浅谈钢结构在水利工程配套房建中的应用

李 群

（宝鸡市冯家山水库管理局 陕西 宝鸡 721300）

随着工业与民用建筑变革与发展，许多发达国家钢结构建筑已成为建筑行业的主流，仅欧美国家钢结构建筑钢材用量就占其全部建筑65%，日本占到50%。进入20世纪90年代后，我国钢结构建筑也有了新的发展，钢结构在交通桥梁、工业厂房、储物库房和商业超市等广泛应用，并在华北、东南沿海等地区始用于民用住宅，使传统砖混、钢筋混凝土结构向钢结构转型，推进了建筑结构的创新与变革，形成了很大的发展空间和规模。从陕西省水利行业看，对水利工程配套的房建设施应用钢结构甚少，致使配套房建设施使用年限短、安全抗震性能差、破损状况日益突出。

水利行业配套的水力发电机房、抽水泵房和启闭闸房等房建设施是保障水利工程正常运行的重要设施。陕西省大中型水利工程大多运行时间长，配套房建设施老化、失修问题突出。在实施水利工程配套房建设施改造中，涉及项目多、工程量大、施工难度大，运用何种方式和结构类型实施改造是水利工程设计部门和水利工程建设单位面对的新课题。

1 水工房建设施的现状

目前，陕西省拥有37座大中型水利工程，80%修建于20世纪60～70年代，其配套的水力发电机房、抽水泵房和启闭闸房大都是传统的砖混、钢筋混凝土建造，分布范围广，房建面积大。由于初建时选用建造结构滞后，年久老化失修，加之“汶川5·12”地震的震损，水利工程配套的房建设施破损十分严重。仅从宝鸡市冯家山水利工程（大二型）配套房建设施调研统计，水力发电机房2座，大中型抽水泵房20余座，启闭闸房18座，共有配套房建面积12000m2，其中年久失修、老化破损占配套建筑面积约75%，已影响到水利工程正常运行和效益发挥，应对需维修加固的房建设施实施优化改造。

2 钢结构类型与优点

2.1 钢结构类型

钢结构按生产功能用途一般分为重型钢结构、轻型钢结构、网架钢结构和悬索钢结构四种类型。建筑结构选型是建筑设计、建筑施工和确保工程质量的前提和基础。从水利工程运行功能与用途调研分析，对新建和改建水利工程房建设施，一般选用轻型钢结构极为经济、适宜和实用。

2.2 钢结构优点

钢结构是一种受力性能良好的空间结构体系，在国内外建筑领域广泛应用。钢结构与传统的砖混、钢筋混凝土结构类比，具有以下优点。

（1）强度高、承载力大。

由于钢材具有强度高、建筑物自重轻的特点，以钢骨架做支撑结构可建造开间、进深较大的建筑，也可建造单跨、双跨或多跨的厂房，安装起重量小吨位（5kN）到大吨位（600kN）重量的吊车。由于钢结构所需载面小、自重轻，可减轻建筑物重量30%，增加空间利用率5%～7%。

（2）抗震性能好。

钢结构具有较好的塑性和韧性，能有效降低地震灾害的震损强度。据资料显示：在地震烈度10度区，砖混、钢筋混凝土结构建筑大部分倒塌，而钢结构建筑未有明显的震损。如青海玉树4月14号发生7.1级地震，土木结构建筑100%垮塌损毁；砖混结构建筑80%倒塌，其余成为危房；钢筋混凝土结构建筑20%垮塌。由此表明，钢结构抗震性能好,可大大减少建筑震损和人员伤亡。

（3）施工工期短。

钢结构主体部件由专业工厂加工，构件尺寸准确，便于运输和现场组装，还能使基础施工和墙体（屋面）材料、钢构件加工同时进行，由此加快了建造速度，缩短了建造工期。如建造一般规模较小的钢结构厂房仅需45天～2个月，而采用钢筋混凝土结构则需8个月～12个月。

（4）节约能源与资源。

我国是世界上新建建筑量最大的国家，年消耗全球40%的水泥用于建筑，粘土砖产量5000亿块，年毁土7.321亿m3，年消耗标准煤占全国煤产量5%左右。选用钢结构不仅比混凝土结构节能60%以上，还能节约土地资源，减少能源消耗和二氧化碳对环境的污染。

（5）减少建筑材料用量。

钢结构截面小，与同等框架结构用钢量相当，省去了框架、梁柱、墙体和屋顶系统混凝土（砖材）等材料的用量。其比混凝土结构用量减少50%～35%左右，既可减轻基础荷载，又可减少混凝土（粘砖）等材料的用量。

（6）减少建造投资及拆除费用。

钢结构具有投资少、造价低的优势，与建造3600m2单层厂房砖混、钢筋混凝土结构造价（未包括材料浮动价等）相比较，建造跨度、面积越大，钢结构的造价费用就越低。据造价定额测算：一般钢结构造价485元/m2，钢筋混凝土造价则为700元/m2。

由于拆除投入人工、运输、机械和建筑垃圾量不同，拆除费用就不同，从拆除同一面积（不同结构）的旧建筑物支出费用类比，拆除钢结构费用少。以拆除1000m2单层厂房计算，拆除砖混结构费用约5万～6万元；拆除钢筋混凝土结构费用约9万～10万元；钢结构费用约0.9万～1.2万元。

（7）有利于生态环境保护。

据资料显示，由于全国许多建筑结构技术滞后，施工质量低，建筑物平均使用年限仅为25年～30年，年拆毁旧建筑物占建筑量的40%。拆毁每万平方米旧建筑产生7000t～12000t建筑垃圾，其中对拆毁砖混、钢筋混凝土结构旧建筑98%材料无法回收再生，形成大量的建筑垃圾，既无法焚化处理，又破坏生态环境。而拆毁钢结构旧建筑95%的材料可回收再生，部分钢构件还可再二次利用，形成建筑垃圾量极少，有利于生态环境保护和经济社会可持续发展。

4 水工房建结构选用

陕西省大中型水利工程配套的80%房建设施都分布在交通不便、施工条件差、改造难度大的区域。在对水利工程配套的水力发电机房、抽水泵房、启闭闸房等房建设施的改造、改建、新建中，应结合房建设施破损状况和建筑设施分散特点，以及交通不便、施工难度大的实际，坚持提高工效、降低投资、优化改造、确保质量的原则，对设计使用年限即将到期（超期运行）、功能明显减退的水利工程配套房建设施实施改造、维修、加固。对设计运行年限较短、运行功能正常水工程配套的房建设施需拆除改建的选择钢结构予以重建。对新建的水利工程配套房建设施，尤其是对新建水力发电机房、大中型和大中型抽水泵房、启闭闸房，需优化选用钢结构，以提升各类房建设施改造（建造）质量、延长使用年限、确保水工程正常运行。

5 结语

水利工程房建设施是水利工程正常运行的基础。在陕西省水利行业实施项目带动战略中，应坚持“近远适宜、结构择新、生态环保、抗震安全、确保运行”的原则。对改造、拆旧建新的水利工程配套房建设施，在选用房建设施结构类型时，既要考虑使用年限，又要考虑抗震安全；既要考虑新建房设建筑物一次综合投资费用，又要考虑拆除投入费用，还应考虑节约资源和生态环境诸多因素。与此同时，还应进一步研讨钢结构在其他水工建筑改造、更新中的应用，以提高施工效率，确保工程质量，保障水利工程安全运行。陕西水利