鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用研究

李少英

摘 ? ?要：在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，我們的綜合國力顯著加強(qiáng)，社會不斷進(jìn)步，生態(tài)環(huán)保發(fā)展理念深入人心，建筑行業(yè)要想實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展轉(zhuǎn)變，需重視低碳化裝配式建筑的發(fā)展。裝配式建筑主要以預(yù)制品部件，現(xiàn)場安裝方式完成施工，其優(yōu)勢集中體現(xiàn)在最大限度節(jié)約資源的同時(shí)，減少現(xiàn)場施工垃圾及污染。本文圍繞裝配式建筑展開分析，具體分析了鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢及具體應(yīng)用，旨在有效提高鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用價(jià)值，推動我國裝配式建筑行業(yè)發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)我國建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu);裝配式建筑;應(yīng)用

1 ?引言

隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，建筑施工技術(shù)也得到了較大的提高。隨著國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人口結(jié)構(gòu)趨于老齡化，需要一種有別于傳統(tǒng)的高強(qiáng)度的建筑施工方式以適應(yīng)社會的需求，裝配式建筑應(yīng)運(yùn)而生。裝配式建筑分為裝配式混凝土建筑（PC）、裝配式鋼結(jié)構(gòu)和裝配式木結(jié)構(gòu)。裝配式混凝土結(jié)構(gòu)若豎向構(gòu)件采用裝配式，受施工質(zhì)量的制約，不能很好地保障其傳力路徑，使其發(fā)展受到了一定程度的影響;裝配式木結(jié)構(gòu)由于其承載能力較低，只能用在較低的建筑中;鋼結(jié)構(gòu)自出現(xiàn)以來一直采用裝配式，世界上最高的樓均采用鋼結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具有承載能力高、抗震性能好的特點(diǎn)，故住建部發(fā)文大力推廣裝配式鋼結(jié)構(gòu)。

2 ?配式鋼結(jié)構(gòu)建筑特點(diǎn)

使用裝配式鋼結(jié)構(gòu)的建筑物，結(jié)構(gòu)安全及經(jīng)濟(jì)性有可靠保證，施工相對簡單且施工進(jìn)度快。裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，大力推進(jìn)了我國建筑技術(shù)的發(fā)展，具體體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一方面，裝配式鋼結(jié)構(gòu)具有自重較輕、工業(yè)化程度高的特點(diǎn)，使用裝配式鋼結(jié)構(gòu)完成的建筑一般有著重量輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，并且在承重結(jié)構(gòu)上采用鋼材，能維護(hù)系統(tǒng)使用新型的建筑材料。另一方面裝配式鋼結(jié)構(gòu)在建筑工作中，工作效率明顯得到提升，對裝配式鋼結(jié)構(gòu)的采用會縮短建筑周期，且在資金運(yùn)轉(zhuǎn)方面也得到許多保證。

3 ?鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的具體應(yīng)用分析

3.1 ?鋼管混凝土束結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)用分析

鋼管混凝土束結(jié)構(gòu)主要以多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化部件鋼管連接形成鋼管束，然后在鋼管內(nèi)部澆筑混凝土，從而構(gòu)成鋼管混凝土束構(gòu)件。鋼管混凝土束構(gòu)件主要是充當(dāng)裝配式建筑中的主要承重構(gòu)件和抗側(cè)力構(gòu)件。鋼管混凝土束組合結(jié)構(gòu)因其自身獨(dú)有的技術(shù)優(yōu)勢，在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用，并有效提高了建筑整體安全性、穩(wěn)定性。除上述優(yōu)勢之外，鋼管混凝土束組合結(jié)構(gòu)的有效應(yīng)用，逐漸在環(huán)保節(jié)能方面嶄露頭角，展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢。實(shí)踐中，鋼管混凝土束結(jié)構(gòu)的施工，需嚴(yán)格符合現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求，方可保證鋼管束結(jié)構(gòu)優(yōu)勢的發(fā)揮，進(jìn)而保證裝配式建筑的整體安全性與穩(wěn)定性。具體言之：①標(biāo)準(zhǔn)層面，在具體設(shè)計(jì)中，需嚴(yán)格按照《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011）等實(shí)施相關(guān)操作。倘若裝配式建筑物為高層建筑物，建材使用需符合《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99）當(dāng)中的具體要求。②鋼材質(zhì)量層面，鋼管束鋼材牌號主要以采用Q235，Q345鋼為主，質(zhì)量等級應(yīng)不低于B級，同時(shí)需要符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《碳素結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T700）中的具體規(guī)定。③鋼管束內(nèi)混凝土強(qiáng)度層面，混凝土強(qiáng)度需控制C30級以上。同時(shí)，混凝土澆筑期間，需結(jié)合鋼管混凝土束剪力墻的具體要求，考慮是采用密實(shí)混凝土，還是普通混凝土，若采用自密實(shí)混凝土，其配合比設(shè)計(jì)，施工，質(zhì)量檢驗(yàn)及驗(yàn)收應(yīng)滿足《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定。通常，鋼管混凝土束剪力墻厚度小于20cm時(shí)，應(yīng)采用自密實(shí)混凝土，厚度不小于20cm時(shí)宜采用自密實(shí)混凝土，也可采用普通混凝土。

3.2 ?加強(qiáng)與裝配式建筑的適應(yīng)性

首先，嚴(yán)格遵循各類設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)，保證鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全可靠。對現(xiàn)場板材數(shù)量、性能、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行檢查。加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)管理，確保在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的同時(shí)，保證有效地提升建筑物在應(yīng)用過程中的舒適體驗(yàn)，突出建筑業(yè)的人文關(guān)懷，進(jìn)一步開拓我國裝配式建筑應(yīng)用的相關(guān)渠道。其次，加強(qiáng)對裝配式建筑戶型設(shè)計(jì)的研究，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、定型化設(shè)計(jì)的相關(guān)原則，確保建筑設(shè)計(jì)更加的規(guī)范化。如，板材的選擇根據(jù)統(tǒng)一尺寸，保證標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。減少異形板的使用，強(qiáng)化現(xiàn)場板材裁截量的控制，有效減少現(xiàn)場施工的不確定性，縮短工期，提高生產(chǎn)效率。最后，加強(qiáng)平面布置的設(shè)計(jì)，根據(jù)開放性的原則進(jìn)行平面設(shè)計(jì)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，更好的配合平面配置的動態(tài)變化。

3.3 ?外圍護(hù)系統(tǒng)

在裝配式建筑外圍護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要能夠充分聯(lián)系地區(qū)使用功能需求以及氣候條件情況對抗震性能、防火性能、氣密性能、隔聲性能及抗風(fēng)性能等進(jìn)行確定，同時(shí)屋面系統(tǒng)也需要滿足建筑的結(jié)構(gòu)性要求。在外圍護(hù)系統(tǒng)選型方面，也需要能夠根據(jù)建筑的具體結(jié)構(gòu)形式以及類型進(jìn)行確定。在結(jié)構(gòu)以及外墻系統(tǒng)連接方面，主要方式有嵌掛結(jié)合式、內(nèi)嵌式以及外掛式，適合以分層懸掛或者承托處理。處理方式主要有以下4種：①砌塊墻、外墻面層及保溫層組合，能夠有效降低施工成本;②保溫層、砌塊墻裝飾一體化板，該材料具有便捷的施工操作特點(diǎn)，能夠有效解決墻體滲漏以及開裂問題;③外墻面層、砌塊墻同保溫層的外掛墻板形式，能夠有效解決墻體外部存在的黏磚問題;④使用建筑幕墻，該結(jié)構(gòu)在裝飾性方面具有較好的表現(xiàn)，具有節(jié)能、美觀及易于維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。在接縫、接縫材料及接縫寬度方面，需要能夠根據(jù)溫度變形、立面分格、墻板材料及結(jié)構(gòu)層間位移綜合確定。在保證外墻板同接縫材料間在相容性方面具有較好的表現(xiàn)，正常使用時(shí)，外墻板接縫的彈性密封材料具有完好的特點(diǎn)。同時(shí)，連接設(shè)計(jì)也是外圍護(hù)中的重要內(nèi)容，對于鋼結(jié)構(gòu)主體同外圍護(hù)系統(tǒng)的連接點(diǎn)，需要滿足承載力方面的要求。在極限狀態(tài)下，避免連接節(jié)點(diǎn)存在破壞情況，如果單個(gè)連接節(jié)點(diǎn)存在失效情況，外墻板不應(yīng)當(dāng)?shù)袈?，保證連接節(jié)點(diǎn)具有受力明確、構(gòu)造合理以及牢固可靠的特點(diǎn)。同時(shí)，因鋼結(jié)構(gòu)主體在使用中存在變形情況，對此在鋼結(jié)構(gòu)同外圍護(hù)系統(tǒng)連接位置即需要對柔性連接方式進(jìn)行應(yīng)用，保證節(jié)點(diǎn)構(gòu)造便于現(xiàn)場安裝、工程加工與現(xiàn)場調(diào)整。此外，鋼結(jié)構(gòu)同外圍護(hù)系統(tǒng)連接件耐久性方面，也需要能夠滿足設(shè)計(jì)使用年限方面的要求，避免外圍護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生板面開裂、零件脫落以及塑形變形情況。

3.4 ?節(jié)約資源、降低能耗

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在建筑垃圾的排放方面有效地減少了80%的垃圾排放量，較好地貫徹了資源友好型戰(zhàn)略，在建筑施工過程中有效地節(jié)約電力消耗、節(jié)約材料的使用以及節(jié)約水資源等，故與傳統(tǒng)的澆筑式施工方法相比，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有節(jié)約資源和降低能耗的特點(diǎn)，被標(biāo)上綠色建筑的標(biāo)識，有利于綠色城市、生態(tài)文明城市的發(fā)展。

4 ?結(jié)語

在我國推進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及建筑業(yè)升級轉(zhuǎn)型的過程中，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展前景非常廣闊，為使其更好發(fā)展，相關(guān)政府部門也提供了很多的制度及政策保障。在當(dāng)今經(jīng)濟(jì)全球化的背景下，建筑技術(shù)的交流越來越頻繁，在與各國建筑從業(yè)專家的交流學(xué)習(xí)中，我們的裝配式鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)鏈也逐漸成型，設(shè)計(jì)研發(fā)、制造以及施工能力都進(jìn)一步得到提升。今后我們還應(yīng)不斷提高設(shè)計(jì)及施工水平，加強(qiáng)裝配式建筑的適應(yīng)性研究，注重低碳節(jié)能環(huán)保，大力推進(jìn)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。

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