某酒店隔震与非隔震结构经济性对比分析

时间：2024-07-28

王赟，袁毅

(四川省建筑科学研究院，四川成都610081)

2008年“5·12”汶川8.0级大地震及2013年“4·20”芦山7.0级地震造成了大量的人员伤亡和工程结构的破坏，造成了巨大的经济损失。强烈的地表运动和变形是引起破坏的根本原因。如何在未来地震中保证工程结构的安全以有效避免人员伤亡和巨大经济损失？建筑隔震技术是其中的一个研究方向。随着隔震装置的研发更新和隔震技术的日趋成熟，基础隔震结构在提高结构抗震安全性和减震效果上的优势已经得到业内人士的广泛认同。但是很多设计人员和业主对隔震结构在经济上的合理性还存在疑虑：采用隔震技术的建筑在提高抗震安全性的同时是否意味着工程费用的明显增加，建筑投资与取得的效益关系如何等问题，使得越来越多的投资方和设计人员开始关注隔震设计对工程总造价的影响。可以说，目前隔震技术与经济性的关系仍然是制约业主(尤其是房地产开发商)进行隔震决策的主要因素，是阻碍隔震技术在我国进一步推广应用的关键[1]。

1 建筑隔震技术简介

建筑隔震技术即建筑基础隔震技术，是在建筑上部结构与基础(或下部结构)之间设置可以人为改变结构体系震动特性的隔震系统(隔震层)，使建筑物上部结构与地基“隔开”，“隔断”地震能量向上部结构的有效传递路径，以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼、减小输入上部结构的地震作用，达到预期的防震要求[2]。而传统的建筑结构设计采用的是抗震设计，强调的是“抗”，即主要致力于保证结构自身具有一定的强度、刚度和延性，以满足一定的抗震设计要求。此时结构处于被动抵御的地位，是一种消极的抗震方式。再者，随着地震强度的增大，结构的断面和配筋都要相应的增大，造成经济上的“浪费”。

2 某酒店结构设计概况

该酒店位于四川省阿坝州松潘县，该地区抗震设防烈度为8度(0.20g)，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅱ类，属于高烈度地区。该酒店客房部有5栋多层单体建筑，笔者选择其中一个6层单体进行计算分析。该6层单体建筑面积为6 360 m2，结构形式为钢筋砼框架结构，无地下室，结构平面布置图见图1，主要柱网尺寸为9.900 m×6.600 m，一层层高为4.5 m，其余各层均为3.6 m，房屋高度22.5 m，房屋高宽比小于4。考虑到是否为隔震建筑对基础部分的设计基本没有影响，故做经济性对比分析时本案例只考虑基础以上部分。

在楼面各层恒载、活载相同的情况下，得到非隔震结构模型和隔震结构模型，各项设计指标满足规范要求但又不富余过多。并通过结构模型导出图纸，利用广联达专业算量软件,计算得出该建筑隔震结构和非隔震结构准确的钢筋含量、砼用量及模板的工程量，再用宏业清单计价专家软件进行组价(按该地区2013年7月造价水平考虑)，得出最终的实际工程造价。

图1 酒店结构平面布置

3 隔震结构与非隔震结构工程量的对比分析

3.1 主体结构钢筋用量比较

经计算得出主体结构的钢筋含量，见表1。隔震结构钢筋用量为36.83 kg/m2，非隔震结构钢筋用量为48.37 kg/m2，隔震结构和非隔震结构相比可节约钢筋11.54 kg/m2，占非隔震结构钢筋用量的23.9%。钢筋用量的节约主要得益于隔震结构较非隔震结构的地震水平作用影响系数由0.16降低到0.062，可见采用隔震结构后的地震作用可以降低一度，隔震结构第1层较非隔震结构钢筋用量多，这是因为隔震结构第1层是隔震层，隔震层的楼板厚度和楼盖梁板刚度因《建筑抗震设计规范》中有更高的要求所致，尽管如此，但是钢筋用量还是有明显的降低。

表1 主体结构钢筋含量表 t

3.2 主体结构砼用量比较

经计算得出主体结构的砼用量，见表2。隔震结构砼用量为0.281 m3/m2，非隔震结构砼用量为0.307 m3/m2，隔震结构和非隔震结构相比可节约砼0.026 m3/m2，占非隔震结构砼用量的8.5%。由于该房屋未设置地下室，隔震结构较非隔震结构多出一个隔震层，虽然梁、柱砼用量减少明显，但板的砼用量有所增加，总体砼用量节约并不大。不过，由于梁截面高度的降低，可使室内的净高增加，窗高增加，增强了室内的采光等，为建筑专业设计提供了更优的发挥空间，也提高了酒店的舒适度。

表2 主体结构砼用量表 m3

3.3 主体结构模板用量比较

表3 主体结构模板用量表 m2

经计算得出主体结构的模板用量，见表3。隔震结构模板用量为2.08 m2/m2，非隔震结构模板用量为2.14 m2/m2，隔震结构和非隔震结构相比可节约模板0.06 m2/m2，占非隔震结构模板用量的2.8%。由于模板的单价相对钢筋、砼而言相对较低，而且这两种结构的模板工程量相差很小，故模板的造价对建筑是否采用隔震技术的总造价影响很小。

4 主体结构短期经济效益的对比分析

在暂不考虑隔震支座费用的情况下，将上述工程量输入计价软件中，按照松潘县2013年7月的造价水平考虑，隔震结构造价为297.62万元，单位造价为467.96元/m2；非隔震结构造价为354.58万元，单位造价为557.52元/m2。隔震结构与非隔震结构相比可节约造价89.56元/m2，即56.96万元，占非隔震结构造价的16.1%。

根据隔震支座厂家的报价，隔震支座的费用约为80元/m2(根据楼层的高低和支座数量的变化等而略有不同)，即本工程的支座费用为50.88万元。则隔震结构与非隔震结构相比最终的造价可节约9.56元/m2，即6.08万元,占非隔震结构造价的1.7%，可见，隔震支座的费用是影响隔震建筑造价的一个很重要的因素。总的造价降低6万元对于一个约6 000 m2的公共建筑来说，已微不足道。可见隔震建筑相比一般非隔震建筑而言，工程建造成本并不具有优越性。

5 主体结构长期经济效益的对比分析

传统的建筑遭遇地震时，其经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两个方面。直接经济损失是指地震后建筑加固维修和重建的费用以及室内设备、物品维修和更换的费用。间接经济损失是指由地震造成的建筑、设备和物品等损坏导致的酒店不能正常经营所带来的经济损失。

作为该地区高级休闲度假酒店，装修费用很可能比建设费用高，隔震结构较非隔震结构震后的加固维修和重建的费用以及室内设备、物品维修和更换费用的直接经济损失将大大降低。隔震建筑的室内设备、物品完好或轻微损坏，即不维修或简单维修即可使用，可以确保房屋能够尽快恢复运营，保护人员和财产安全，提高整个结构的地震安全性，间接降低了地震带来的经济损失。此外，隔震结构对于灾害指挥中心、监测中心、通讯大楼、中心医院、交通枢纽等重要生命线工程来说，在减少了经济损失的同时也带来了不可估计的社会效益。