電解車間兩種結構形式土建投資對比

吳旻

（貴陽鋁鎂設計研究院有限公司貴州貴陽550081）

電解車間兩種結構形式土建投資對比

吳旻

（貴陽鋁鎂設計研究院有限公司貴州貴陽550081）

本文通過對鋼結構形式及混凝土排架結構形式電解車間的工程量進行計算統計，討論電解車間兩種結構形式的土建投資的差別。

電解車間；鋼結構；混凝土排架結構；工程投資

1　前言

最近幾年，隨著世界經濟及鋁工業的快速發展，我國電解鋁技術也得到了較大提高，電解車間的產能要求也越來越大，電解槽從240KA到340KA，一直到現在的420KA槽、500KA槽，槽子越來越大，廠房的跨度也越來越大，總投資也越來越大。在設計中對經濟指標的要求也越來越高，除了降低能耗外，就是要節省建設投資。而從土建方面來說，合理的結構設計方案與便于施工就是重中之重，合理的結構設計本身就可以節省投資，而便于施工可大大縮短工期，節約人工成本，讓業主盡快見效益。據權威資料統計分析，在初步設計階段，影響工程造價的可能性為75～ 95%；在技術設計階段，影響工程造價的可能性為35～75%；在施工圖設計階段，影響工程造價的可能性為5～35%。因此，設計方案的優劣、設計質量的好壞、設計是否優化對工程造價將產生直接的影響，尤其是初步設計階段的方案設計。而任何方案設計的優劣，都要有基礎數據作為支持。材料選擇不同，工程直接費就不同，總造價也不同，設計階段合理選擇建筑材料，控制材料單價或工程量，是控制工程造價的最有效途徑。

2　投資分析主體概況

以某工程電解車間為本次分析實例，對鋼結構形式與混凝土排架結構形式進行對比，本次取一個標準跨進行分析。本車間產能為500kt/a，共采用366臺500KA級大型預焙陽極電解槽，每棟廠房內配置9臺多功能天車。車間所在地抗震設防烈度為Ⅷ度，設計基本地震加速度值為0.2g，場地類別為Ⅱ類，車間由兩棟完全平行的30m跨廠房組成，單棟廠房長1407.6m，標準柱距為6.9m，與通廊連接處抽柱，柱距為13.8m，兩棟廠房的間距為60m，通過4條通廊連接，通廊采用門式剛架，通廊剛架置于3.3m平臺上，與平臺柱鉸接，車間平面布置如圖1。

圖1　電解車間平面布置圖

3　主體設計方案構成

3.1鋼結構形式

3.3m操作平臺以下為現澆鋼筋混凝土結構，3.3m以上采用鋼結構，下柱采用焊接型雙肢柱，吊車梁由獨立的工字型柱支撐，上柱為焊接工字型柱，屋面梁為焊接型實腹式變截面梁，分兩次拼接，梁柱連接采用高強螺栓剛性連接，鋼柱腳采用插入式，吊車梁采用焊接工字型鋼吊車梁，制動系統采用制動板形式，制動板與吊車梁之間用高強螺栓連接。3.3m操作平臺下主梁一端直接置于高杯口上，形成一個鉸接點，另一端與平臺柱剛性連接。剖面圖如圖2。

圖2　電解車間剖面示意圖

3.2混凝土排架結構形式

3.3m操作平臺為現澆鋼筋混凝土結構，主廠房柱采用預制柱，吊車梁置于牛腿上，屋面為梯形鋼屋架，吊車梁采用焊接工字型鋼吊車梁，預制柱插入杯口基礎。3.3m操作平臺下主梁與預制柱間通過牛腿連接，形成一個鉸接點，另一端與平臺柱剛性連接。預制混凝土柱可工廠加工或現場施工。剖面圖如圖3。

4　分析內容

（1）鋼結構形式材料用量計算項目包括：（因篇幅關系，本文僅將必要的統計表格示出）

①門式剛架的鋼材用量計算；

②吊車梁的鋼材用量計算；

③制動板的鋼材用量計算；

④墻面、屋面系統的鋼材用量計算；

⑤電解車間標準跨用鋼（鋼板、型鋼）量計算；

⑥▼3.250板的混凝土用量、鋼筋用量計算；

⑦▼3.250梁的混凝土用量、鋼筋用量計算；

⑧廠房基礎及平臺基礎的混凝土用量計算；

⑨基礎墊層混凝土的用量計算；

⑩基礎鋼筋的用量計算；

（11）混凝土部分鋼筋及混凝土匯總表。

（2）混凝土排架結構形式材料用量計算項目包括：（因篇幅關系，本文僅將必要的統計表格示出）

①鋼屋架的鋼材用量計算；

②吊車梁的鋼材用量計算；

③制動板的鋼材用量計算；

④墻面、屋面系統的鋼材用量計算；

⑤電解車間標準跨用鋼（鋼板、型鋼）量計算；

⑥▼3.250板的混凝土用量、鋼筋用量計算；

⑦▼3.250梁的混凝土用量、鋼筋用量計算；

⑧預制柱的鋼筋及混凝土用量計算；

⑨廠房基礎及平臺基礎的混凝土用量計算；

⑩基礎墊層混凝土的用量計算；

(11)基礎鋼筋的用量計算；

(12)混凝土部分鋼筋及混凝土匯總表。

（3）鋼結構形式與混凝土排架結構形式土建提資費用對比見表1。

圖3　混凝土結構電解車間剖面示意圖

5　結論

混凝土結構形式在材料及人工成本上具有較大優勢，對于大型電解車間的投資費用影響較大，以本次工程電解車間為例，材料及人工成本可節省3275萬元，見表1，其投資僅為鋼結構形式的62%，當然，如果計入母線基礎、槽基礎、及開挖、回填土石方、模板等工程，投資比例應在65%左右。從本次分析可看出，混凝土結構形式在土建提資上節省很多，其主要節省在兩方面：①混凝土排架與剛架的造價懸殊，相差2473萬元，具體見表2；②混凝土結構形式的基礎設計方案優化，其采用了淺埋形式，將杯口杯壁加厚，取消了杯口配筋，同時也減少了混凝土用量，減少提資817萬元，具體見表3，由此可看出，任何一個基本構件的方案形式確定，都將對建設提資產生巨大的影響。

表1　電解車間土建投資明細表

表2　電解車間混凝土排架與剛架投資明細表

表3　電解車間基礎投資明細表

TU276

A

1673-0038（2015）14-0134-02

2015-3-21

吳旻（1976-），男，苗族，貴州天柱人，工程師，本科，主要從事結構設計工作。