裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的展望

余建方

（貴州理工學(xué)院土木工程學(xué)院 貴州 貴陽 550003）

0 引言

2016年10月國務(wù)院辦公廳發(fā)布大力發(fā)展裝配式建筑的指導(dǎo)意見，以京津冀、長三角、珠三角三大城市群為重點(diǎn)推進(jìn)地區(qū)，常住人口超過300萬的其他城市為積極推進(jìn)地區(qū)，其余城市為鼓勵(lì)推進(jìn)地區(qū)，因地制宜發(fā)展裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)等裝配式建筑。力爭用10年左右的時(shí)間，使裝配式建筑占新建建筑面積的比例達(dá)到30%。在去產(chǎn)能和綠色中國的大背景下，對(duì)鋼鐵有大量需求且綠色環(huán)保的鋼結(jié)構(gòu)受到政府的首推。作為土木工程行業(yè)相關(guān)人員，我們也該及時(shí)做出適應(yīng)行業(yè)發(fā)展的新調(diào)整。本文從三方面做探討我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展未來。

1 我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展背景

行業(yè)的發(fā)展總是具有極大的時(shí)代烙印，現(xiàn)如今我國作為世界第一大產(chǎn)鋼大國，年產(chǎn)鋼量已突破10億噸以上，直接占據(jù)全球產(chǎn)鋼量的半數(shù)以上。近30年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的持續(xù)提高，我國城鎮(zhèn)化步伐也持續(xù)加快，帶動(dòng)了鋼產(chǎn)量消費(fèi)的持續(xù)增長，而消費(fèi)大頭就在建筑和造船行業(yè)等行業(yè)。如今經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型在即，水泥，鋼材產(chǎn)能出現(xiàn)了嚴(yán)重過剩的現(xiàn)象。但事物總有兩面性，也正是這個(gè)先天條件，為我國鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展提供了難得的擴(kuò)張機(jī)遇，純鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國建筑領(lǐng)域當(dāng)中占比不到5%，主要在工業(yè)建筑中推廣了鋼結(jié)構(gòu)形式，但是作為最大建設(shè)體量的民用住宅方面，鋼結(jié)構(gòu)建筑幾乎是空白，這將是體量巨大的新興市場。參照國外工業(yè)化強(qiáng)國的發(fā)展歷程，鋼結(jié)構(gòu)住宅在西方國家早已發(fā)展了數(shù)十年，形成了相對(duì)完整的且成熟的技術(shù)體系，鄰國日本更是看中鋼結(jié)構(gòu)住宅在抗震方面的先天優(yōu)勢，完成了裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的產(chǎn)業(yè)化。

通過分析我國建筑市場現(xiàn)狀，可以發(fā)現(xiàn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展環(huán)境具有如下幾個(gè)獨(dú)有的特點(diǎn)：1、中國巨大鋼鐵產(chǎn)量以及去產(chǎn)能的巨大壓力，意味著低廉的原材料的相對(duì)充裕2、傳統(tǒng)土木工程行業(yè)轉(zhuǎn)型的外在強(qiáng)力需求，包括社會(huì)市場的現(xiàn)實(shí)需求和政府主管部門的強(qiáng)力推進(jìn)引導(dǎo)等3、環(huán)保意識(shí)抬頭，民眾對(duì)低能耗，低污染等綠色環(huán)保生活生產(chǎn)方式的認(rèn)同4、我國龐大民用住宅市場，即便是到了歷史上城鎮(zhèn)化率最高的今天，我國中西部地區(qū)的廣大地區(qū)的城鎮(zhèn)化率還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于東部地區(qū)更不用說和發(fā)達(dá)國家相比，這意味著我國未來海量的城鎮(zhèn)化人口將繼續(xù)帶來對(duì)住宅的旺盛需求。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的體系優(yōu)勢

新事物的發(fā)展壯大必然依靠于傳統(tǒng)事物的優(yōu)勢。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅較傳統(tǒng)鋼筋混凝土住宅有著巨大的技術(shù)和體系優(yōu)勢。

2.1 鋼結(jié)構(gòu)體系承載力高、結(jié)構(gòu)自重輕、抗震性能優(yōu)良。和其他鋼結(jié)構(gòu)建筑一樣，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件主要是熱軋型鋼，輕型薄壁管材，這些承重構(gòu)件單位質(zhì)量輕，材料界面受力合理。對(duì)同一住宅建筑，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建成自重有望減輕30%以上。自重的減輕，使得裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在地震作用下的地震反應(yīng)得到降低，震害相對(duì)較輕。鋼材作為建筑材料界公認(rèn)優(yōu)良建材，它具有變形能力大，材料延性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。這樣使得裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅實(shí)現(xiàn)了輕質(zhì)高強(qiáng)的目標(biāo)，其在民用高層住宅抗震安全方面的優(yōu)點(diǎn)尤其突出，另外質(zhì)量輕便的鋼構(gòu)件也能帶來地下基礎(chǔ)的造價(jià)降低和施工、運(yùn)輸安裝方面的費(fèi)用降低。

2.2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，因其構(gòu)件實(shí)現(xiàn)了工廠化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，一般具有建造施工周期短、產(chǎn)品預(yù)制化程度高，構(gòu)件成品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的建設(shè)周期較短，主要依托規(guī)?；墓S預(yù)制生產(chǎn)以及施工現(xiàn)場的快速拼接兩大環(huán)節(jié)，建筑的前期設(shè)計(jì)一旦確定，利用現(xiàn)場施工地下工程的時(shí)間，鋼構(gòu)件加工廠就已經(jīng)開始上部建筑構(gòu)件的批量化生產(chǎn)，工廠化生產(chǎn)依托智能化的生產(chǎn)機(jī)器大大降低了人工誤差，使建筑構(gòu)件的尺寸、精度和質(zhì)量得到了很好的保證。另外，傳統(tǒng)混凝土建筑結(jié)構(gòu)施工工序繁雜，綁鋼筋-支模-澆筑混凝土-養(yǎng)護(hù)，環(huán)環(huán)相扣，大量施工工序帶來了較長的建設(shè)周期。對(duì)比之下，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅現(xiàn)場的吊裝拼接工藝，對(duì)施工時(shí)間節(jié)約到達(dá)了驚人的地步，一個(gè)施工技術(shù)成熟的鋼結(jié)構(gòu)施工隊(duì)僅需以往五分之一的施工時(shí)間即可完成主體結(jié)構(gòu)的施工，這過程當(dāng)中節(jié)約的時(shí)間、資金和人力成本，放到整個(gè)住宅建筑市場當(dāng)中去，必將產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建成后，因其不同與傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系和材料選用，一般具有內(nèi)部空間尺寸大、用戶空間分隔自由度大的特點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的提高，人們對(duì)各自居住空間的詮釋開始多樣化，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，內(nèi)部分隔墻主要作為分隔而不是承重構(gòu)件，這樣使得用戶后期在個(gè)人居住空間的打造過程中，擁有更高的自由度，同時(shí)也大大降低居住空間二次分隔對(duì)主體承重抗震體系的不利影響。4、裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅所使用的建筑材料具有綠色、環(huán)保、低能耗、低污染等特點(diǎn)，與我國建設(shè)可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的要求吻合。和傳統(tǒng)住宅相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅在構(gòu)件生產(chǎn)、運(yùn)輸、安裝過程當(dāng)中不會(huì)產(chǎn)生大量的廢料和建筑垃圾。通過工廠集中加工，建筑行業(yè)普遍存在的噪音污染和施工現(xiàn)場的揚(yáng)塵被最大程度地減少了。另外對(duì)既有裝配式的鋼結(jié)構(gòu)建筑的拆改，其產(chǎn)生的建筑廢料能最大程度地回收利用，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生額外的負(fù)擔(dān)，是發(fā)展綠色建筑的典范。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)的突破點(diǎn)

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑要得到長足的發(fā)展必然離不開一個(gè)健全和理想的產(chǎn)業(yè)環(huán)境，而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，必須結(jié)合土木行業(yè)的升級(jí)轉(zhuǎn)型大趨勢。

3.1 加快裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅關(guān)鍵技術(shù)的研究

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑要實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，必須具備傳統(tǒng)土木行業(yè)不曾有的新產(chǎn)業(yè)鏈。比如標(biāo)準(zhǔn)化的建筑構(gòu)件生產(chǎn)廠家的建立、專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的組建、熟練的鋼結(jié)構(gòu)安裝施工技術(shù)人員培訓(xùn)等，在每一個(gè)細(xì)分環(huán)節(jié)，都需要建立符合新市場運(yùn)行的新標(biāo)準(zhǔn)，加快通用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)及生產(chǎn)，突破模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化鋼結(jié)構(gòu)體系研究設(shè)計(jì)技術(shù)，研究此類建筑圍護(hù)構(gòu)件、支撐配件和連接節(jié)點(diǎn)等重要部位的設(shè)計(jì)方法和工作效能，開發(fā)裝配鋼結(jié)構(gòu)的施工新工藝、新材料和新的施工管理組織模式，同時(shí)利用BIM等新型設(shè)計(jì)軟件將建筑設(shè)備、建筑電器、節(jié)能設(shè)計(jì)等一體化設(shè)計(jì)目標(biāo)提前在裝配鋼結(jié)構(gòu)住宅當(dāng)中實(shí)現(xiàn)。

3.2 出臺(tái)完善的新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

建筑行業(yè)嚴(yán)重依賴行業(yè)的設(shè)計(jì)、施工和管理統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)使得設(shè)計(jì)制造、施工安裝、驗(yàn)收評(píng)審具有詳實(shí)的行業(yè)技術(shù)指導(dǎo)，使得相關(guān)環(huán)節(jié)的技人員有規(guī)可依。目前，我國建筑行業(yè)規(guī)范圖集當(dāng)中涉及裝配式鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)容幾乎處于空白狀態(tài)，只有依靠原有的結(jié)構(gòu)規(guī)范等資料進(jìn)行設(shè)計(jì)，無法跟上裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的工業(yè)化發(fā)展步伐，阻礙了新型結(jié)構(gòu)模式的推廣和壯大。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的建立迫切需要行業(yè)管理部門、高?？蒲袡C(jī)構(gòu)和社會(huì)企業(yè)的通力合作，完善補(bǔ)充相關(guān)行業(yè)技術(shù)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，以裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅為載體，建立綠色節(jié)能建筑體系的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)大眾對(duì)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的認(rèn)可。只有在合適的標(biāo)準(zhǔn)體系下，裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅才可以發(fā)展為技術(shù)領(lǐng)先、節(jié)能環(huán)保、標(biāo)準(zhǔn)化和工業(yè)化新建筑模式。

3.3 培訓(xùn)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)工人

在高校中推行裝配式鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的傳授，盡快培養(yǎng)出具有專業(yè)學(xué)識(shí)高、懂技術(shù)設(shè)計(jì)、施工和管理的人才。傳統(tǒng)建筑行業(yè)從業(yè)人員只是適應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)相對(duì)粗放的施工模式，而裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅，僅僅對(duì)預(yù)制構(gòu)件的現(xiàn)場安裝這一項(xiàng)，就對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工藝和精度要求大大提高，這使得他們無法滿足現(xiàn)代化施工現(xiàn)場的勞動(dòng)需求，這樣普通施工人員必須進(jìn)行施工技術(shù)的升級(jí)，成為高技術(shù)的產(chǎn)業(yè)工人。這樣我國建筑行業(yè)的工業(yè)化、現(xiàn)代化和產(chǎn)業(yè)化道路就可以依托新的產(chǎn)業(yè)工人真正實(shí)現(xiàn)，并能促進(jìn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化建設(shè)。

4 結(jié)束語

裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅的推行，將實(shí)現(xiàn)我國建筑行業(yè)的工業(yè)化和現(xiàn)代化，幫助傳統(tǒng)建筑行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。因而及時(shí)制定行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)、研究裝配式鋼結(jié)構(gòu)的新技術(shù)、培養(yǎng)具備專業(yè)知識(shí)的管理設(shè)計(jì)人員以及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)工人已是當(dāng)務(wù)之急，可以聯(lián)合高校、科研單位、社會(huì)企業(yè)以及主管部門等力量，在全領(lǐng)域通力合作、協(xié)調(diào)推進(jìn)，盡早形成裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣的大環(huán)境，助力裝配式鋼結(jié)構(gòu)早日實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化，這對(duì)我國新型建筑事業(yè)的發(fā)展大有裨益。