装配式钢结构建筑的发展与应用李广清

装配式钢结构建筑的发展与应用李广清

李广清

李广清

天津盛耀置业有限公司天津300403

摘要：现阶段，我国装配式建筑不断发展起来，钢结构由于具有抗震性能好、重量轻、材料可循环利用等优点，使得装配式钢结构建筑快速发展开来。本文就装配式钢结构建筑中的发展中遇到的问题及发展策略进行了分析。

关键词：钢结构；装配式；绿色环保

引言

装配式钢结构建筑以钢结构作为承重结构，是与装配式混凝土建筑、装配式木结构建筑并行的3种装配式建筑体系之一。钢结构是与围护、内装、设备管线等建筑部品部件的系统集成，是其主体结构。面对装配式建筑的发展方向，钢结构技术是否继续适用，如何更好地适应需求和发展，本文从结构体系、构件设计和防火防腐、连接节点三方面进行阐述。

1装配式建筑概述

建筑业的迅速发展给人们的生活方式带来了很多的便利，但同时也产生了一系列新的问题，如施工过程带来的环境污染问题、资源的消耗问题，因此我国开始把节能、节材、节地等可持续发展理念应用到建筑行业中，装配式结构形式作为工业化生产的产品对这一目标的实现具有重大意义，作为住宅产业化的主要发展方向，不但可以解决资源浪费的问题，还可以提高施工质量、节约工程成本，缩短建设周期。装配式建筑是将混凝土构件在加工场进行加工，满足强度要求后运输到现场，通过吊装等方式将制作好的构件放置到准确位置，在现场对节点进行现浇使之形成一个可靠的结构体系。这种建筑形式大大减少了现场的工作量和施工难度，受环境影响较小，尤其是在冬季施工期间，现浇混凝土的凝结与硬化会受气温过低的影响而导致强度不足，而装配式建筑构件的加工过程不会受到各种环境因素的影响，生产的各项数据都是预先试验得到的，构件的质量有保证。在环保方面，装配式建筑相对现浇混凝土建筑而言，施工过程中产生的噪音、粉尘等很少，对周围环境的影响也较小。在工厂化生产过程中，节省了大量的模板和脚手架，减少了木材的使用量，更符合绿色建筑的要求。2014年，国家住房和城乡建设部出台了行业标准《装配式混凝土结构技术规程》，于2014年10月1日正式实施。《规程》是在全面总结我国预制混凝土结构的研究成果和工程实践经验的基础上制定的，并参考借鉴了外国的先进技术，涵盖了设计、施工、预制构件生产、验收等环节，主要技术指标设置合理，能满足当前工程建设的需要，实施后将结束我国在装配式混凝土领域没有国家标准遵循的局面，在我国装配式建筑的发展中具有重要意义。

2装配式钢结构建筑的基本特征

（1）标准化和工业化设计。在设计和分析的过程中，结合制作运输吊装的要求，充分发挥材料的性能优势，使建筑模数、使用功能和构件参数达到标准效果；标准构件和组件在各工程中具有高度重复利用的概率；进而减少废弃模板和一次性建材以达到绿色环保效果。（2）装配式施工和一体化装修。有效提高施工质量，减少现场湿作业，降低劳动力需求数量，优化施工工序，降低中间废弃物的产生与缩短项目建设周期。（3）信息化管理和智能化应用。工厂制作加工预拼装已成为主战场，工作环境和人员相对舒适和稳定，作业流程、质量检查和人员的管理手段较多，不确定性风险发生概率显著下降。现场作业以运输安装为主，作业人员数量减少，安全规章制度等贯彻执行效率大幅提高。

3钢结构在装配式建筑发展策略

3.1构件设计

钢结构厂的构件加工，虽然实现了工厂预制，但也存在加工效率的问题。国外的钢结构普遍使用型钢。由于我国有用钢量控制，另外工程量计算一般是按吨位而不论构件截面形式，所以导致采用焊接截面的情况普遍。尽可能采用轧制型钢以及成品型材，少用焊接截面，是减小构件加工工作量的重要措施。钢结构加工厂的构件如能实现模数化、标准化，就是实现了装配式建筑的发展初衷，而不是停留在“钢结构就是工厂预制的”这一说法上。如型钢在钢厂经简单处理，绕过钢构厂，直接进入现场进行装配，将是高效装配的解决方案。

3.2钢结构的抗震性能

首先，该材料是延性材料，而其设计的自重与其他材料相比较轻，因而这种材料的抗震性能也会更好。钢结构这种结构的薄壁钢管以及其车型所采用的热轧型钢的截面的分配也较为合理、其截面的单位面积设计的质量分配也更加均匀，单位面积的质量分配更小，从而使整个结构都更为轻巧，在日常生活中的装配式钢结构住宅设计里，这种构件所起的作用主要是承重，并且是主要的承重构件。此外，在设计装配式建筑的过程中，钢结构的墙体和楼面设计时所选的材料都是相对比较轻巧的建筑材料，之所以这样选材，是因为与其他建筑材料相比，钢结构的结构的优势在于，其能以更轻的自重去承受更大的重量。这样的装配式建筑的钢结构设计而成的建筑住宅与其他建筑相比，其抗震效果处于上层，这也能够充分体现出钢结构建筑的强度之高，利用钢结构设计的建筑的雁阵性能优越，能较大程度的抵消地震来临之时产生的地震波，该结构的塑性变形能力与其他材料相比较强，这一系列的制作特点能够在很大程度上提升装配式钢结构建筑的抗震效果，有效保证住宅的抗震性能，对于提高钢结构住宅建筑的安全性能以及可靠和稳定性有着重要的作用。

4发展趋势分析

要实现装配式钢结构住宅的稳定、可持续、健康发展，必须解决四个主要问题：产业化、系统化、标准化和模块化。装配式钢结构产业化是我国建筑业发展的必由之路，它将成为促进我国经济发展的新增长点。装配式钢结构体系易于实现工业化生产和标准化生产，与之配套的墙体材料可采用新型节能环保材料。它是一个绿色环保建筑，可再生和可重复使用，符合可持续发展战略。因此，必须完成装配钢结构体系成套技术的研究成果。它将极大地促进工业化的快速发展，直接影响我国建筑业的发展水平和未来。目前，国内建筑业的生产效率较低，属于劳动密集型产业。装配式钢结构属于高技术、高效率的产业。加快钢结构装配的研究，将促进建筑业向技术密集型产业的转变，促进建材、冶金、机械，特别是钢铁企业的发展。装配式钢结构的发展将促进住宅建筑业的更新换代。装配式钢结构体系需要多年的系统设计、试验研究以及大量的工程实践。与传统建筑相比，钢结构的综合造价没有比较优势，开发量相当小。钢结构的推广应用需要各级政府的支持。希望全国建筑业创新联盟能够走合作研发、产业联盟和共同发展的道路，为国家工业化的发展服务，也希望工人们也能这样做。产业化系统可以为产业的发展提供有益的参考。目前，钢结构在组合钢结构中的进一步推广和应用存在一系列瓶颈。其中最突出的是钢结构住宅模块化与标准化研究的不足。目前，一些多层和高层钢结构在我国的发展不是设计和构建系统的思想，并没有真正充分发挥钢结构适合工业化生产。只有建立一套基本的模数系统，使建筑平面、立面布置、结构构件尺寸、构件的连接、钢结构墙系统遵循尺寸协调统一的原则，才能实现从工厂标准化生产到现场拼装施工的完美过程。

结语

经过以上分析可知，在装配式建筑中使用钢结构，能够加快建筑结构形式的转换，实现节能减排、可持续发展的目的，然而在生产加工和施工过程中还存在一些问题，应当在现有的装配式建筑基础上继续推进装配式钢结构的发展，着力健全规范相关施工体系，探索如何保障施工现场秩序，从而有效发挥装配式钢结构绿色环保的优势，推动我国建筑业的可持续发展。

参考文献：

[1]李文翰.新型墙板装配式钢结构住宅体系及其关键技术的研究[D].西安建筑科技大学，2014.

[2]沈毅峰.钢结构装配式建筑施工状况及其经济性分析[J].居业，2018（9）：73～75.

[3]郝际平，孙晓岭，薛强，等.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用[J].工程力学，2017（1）.