁与混凝土板的组合结构，钢结构变形能力强而混凝
梁柱平面布置图
1.4.2 方案二 钢框架结构 ①抗侧力体系：采用钢框架结构；框架结构抗震等级为四级。 ②屋盖及楼盖结构：采用单向钢次梁+现浇钢筋混凝土单向板楼盖体系。 梁柱结构平面布置见下图示意：
梁截面示意图
梁柱平面布置图 其中楼面 GKL1 为 H850~550x280x12x16（梁端加腋），GKL2 为 HN500x200x10x16 （跨高比为 22），GL1 为 HN500x200x10x16（跨高比为 22）；屋面 GKL1 为 H950~650x280x12x16 （梁端加腋），GKL2 为 HN500x200x10x16（跨高比为 22），GL1 为 HN500x200x10x16（跨高 比为 22）；GKZ1 一层~二层为口 650x650x22x22，三层及三层以上为口 550x550x20x20。均为 Q345-B。
1.5. 分析比较
从以上几种楼盖类型各自的特点来看，在选择楼盖类型时要依据使用功能、建筑空间要
求及经济承受能力等，从不同角度加以综合考虑后选用。一般情况下，对于大跨度结构采用无
粘结预应力井式楼盖较好；而钢结构自重轻而承载力高，用于大跨度的场馆、厂房、高层及超
高层也可以。
各方案的单位面积的造价见下表：
②屋盖及楼盖结构：采用钢筋混凝土预应力双向密肋楼盖体系。 该楼盖由钢筋混凝土薄板和间距较小、互相正交、高度相等的预应力混凝土肋梁组成。 【《全国民用建筑工程设计技术措施（结构）》中规定如下： 肋梁间距不大于 1.5m。采用无粘结预应力筋。肋梁的跨高比可取 25~30，肋梁的最小
宽度为 160mm。 框架梁的跨高比可取 12~20；当采用扁梁时，跨高比可取 18~25。 双向密肋楼盖的模板常采用塑料模壳或玻璃钢模壳。】 梁柱结构平面布置见下图示意：
经计算比较选择梁柱截面为： 一~二层框架柱为 900*900，三层框架柱为 800*800，四层及五层框架柱为 700*700， 六层及七层框架柱为 600*600。 楼面框架梁为 450*600(支座处加腋至 800)，井字梁为 250*450；屋面梁为 450*750(支 座处加腋至 950)，井字梁为 250*600。 楼面及屋面均采用结构找坡。楼面板厚为 100mm，屋面板厚为 110mm。 混凝土强度等级：一层~屋面层柱、梁、板均采用 C35。 梁柱结构平面布置见下图示意：
钢框架结构
166.65
546
预应力混凝土 钢筋混凝土预应
力双向密肋楼盖
336.55 普通混凝土
--
结构
186.45
基础造价 180 100
144
（元/㎡） 合计
613.95 812.65
667.00
由上述可见，方案一（普通钢筋混凝土框架结构）的单方造价最少。 另外，由于钢筋混凝土框架方案本身已采用 800~600 的加腋梁方案，因此，方案二及方 案三对于减小层高基本上没有优势（仅预应力方案可降低层高 100mm）。
土板变形能力弱，梁端产生较大角位移致使梁端位置混凝土易出现裂缝。因此施工中要切实 控制好混凝土板钢筋保护层厚度使负弯矩钢筋发挥抗裂缝作用。
⑤对层高的影响 梁高+板厚=550+100=650mm，与（方案一）影响净高的梁高 600mm 相比增加 50mm，则层高
增加约 50mm。
1.4.3 方案三 钢筋混凝土预应力双向密肋楼盖结构 ①抗侧力体系：采用钢筋混凝土框架结构；框架结构抗震等级为三级。
结构设计方案比较
1.1. 工程设计依据
① 《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001） ② 《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223－2008） ③ 《建筑结构荷载规范（2006 年版）》（GB 50009-2001） ④ 《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010） ⑤ 《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010） ⑥ 《上海市工程建设规范建筑抗震设计规程》（DGJ08-9-2003） ⑦ 《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2002） ⑧ 《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79—2002） ⑨ 《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008） ⑩ 《上海市工程建设规范地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）
1.3. 活荷载取值
楼屋面活荷载标准值
序 荷载类别 标准值
备注 序 荷载类别
号
（kN/ m2）
号
1 楼面（停车） 4.0
2
坡道(车行)
3 楼梯、消防
3.5
4
屋面（不上
通道
人）
标准值 （kN/ m2）
4.0 0.5
备注
1.4. 结构选型及抗震设计 1.4.1 方案一 钢筋混凝土框架结构
①抗侧力体系：采用钢筋混凝土框架结构；框架结构抗震等级为三级。 ②屋盖及楼盖结构：采用现浇钢筋混凝土梁板楼盖体系（井字梁结构）。
④预应力混凝土结构方案的缺点 1）工艺较复杂，对施工质量要求很高，因而需要配备一支技术较熟练的专业队伍。 2）需要有一定的专门设备，如张拉机具、灌浆设备等。 3）预应力反拱度不易控制。它随混凝土徐变的增加而增大，可能造成桥面不平顺。
⑤对层高的影响 梁高 500mm，与（方案一）影响净高的梁高 600mm 相比少 100mm，则层高可减少约 100mm。
梁柱平面布置图 其中肋梁截面为 160x400（跨高比为 28），框架梁截面为 500x500（跨高比为 22）。楼 面及屋面板厚均为 100mm（若电气管线不预埋，可采用 70mm 板），采用结构找坡。柱截面同 方案一。混凝土强度等级：一层~屋面层柱、梁、板均采用 C35。 ③预应力混凝土结构方案的优点 1）提高了构件的抗裂度和刚度。 2）节省混凝土材料，减少自重。 3）结构质量安全可靠。施加预应力时，钢筋（束）与混凝土都同时经受了一次强度检验。
每建筑平方米主要工作量对比
方案型式
混凝土/m3
钢材/ kg
钢筋混凝土框架
结构源自文库
0.263
--
钢框架结构
0.101
54.6
预应力混凝土 钢筋混凝土预应
力双向密肋楼盖
0.127 普通混凝土
--
结构
0.113
每建筑平方米工程造价对比（使用综合单价估算）
方案型式
钢筋混凝土
钢材
钢筋混凝土框架
结构
433.95
--