裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑淺析

李連寶 李福順

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與進(jìn)步，人們?cè)诙唐谥袑?huì)對(duì)高品質(zhì)的建筑產(chǎn)品提出更高需求。面對(duì)這種持續(xù)性的需求以及即將開放發(fā)展的建筑市場(chǎng)，我國(guó)建筑行業(yè)迎來發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，也面臨諸多挑戰(zhàn)，怎樣對(duì)全民族建筑行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化生產(chǎn)，是現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的主要課題。筆者認(rèn)為上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需重新審視裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，重視相關(guān)理論的研究，以為工程設(shè)計(jì)提供支持?；诖吮疚倪M(jìn)行探究。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)分析

1.1 生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化

大部分鋼結(jié)構(gòu)建筑的重要結(jié)構(gòu)件是在工廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，在工程施工現(xiàn)場(chǎng)完成裝配式安裝任務(wù)，這是降低建筑材料占地以及施工占地面積的有效辦法。鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工期間不受氣候條件的影響，工期相對(duì)短暫，通常3～4d就可建造一層。

1.2 資源節(jié)約化

在制作框架時(shí)，采用鋼材做原料，將保溫墻板設(shè)為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，可以將各種磚石建筑材料取而代之，水泥、砂、石、石灰等傳統(tǒng)材料的用量均會(huì)有不同程度的降低，與鋼筋混凝土相比較，建筑整體總量將會(huì)有30～50%的降低幅度，降低建筑來及產(chǎn)生量的同時(shí)，有利于環(huán)境保護(hù)[1]。

1.3 建造可循環(huán)

鋼結(jié)構(gòu)建筑在施工期間，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑體設(shè)計(jì)、施工、拆除以及異地再建等整個(gè)過程的管理，節(jié)約能源、降低污染物排放量、維護(hù)產(chǎn)品質(zhì)量。與此同時(shí)，剛才具有回收與重復(fù)利用的優(yōu)勢(shì)，以減輕建筑體在施工與拆裝環(huán)節(jié)中對(duì)周邊環(huán)境造成的污染，節(jié)能指標(biāo)＞50%，被譽(yù)為可循環(huán)使用的綠色建筑。

1.4 產(chǎn)出高效能性

鋼結(jié)構(gòu)建筑具有施工周期短暫、高效與低污染性等特征，促進(jìn)建筑產(chǎn)業(yè)化、信息化的良好結(jié)合，協(xié)助建筑業(yè)以及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)資金有效利用效率，優(yōu)化企業(yè)發(fā)展效益，助力于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系實(shí)質(zhì)上就是以鋼材作為主導(dǎo)承重構(gòu)件，聯(lián)合應(yīng)用輕質(zhì)混凝土墻體的節(jié)能化圍護(hù)體系，依照相關(guān)規(guī)范對(duì)建筑體配構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)的工廠化、施工的裝配化、結(jié)構(gòu)美觀化、舒適性與實(shí)用性等特征共存的建筑體系。

結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)體系的差異性，可將裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑分為如下四種類型：①框架結(jié)構(gòu)體系；②框架-剪力墻結(jié)構(gòu)體系；③框架-支撐體系；④輕鋼龍骨體系。輕鋼龍骨體系在構(gòu)建期間，一般會(huì)選用間距400～600mm、壁厚0.5～3.5mm的鍍鋅冷彎薄壁型鋼龍骨作為受力骨架，與此同時(shí)聯(lián)合應(yīng)用輕質(zhì)且具備保溫節(jié)能屬性的一體化的圍護(hù)墻板和工業(yè)化樓板的新型鋼結(jié)構(gòu)體系，其多被應(yīng)用在低層房屋建筑施工期間，是新時(shí)期下新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)住宅產(chǎn)業(yè)化的研究和發(fā)展趨向[2]。

2016年9月14日，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)在國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議上提出潛力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)、混凝土等裝配式建筑的建議，其將會(huì)帶動(dòng)節(jié)能環(huán)保新產(chǎn)業(yè)發(fā)展、提升建筑安全層面、助力于過剩產(chǎn)能化解過程等功效。與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)地方省、市也相繼頒發(fā)了積極推進(jìn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的有關(guān)政策法規(guī)。

3 綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的建設(shè)方法

3.1 創(chuàng)新維護(hù)體系，完善建筑體系

裝配式鋼結(jié)構(gòu)作為現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展的一種新興建筑形式，其要想實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，還需以傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)形式為基點(diǎn)，吸收其精華，彌補(bǔ)其在應(yīng)用期間存在的缺陷，需對(duì)外圍結(jié)構(gòu)體實(shí)施創(chuàng)新措施，以構(gòu)建新興建筑體系。而上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)絕非是一蹴而就的，首先是要革新傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，整改過去重結(jié)構(gòu)、輕施工以及缺乏內(nèi)部裝修的理念，采用內(nèi)外結(jié)構(gòu)和內(nèi)部裝修相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念[3]。重點(diǎn)是提升建筑功能性，在對(duì)建筑主體施工過程中需緊扣框架式結(jié)構(gòu)進(jìn)行，確保柱網(wǎng)尺寸的一致性，在對(duì)戶型部署以及功能規(guī)劃過程中，需結(jié)合抗側(cè)力構(gòu)件進(jìn)行。將結(jié)構(gòu)部署為中心，在迎合建筑體使用功能的基礎(chǔ)上，低鋼結(jié)構(gòu)部署形式進(jìn)行適度改善，在確保施工成本處于預(yù)算中的情況下，促使工業(yè)化內(nèi)裝空間實(shí)現(xiàn)最大化，并將工程施工難度降至最低水平。在對(duì)內(nèi)部的梁、柱等構(gòu)件施工時(shí)，需結(jié)合外圍體系與內(nèi)部裝修巖石對(duì)其行隱藏措施，不斷提升其安全性能。

3.2 “打造模塊化、工廠化”新型建筑體系

模塊化建筑體系為一類典型建筑工程體系，其囊括便于拆卸與安裝的可活動(dòng)性房以及模塊化箱型房。上述兩種房型在建筑期間均應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)或薄壁型鋼，圍護(hù)材料均具有防火功能，且施工造成小本相對(duì)低廉，為用戶在對(duì)其功能使用期間創(chuàng)造諸多便利條件。

工廠化鋼結(jié)構(gòu)建筑體系在構(gòu)建期間，沖破傳統(tǒng)建筑模式的局限性。工廠化鋼結(jié)構(gòu)在建設(shè)期間以制造業(yè)質(zhì)量管理體系為基點(diǎn)，度構(gòu)件產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到出廠各流程進(jìn)行嚴(yán)格檢查，進(jìn)而確保產(chǎn)品質(zhì)量均符合相關(guān)檢測(cè)規(guī)范，在提升產(chǎn)品制造質(zhì)量的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 “工業(yè)化住宅”建筑體系

為解除住宅建筑在應(yīng)用傳統(tǒng)鋼框架結(jié)構(gòu)體系期間梁柱方面存在的問題，部分施工單位、科研院所在實(shí)踐中積極研發(fā)助力于住宅建筑可持續(xù)發(fā)展的建筑體系——“工業(yè)化住宅”建筑體系。杭蕭鋼構(gòu)股份有限公司研發(fā)的鋼管束組合結(jié)構(gòu)體系是最典型的鋼結(jié)構(gòu)住宅體系（見圖1）[4]。該體系在構(gòu)建期間，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化的鋼管構(gòu)建并列銜接以組建鋼管束，在其內(nèi)部澆筑混凝土以形成鋼管束組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其是建筑體主要承重與抗側(cè)力構(gòu)件；鋼梁選用了H型鋼；樓板應(yīng)用裝配式鋼筋析架樓承板。

4 綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)新發(fā)展

4.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系聯(lián)合PC構(gòu)件

鋼結(jié)構(gòu)體系在建筑體中的應(yīng)用，也并非是完美無瑕的，故此我進(jìn)一步提升鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用效果，在建筑工程施工階段可選用在施工中可以使用PC（預(yù)制混凝土）。PC的應(yīng)用能夠顯著提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，且具有一定環(huán)保性，故此在世界各國(guó)中均有廣泛應(yīng)用空間。其在樓梯、樓板等構(gòu)件施工中的應(yīng)用，是對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的有效完善。

4.2 圍護(hù)墻體、構(gòu)造做法的交叉運(yùn)用

墻體是建筑體的重要組成部分，框架結(jié)構(gòu)施工的最后一道工序是圍護(hù)墻體的施工，在最近幾年中發(fā)展是極為快速的，有助于提升建筑體整體功能，提升性能多樣性、耐力持久性等。但是不同墻體的功能存在差異性，均有優(yōu)勢(shì)與缺陷，故此要想有效規(guī)避墻體帶來的各種問題，重點(diǎn)是解除墻體單一化問題。在建筑體施工期間，需將各類墻體材料混合應(yīng)用，以維護(hù)墻體綜合性能。保溫裝飾一體板在建筑體外墻施工中的應(yīng)用，起到保溫和裝飾雙重功效。

5 結(jié)束語

綜合全文，對(duì)全力發(fā)展發(fā)展裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的意義有所認(rèn)知，同時(shí)也掌握了綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系建設(shè)方法。在全球全力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)、發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)的格局中，綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑憑借節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)獲得更大發(fā)展空間。施工單位在后續(xù)建設(shè)中，應(yīng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，不斷提升其建設(shè)質(zhì)量，以促使其更大限度的迎合現(xiàn)代群體的主觀需求，助力于社會(huì)經(jīng)濟(jì)健康持久發(fā)展進(jìn)程。