建工程师职称论文:提高建筑抗震设防烈度对土建造价的影响


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提高建筑抗震设防烈度对土建造价的影响 摘 要: 512 汶川大地震后,建筑抗震又引起了人们的重

视,根据建设部落实国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的 要求,相应变更了灾区的设防烈度。 以一框架—剪力墙结构为 算例,研究抗震设防烈度的改变对土建造价的影响,分析了不 同抗震设防烈度情况下土建造价的差异,为人们了解建筑抗 震设防与造价之间的关系提供一个参考。 关键词: 0 前 地震;抗震设防烈度;结构抗震等级;土建造价 言

截至 2008 年 9 月, 512 汶川大地震已造成超过 87000 人遇难,直接经济损失达上千亿元,间接损失无法估计,绝大部 分 是 由 建 筑 物 垮 塌 造 成 的 。 根 据 2002 年 实 施 的 GB50011-2001《建筑抗震设计规范》,此次地震中,遭受巨大 破坏市县的建筑抗震设防烈度多数为 7 度,包括了此次受灾 最严重的汶川、北川等地区,这项规范一直沿用至震前。根据 国家地震局统计,此次地震中,受损严重的地区实际烈度都超 过了当地的设防烈度,最高甚至达到了 11 度。建设部为落实 国务院《汶川地震灾后恢复重建条例》的要求,灾后重建中提 高了一些地区的设防烈度。 在结构设计中,提高设防烈度需要 通过提高建筑物的抗震等级实现,建筑物的造价也随之提高, 造价增加的幅度是大家所关心的。

建筑物的造价一般由三部分组成:土建造价:包括基础、 墙柱、梁、楼板结构构件;设备造价:包括给排水、强弱电、 电梯、空调暖通、智能化、安防等;装修造价:包括室内、外 各种装修。提高建筑物的抗震等级对造价方面影响的主要是 建筑的土建造价部分。 下面,通过算例分析提高结构的抗震等 级对土建造价的影响。 1 算 例

建筑物抗震等级的确定与当地的抗震设防烈度、地震分 组、设计基本加速度、建筑场地等外部因素有关,还与建筑物 高度、建筑物抗震设防分类、结构类型等有关。建筑物抗震 等级的提高,将加大结构构件的计算内力,提高配筋率和配箍 率,对造价的影响是加大截面尺寸,即增加混凝土和钢筋用量, 而对楼板厚度、配筋量几乎没有影响。 以某 10 层普通综合办公楼为例,框架—剪力墙结构,主体 高度 399 m,首层 36 m, 2~10 层层高为 33 m,上人平屋 顶,围护墙选用 190 mm 厚加气混凝土墙。 丙类建筑,Ⅱ类场地, 地震分组为第一组,基本风压 w0=05 kN/m2,地面粗糙度 B 类。 分析该工程在不设防及抗震设防烈度分别为 6 度、7 度 和 8 度时的造价差异,在规范允许范围内,全部构件按最经济 尺寸采用。表 1, 2, 3 给出该工程在各种抗震设防烈度下钢筋

总用量及工程土建造价之间的关系。这里的土建造价包括了 上部主体结构的材料费、人工费、机械使用费、其他直接费、 施工管理费和间接费用等。

根据表 1 中计算得到的数据结果,对比处理可以得出在 不同的抗震设防烈度情况下,钢筋用量、 土建造价等的变化情 况,见表 2, 3。 由计算可以得出:在保持结构体系不变的情况下,抗震设 防烈度从 6 度提高到 7 度需加大 6 根柱子的截面尺寸;从 7 度 调整到 8 度截面尺寸变化的柱子数 13 根,同时,各个构件配筋 量增加。 相对于不设防情况下,土建造价增加率,抗震烈度为 6 度时约提高单方造价 2%; 7 度时,约提高单方造价 6%;8 度时, 约提高单方造价 11%,这与文献[3]统计结果相同。钢筋用量 增加率的变化从不设防到 6 度约提高 1246%、从 6 度到 7 度约提高 1096%、从 7 度到 8 度约提高 865%,呈现出从 不设防到 8 度抗震烈度依次增加,钢筋增加率渐小的规律[5]。

经过对实例的研究,可以得到以下结果: (1)从 6 度到 8 度设防时,通过改变构件的截面尺寸和配筋 率来提高结构的抗震能力,是个很有效的方法。 (2)当设防烈度超过 8 度时,依旧通过改变构件的截面尺 寸和配筋率来提高结构的抗震能力已经不是最经济的方法, 一方面加大竖向构件尺寸将降低有效使用面积,同时由于刚 度的增加也加大了地震的作用力,此时应通过改变结构体系、 增加抗震斜撑体系、增设隔震消震措施等提高结构抗震性能 来达到抗震设防烈度的要求,这样提高的造价比单纯提高结 构的截面尺寸和配筋量还少。根据各种结构类型的抗震性能 从低到高,依次选择砖混结构、框架结构、框—剪结构、框— 筒结构、 筒中筒结构等,选择合适的结构体系是保证结构抗震 能力的第一步,且直接影响建筑物的土建造价。 (3)斜撑体系是抗震研究的新方向,其往往也有降低土建 造价的作用。 结构的竖向构件主要用于承担竖向力,而承受水 平力时为受弯构件,需要较大的截面尺寸,不经济。采用斜撑 体系可以改善这一缺点,斜撑为拉压构件,可以起到有效抵抗

水平力作用,且可减少竖向构件的数量和尺寸,从而降低土建 造价。 (4)除了单纯以结构自身抵抗地震作用上下功夫外,还可 以采用隔震、减震等措施,虽然增加了隔震、减震的设备费, 由于作用于结构上的地震作用降低,使上部结构构件、 配筋降 低而使结构造价降低,仍可降低总的土建造价 5%[8]。 2 结 语

改革开放 30 年,随着我国经济实力的提高,建筑标准不断 提高,特别是人们用于室内外装修的费用日趋增加,少则百余 元每平方米,多则可达几千元每平方米,甚至更高。此外,还有 各种设备、仪器、管道等的投入,且装修数年需要更新,使建 筑总造价增加,而单纯土建造价相对比例则减少。 根据本文的 结论可以知道,提高结构的安全度,建筑物土建造价增幅并不 大,相对于整个建筑物的造价,只占很小比例,特别对于那些昂 贵的地价和豪华装修的费用,所占比例就更小。 而结构产生过 大的变形或破坏,昂贵的装修和设备管线等也将付之东流,甚 至引起失火、漏电等次生灾害,造成人身伤亡。由结构变形和 破坏而引起装修和设备的破坏损失,远远大于土建造价的损 失。 根据日本统计结果资料显示[9],在地震发生时,通过自救 或互救逃生的人数占了近 70%,这部分人之所以能逃生,应该

说是建筑结构在地震中存在足够延性的原因,而震后花费巨 大成本的专业救护人员救出的人数只占 2%,所以说,预防胜 于事后补救,特别是生命财产。 建筑抗震的好坏在于结构抗震 性能的优劣,结构乃建筑之根本,应当确保其有足够的抗震能 力,而提高土建成本,对结构抗震性能改善效果非常显著。本 着政府提出的“以人为本”方针,本文作者认为,应该适当提 高土建投入,确保结构经济上的安全性。 在一些人的观念中,往往愿意接受奇异的建筑造型、 昂贵 的室内外装修,却不愿增加结构抗震、 建筑安全度的费用投入, 这种“重外观、轻结构”的观念使我们在每次地震来临时, 都遭受了惨痛的损失,其实,结构才是建筑物之根本,正所谓 “皮之不存,毛将焉附” 。 参考文献: [1] 谈一评,等.广厦建筑结构通用分析与设计程序教程

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