某酒店隔震與非隔震結構經濟性對比分析

王 赟，袁 毅

(四川省建筑科學研究院，四川成都610081)

2008年“5·12”汶川8.0級大地震及2013年“4·20”蘆山7.0級地震造成了大量的人員傷亡和工程結構的破壞，造成了巨大的經濟損失。強烈的地表運動和變形是引起破壞的根本原因。如何在未來地震中保證工程結構的安全以有效避免人員傷亡和巨大經濟損失？建筑隔震技術是其中的一個研究方向。隨著隔震裝置的研發更新和隔震技術的日趨成熟，基礎隔震結構在提高結構抗震安全性和減震效果上的優勢已經得到業內人士的廣泛認同。但是很多設計人員和業主對隔震結構在經濟上的合理性還存在疑慮：采用隔震技術的建筑在提高抗震安全性的同時是否意味著工程費用的明顯增加，建筑投資與取得的效益關系如何等問題，使得越來越多的投資方和設計人員開始關注隔震設計對工程總造價的影響。可以說，目前隔震技術與經濟性的關系仍然是制約業主(尤其是房地產開發商)進行隔震決策的主要因素，是阻礙隔震技術在我國進一步推廣應用的關鍵[1]。

1 建筑隔震技術簡介

建筑隔震技術即建筑基礎隔震技術，是在建筑上部結構與基礎(或下部結構)之間設置可以人為改變結構體系震動特性的隔震系統(隔震層)，使建筑物上部結構與地基“隔開”，“隔斷”地震能量向上部結構的有效傳遞路徑，以延長整個結構體系的自振周期、增大阻尼、減小輸入上部結構的地震作用，達到預期的防震要求[2]。而傳統的建筑結構設計采用的是抗震設計，強調的是“抗”，即主要致力于保證結構自身具有一定的強度、剛度和延性，以滿足一定的抗震設計要求。此時結構處于被動抵御的地位，是一種消極的抗震方式。再者，隨著地震強度的增大，結構的斷面和配筋都要相應的增大，造成經濟上的“浪費”。

2 某酒店結構設計概況

該酒店位于四川省阿壩州松潘縣，該地區抗震設防烈度為8度(0.20g)，設計地震分組為第二組，場地類別為Ⅱ類，屬于高烈度地區。該酒店客房部有5棟多層單體建筑，筆者選擇其中一個6層單體進行計算分析。該6層單體建筑面積為6 360 m2，結構形式為鋼筋砼框架結構，無地下室，結構平面布置圖見圖1，主要柱網尺寸為9.900 m×6.600 m，一層層高為4.5 m，其余各層均為3.6 m，房屋高度22.5 m，房屋高寬比小于4。考慮到是否為隔震建筑對基礎部分的設計基本沒有影響，故做經濟性對比分析時本案例只考慮基礎以上部分。

在樓面各層恒載、活載相同的情況下，得到非隔震結構模型和隔震結構模型，各項設計指標滿足規范要求但又不富余過多。并通過結構模型導出圖紙，利用廣聯達專業算量軟件,計算得出該建筑隔震結構和非隔震結構準確的鋼筋含量、砼用量及模板的工程量，再用宏業清單計價專家軟件進行組價(按該地區2013年7月造價水平考慮)，得出最終的實際工程造價。

圖1 酒店結構平面布置

3 隔震結構與非隔震結構工程量的對比分析

3.1 主體結構鋼筋用量比較

經計算得出主體結構的鋼筋含量，見表1。隔震結構鋼筋用量為36.83 kg/m2，非隔震結構鋼筋用量為48.37 kg/m2，隔震結構和非隔震結構相比可節約鋼筋11.54 kg/m2，占非隔震結構鋼筋用量的23.9%。鋼筋用量的節約主要得益于隔震結構較非隔震結構的地震水平作用影響系數由0.16降低到0.062，可見采用隔震結構后的地震作用可以降低一度，隔震結構第1層較非隔震結構鋼筋用量多，這是因為隔震結構第1層是隔震層，隔震層的樓板厚度和樓蓋梁板剛度因《建筑抗震設計規范》中有更高的要求所致，盡管如此，但是鋼筋用量還是有明顯的降低。

表1 主體結構鋼筋含量表 t

3.2 主體結構砼用量比較

經計算得出主體結構的砼用量，見表2。隔震結構砼用量為0.281 m3/m2，非隔震結構砼用量為0.307 m3/m2，隔震結構和非隔震結構相比可節約砼0.026 m3/m2，占非隔震結構砼用量的8.5%。由于該房屋未設置地下室，隔震結構較非隔震結構多出一個隔震層，雖然梁、柱砼用量減少明顯，但板的砼用量有所增加，總體砼用量節約并不大。不過，由于梁截面高度的降低，可使室內的凈高增加，窗高增加，增強了室內的采光等，為建筑專業設計提供了更優的發揮空間，也提高了酒店的舒適度。

表2 主體結構砼用量表 m3

3.3 主體結構模板用量比較

表3 主體結構模板用量表 m2

經計算得出主體結構的模板用量，見表3。隔震結構模板用量為2.08 m2/m2，非隔震結構模板用量為2.14 m2/m2，隔震結構和非隔震結構相比可節約模板0.06 m2/m2，占非隔震結構模板用量的2.8%。由于模板的單價相對鋼筋、砼而言相對較低，而且這兩種結構的模板工程量相差很小，故模板的造價對建筑是否采用隔震技術的總造價影響很小。

4 主體結構短期經濟效益的對比分析

在暫不考慮隔震支座費用的情況下，將上述工程量輸入計價軟件中，按照松潘縣2013年7月的造價水平考慮，隔震結構造價為297.62萬元，單位造價為467.96元/m2；非隔震結構造價為354.58萬元，單位造價為557.52元/m2。隔震結構與非隔震結構相比可節約造價89.56元/m2，即56.96萬元，占非隔震結構造價的16.1%。

根據隔震支座廠家的報價，隔震支座的費用約為80元/m2(根據樓層的高低和支座數量的變化等而略有不同)，即本工程的支座費用為50.88萬元。則隔震結構與非隔震結構相比最終的造價可節約9.56元/m2，即6.08萬元,占非隔震結構造價的1.7%，可見，隔震支座的費用是影響隔震建筑造價的一個很重要的因素。總的造價降低6萬元對于一個約6 000 m2的公共建筑來說，已微不足道。可見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優越性。

5 主體結構長期經濟效益的對比分析

傳統的建筑遭遇地震時，其經濟損失包括直接經濟損失和間接經濟損失兩個方面。直接經濟損失是指地震后建筑加固維修和重建的費用以及室內設備、物品維修和更換的費 用。間接經濟損失是指由地震造成的建筑、設備和物品等損壞導致的酒店不能正常經營所帶來的經濟損失。

作為該地區高級休閑度假酒店，裝修費用很可能比建設費用高，隔震結構較非隔震結構震后的加固維修和重建的費用以及室內設備、物品維修和更換費用的直接經濟損失將大大降低。隔震建筑的室內設備、物品完好或輕微損壞，即不維修或簡單維修即可使用，可以確保房屋能夠盡快恢復運營，保護人員和財產安全，提高整個結構的地震安全性，間接降低了地震帶來的經濟損失。此外，隔震結構對于災害指揮中心、監測中心、通訊大樓、中心醫院、交通樞紐等重要生命線工程來說，在減少了經濟損失的同時也帶來了不可估計的社會效益。

6 結束語

通過上述的對比分析可以得出，隔震建筑的短期經濟效益并不明顯，本案例工程造價只節約了6.08萬元。但就長期經濟效益而言，隔震建筑從根本上避免或者大幅度降低地震帶來的直接經濟損失和間接經濟損失，隔震建筑具有傳統抗震建筑無法比擬的長期經濟效益。

[1] 馬玉宏，趙桂峰，譚平，等.基礎隔震結構全壽命費用研究[J].地震工程與工程振動，2012(5)：178-185

[2] 黨育，杜永峰，李慧.基礎隔震結構設計及施工指南[M].中國水利水電出版社，知識產權出版社，2007