刍议高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性

王文志

摘 要：建筑行业的繁荣发展，为国民经济水平的提升注入了强劲活力，同时也满足了社会生产生活的基本需求。随着城市建设用地面积的逐步缩小，高层建筑的建设数量与规模也在逐渐扩增，能够实现对土地资源的高效化利用，缓解当前建设用地紧张的局面。钢结构与钢筋混凝土结构是高层建筑的两种主要结构形式，其具有各自的优势与特点，在经济性上也有所差异性。在建设工作当中，应该对其进行合理分析，选择合理的施工建设方案。本文对高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的特点及其经济性进行了对比，为业内人士提供参考。

关键词：高层建筑;钢结构;钢筋混凝土结构;经济性

高层建筑工程具有规模大和周期长的特点，如何选择良好的结构形式，成了工程建设中需要考量的主要问题。尤其是随着人们物质生活水平的提升，对于高层建筑的质量也有了更高要求。在科学技术的快速发展当中，钢结构与钢筋混凝土结构得到广泛应用，而且结构性能也有了明显提升，是促进建筑行业可持续发展的关键。市场竞争的逐渐加剧，使得企业在发展中面临新的挑战，在高层建筑的建设中，应该深入分析钢结构与钢筋混凝土结构的经济性问题，创造良好的经济效益，增强市场竞争力。两者在性能和结构原理上存在相似之处与差异性，因此其经济性也会受到不同因素的影响。应该从实际情况出发，加强全方位分析，为企业提供良好的建设方案。

一、高层建筑工程建设的注意事项

高层建筑已经成为城市化进程中的主要建筑形式之一，受到社会的广泛欢迎。较高的海拔和较大的分布密度，是高层建筑的基本特点，在使用中容易受到火灾的威胁。复杂的建筑功能，也会受到可燃物和火灾负荷量的影响。与普通建筑相比较而言，高层建筑在消防安全设计上也有所差异性，在消防设备的安装中存在较大的难度，应该加强对高层建筑各要素的综合分析，保障设计方案的合理性，实现对火灾隐患的有效预防。在火灾预防中，也应该遵循以人为本的原则，设计科学化安全通道，加强人员的自防自救意识^[1]。维护与保养电气设备、消防设备、燃气设备等，也是明火作业的主要内容，能够在消除安全隐患的同时，为维修工作奠定基础。在选择高层建筑的装饰材料时，应该确保其具备难燃性和不燃性的特点，消防设备则应该注重其实用性和针对性。应用阻燃材料和难燃材料设计屋内局部装饰，在防火分区的设计当中，应该对不同空间的功能进行分析。防火门和隔墙等应用于竖向井道当中时，应该确保其具有较高的耐火级别^[2]。

二、高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的现状

人为因素、设备因素和材料因素等，都会对高层建筑的结构质量产生影响。尤其是对于材料而言，应该选择合适的种类，促进整体建设质量的提升。标准化建筑的建设以及施工工期的缩短，是控制材料使用费用的主要途径。促进施工技术能力的提升，有利于保障高层建筑钢结构和钢筋混凝土结构的经济性，以节能低碳理念指导工程建设，促进建筑行业的可持续发展。从施工材料与生产费用两方面对项目成本进行控制，是增加企业经济效益的主要方式。砖和水泥在高层建筑建设中的应用最为广泛，由于两者都是不可再生材料，因此在施工中应该根据钢结构和钢筋混凝土结构的基本要求进行合理选择，防止出现严重的资源浪费问题。钢结构在建筑空间、材料强度、施工便捷性等方面具有一定的优势，而混凝土结构在防火性、造价和刚度等方面具有一定的优势^[3]。

三、高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的造价对比

高层建筑工程项目的造价，是分析钢结构与钢筋混凝土结构经济性时必须关注的一点。在进行对比分析时，应该确保选择的高层建筑具有相似的结构，从两种结构形式的材料用量和工程项目造价两方面进行严格计算与分析。从用钢量方面来看，30kg/㎡是钢结构高层建筑中的钢筋用量，40kg/㎡為型钢用量;64kg/㎡为钢筋混凝土结构高层建筑中的钢筋用量，在施工中往往不使用型钢。从混凝土方面来看，0.24m?/㎡是钢结构高层建筑中的混凝土用量，0.50m?/㎡为钢筋混凝土高层建筑中的混凝土用量^[4]。

不同的工程项目，也会对高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性产生影响。在围护体系造价项目当中，180.0元/㎡是钢筋混凝土结构高层建筑的单价，230.0元/㎡是钢结构高层建筑的单价;在基础造价项目当中，115.0元/㎡是钢筋混凝土结构高层建筑的单价，90.0元/㎡是钢结构高层建筑的单价;在主体结构造价项目当中，460.0元/㎡是钢筋混凝土结构高层建筑的单价，465.0元/㎡是钢结构高层建筑的单价;在其他造价项目当中，420.0元/㎡是钢筋混凝土结构和钢结构高层建筑的单价。

因此，对上述项目进行科学化计算，可以得出钢筋混凝土结构的高层建筑项目总造价在1175.0元/㎡左右，而钢结构的高层建筑项目总造价在1205.0元/㎡左右。对于上述数据进行整理分析，钢筋混凝土结构高层建筑在总体造价上要比钢结构高层建筑低，大约在30元/㎡左右。然而在实际工作当中，选择高层建筑的结构形式不只需要考虑到造价方面的因素，而且应该对综合因素进行全面考量与系统分析。从高层建筑的实际建设需求与特点出发，包括了施工工期、建筑性能和环境影响等等^[5]。如果只按照造价高低对高层建筑的结构形式进行选择，将会导致在工程建设中存在较大的盲目性，不利于切实控制企业的建设成本，企业面临的风险也会增加。

四、高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性分析

（一）建筑性能

从建筑性能的角度对两种结构形式的经济性加以分析，可以为施工企业提供参考依据，选择最优结构方案。居民的居住和客户的办公使用，是高层建筑的主要功能，居民与客户的收益除了体现在经济上之外，还与建筑结构的生产以及生活质量密切相关。当在高层建筑工程建设中应用钢结构时，其具有更大的室内空间跨度，能够根据居民和客户的不同需求对空间进行划分，增强建筑的使用性能，满足其个性化需求。在钢结构高层建筑的墙体建设中，与混凝土结构相比较而言更具科技含量，在防水性、隔音效果和保温性能上具有更大的优势。这既能够保障居民良好的生活与休息环境，而且满足生产工作要求。从上述分析中可以看出，高层建筑钢结构在建筑性能上要比混凝土结构更加优越，从该角度理解与分析，则可以看出其具有更强的经济性。良好的建筑性能，能够给居民带来更好的居住体验，同时能够降低后续维护成本，延长高层建筑的使用寿命。

（二）施工工期

施工工期也会对工程建设的经济效益产生直接影响，因此在分析高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性时，也应该从这一方面入手。尤其是在高速发展的建筑行业当中，确实存在“一寸光阴一寸金”的特征。尤其是随着高层建筑建设规模的扩大化，在项目中的投资也在不断增加，投资者承受贷款利率的压力，工期越长其建设成本也就相对更高^[6]。无论是在钢结构高层建筑还是钢筋混凝土结构高层建筑的施工当中，企业都设置专业人员对工期进行管理，以降低企业在工程建设中面临的资金风险。钢结构与混凝土结构相比较而言，其在施工工期上存在较大的优势，有利于高层建筑工程及时投运并盈利。在高层建筑当中应用钢筋钩，能够促进贷款还款时间的缩短，防止由于时间过长而导致利息过高，从而降低企业的成本投入。在钢筋混凝土结构施工中，由于其施工工艺存在一定的复杂性，而且对于混凝土施工的要求较高，外界环境因素如温度、湿度和气候等对施工的影响较大，因此与钢结构施工相比容易受到干扰。尤其是在寒冷的北方地区，冬季施工存在较大的难度，大多数建筑企业往往会在冬季停工，如果采用钢结构形式缩短施工工期，那么就能在冬季之前竣工。其创造的时间效益将会直接转换为经济效益，是增强企业发展动力的关键点。

（三）环境要求

在我国经济的快速发展当中，环保问题受到社会的高度关注。尤其是进入新时期建设以来，传统的粗放型发展模式逐渐发生改变，集约化成为社会生产的主要发展方向。在建筑行业当中，由于施工会对当地环境产生影响，因此限制了其可持续发展。在绿色生产理念下，要在保障高层建筑建设质量的基础上，同时加强对自然生态环境的保护，防止产生严重的土壤污染、空气污染和水源污染等问题，降低环境保护工程成本投入。此外，在工程建设当中也会产生较多的固液废弃物，对其进行特殊处理实现回收再利用，可以有效降低企业的经济成本投入，这也是增强经济性的主要手段。钢筋混凝土结构施工主要在施工现场完成，在施工中会产生较大的噪音、粉尘污染和建筑垃圾等，因此对于环境的破坏程度更高。而钢结构的部件是在工厂内集中生产与加工，在施工现场完成组装后施工，能够有效降低对周围居民造成的影响，防止破坏城市生态环境。钢材具有绿色无污染的特点，这也是钢结构高层建筑施工的主要优势，在后续的拆除改造工作当中，能够实现对钢结构的二次利用，满足企业的可持续发展要求。因此，从环境角度对高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性进行分析，前者在节能减排方面更具优势。

（四）实例分析

1、工程概况

在某经济适用住宅楼房的建设当中，地面以上层数为16层，地下为1層，4080㎡为该项目的建设面积，50.0m为建筑高度值，标准层层高为3m。以GB5009-2012《建筑结构荷载规范》为依据对其荷载进行分析，明确风荷载标准值。

2、技术性对比

C28-C50为本工程项目中的混凝土强度范围，0.75kN/㎡为其风荷载风压值，Q325为钢材型号。在对建筑空间参数进行分析时，需要借助于SATWE软件，明确其技术性特点。在抗震设防烈度处于6-7之间时，混凝土结构截面尺寸会随着地震强度的上升而增加，且其增幅要比钢结构体系截面尺寸的增幅大，在主梁截面中则较为近似。在抗震设防烈度由6上升至7.5时，两种结构的倾覆力和地震力都有明显提升，而且其提升幅度大致相同。钢筋混凝土结构的配筋率会随着地震等级的提升而增大，钢结构则始终保持不变。在抗震性和延性方面，钢结构高层建筑具有更好的性能^[7]。

3、占用面积对比

与钢结构相比较而言，钢筋混凝土结构在柱梁截面积上要更大，超出其一倍多。在上述造价分析当中，可以看出钢结构高层建筑的主体造价要比钢筋混凝土高层建筑高，但是由于其所占面积较少，因此能够有效降低实际建设成本，为企业创造良好经济效益的同时，保障用户获得更大的空间。湿工作作业在钢结构高层建筑建设中较少，能够实现对污水污染、粉尘污染和噪音污染的有效控制。因此，在使用面积、柱梁横截面积、环境要求和施工工期等方面，钢结构的优势较为明显，是建筑行业的发展方向。

4、总工期对比

上部结构施工工期，会由于结构材料的差异而出现较大的不同，环境因素、季节因素和地质状况等，也会对高层建筑的施工工期产生影响。在该项目的钢筋混凝土结构体系当中，上部结构和基础施工分别为10个月和5个月;在该项目的钢结构体系当中，上部结构和基础施工都是5个月。因此，从施工工期上来看，钢结构高层建筑更具优势，能够在贷款利息上实现有效控制。

五、结束语

高层建筑的钢筋混凝土结构与钢结构相比较而言，在造价上具有一定的优势，但是从建筑性能、施工工期和环境要求等角度考量，钢结构的经济性要更强。良好的建筑性能可以减少高层建筑维护的频次，降低人力与财力投入成本，而且较短的施工工期能够降低贷款利息。此外，钢结构施工更加符合当前建筑行业的绿色化发展要求，因此受到社会的广泛欢迎。在高层建筑工程建设当中，应该实现钢筋混凝土结构向钢结构的逐步过渡，保障企业经济效益的同时，创造良好的社会效益。

参考文献：

[1]张文玲.不同结构体系高层钢筋混凝土住宅的结构性能和经济性对比分析[J].结构工程师，2019，35（01）：61-67.

[2]高飞.低碳环保理念下的高层建筑结构设计分析[J].建材与装饰，2018（33）：120-121.

[3]王海军.钢结构和混凝土结构在高层建筑中的应用经济性能对比[J].混凝土，2018（05）：123-126+132.

[4]陈进.高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性分析[J].科技创新导报，2018，15（14）：176-177.

[5]任焱.高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性分析[J].居业，2017（03）：172-173.

[6]王雷.高层建筑钢结构与钢筋混凝土结构的经济性分析[J].科技风，2017（02）：116.

[7]周学军，焦红，王松岩.钢结构与钢筋混凝土结构小高层住宅的经济性分析[J].山东建筑工程学院学报，2004（04）：77-80.