46米跨度的储煤棚,桁架省钱还是网架省钱?我们做了两种方案对比

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很多业主在选择钢结构方案时,首先关心的就是造价。是不是含钢量越低,工程造价就一定越便宜?

最近,紫丰工程设计对一个储煤防尘棚项目进行了两种结构方案的计算分析。我们分别采用圆弧桁架和空间网架进行结构计算,比较它们的含钢量、主体造价及使用功能。

一、项目基本情况

本项目为一座钢结构储煤防尘棚,主要设计条件如下:

为了保证比较公平,两种方案采用相同的设计条件和荷载要求,分别建立结构计算模型。

方案一:圆弧桁架结构

采用圆弧形桁架作为主要承重构件,通过纵向支撑、系杆及格构式钢柱形成整体结构体系,屋面呈明显的弧形。

方案一:圆弧桁架结构效果图

方案二:空间网架结构

采用双向空间网架,通过上下弦杆与腹杆共同受力,屋面适当起拱,形成满足排水要求的屋面坡度。

方案二:空间网架结构效果图

两种方案均能够满足项目基本结构布置要求。

经过结构计算,两种方案的主体钢结构含钢量如下:

可以看到,空间网架比圆弧桁架每平方米减少约2kg钢材,含钢量降低约5.4%。

但含钢量只是影响造价的一个因素。真正的工程费用还需要考虑加工、运输及安装成本。

知道了含钢量,我们就可以快速估算主体钢结构造价。

主体钢结构造价(元/㎡)= 含钢量(kg/㎡)× 综合吨价(元/吨)÷ 1000

本次测算,两种结构统一按照 6,500元/吨估算。

其中,材料费用暂按3,900元/吨,占60%;其他费用按2,600元/吨,占40%,包括加工制作、运输、安装、普通防腐及相关费用。

将两种方案的含钢量代入,得到以下结果:

图1 主体钢结构费用对比,空间网架降幅约5.4%

按照统一综合吨价计算,空间网架每平方米比圆弧桁架节约13元,降幅约5.4%。

需要说明的是,这里采用的是方案阶段的快速估算参数。虽然两种结构的综合吨价暂时取值相同,但实际加工、节点及安装成本可能存在差异,最终应以市场询价为准。

本次仅计算主体钢结构费用,不包含屋面板、檩条及其他围护系统,也不包含基础、光伏系统和另行计价的防火工程。

屋面形式不仅影响建造成本,还会影响排水、积雪以及未来安装光伏的条件。

图2 同样水平投影下的屋面展开对比(示意图,非比例)

图3 两种屋面的雨雪与光伏条件(示意图,非比例)

五、最终该选择哪种方案?

通过本次46米跨度储煤棚的结构方案对比,我们得到以下结果:

从主体结构造价看,在统一综合吨价的估算条件下,空间网架具有一定优势;从屋面使用功能看,两种结构各有特点。怎么选,看项目更看重什么:

更重视排水、积雪滑移及弧形建筑效果--优先考虑圆弧桁架

更重视屋面材料用量、光伏安装条件和主体经济性--优先考虑空间网架

当然,最终选择哪种结构,不能单纯依靠含钢量判断,还应结合实际加工、安装、基础以及围护系统的造价进行综合比较。

对于大跨度钢结构建筑,设计阶段多做一种结构方案比较,不仅能够找到更合理的结构形式,也可能为业主节省可观的工程费用。