淺析裝配式鋼結構關鍵技術

湖南高速鐵路職業(yè)技術學院，湖南 衡陽 421002

引言

根據(jù)國家統(tǒng)計局最新數(shù)據(jù)，2019 年全國鋼材產量達到12億噸，鋼材出口量為6429 萬噸，且每年鋼材產量增量在20%以上，因此我國的鋼材主要是內需消耗，2018 年我國建筑業(yè)總產值達到23 萬億元，比2017 年增長了28.55%，建筑業(yè)占GDP 約為7%，基于此，建筑行業(yè)去鋼材產量庫存，鋼結構發(fā)展能夠助力鋼鐵去產能。而鋼結構又具有抗震性能好、施工速度快等特點，這更加速了裝配式鋼結構的快速發(fā)展。因此將來，裝配式鋼結構將成為我國建筑施工的主要方式之一，因此，研究裝配式鋼結構技術對提升我國建筑施工水平有現(xiàn)實意義。

1 裝配式鋼結構的優(yōu)勢

1.1 主體構件尺寸小

鋼結構材料具有輕質高強的特點，裝配式鋼結構相比傳統(tǒng)混凝土結構，鋼結構構件尺寸小，墻體、柱等構件占用空間位置少，從而可以大幅度提高建筑物的使用面積，通過查閱相關資料表明鋼結構建筑墻柱豎向構件占用面積大約為10%，遠小于混凝土建筑墻柱構件占用面積。

1.2 低碳環(huán)保

傳統(tǒng)的混凝土建筑在建造過程中，現(xiàn)場大量的濕作業(yè)，模板、木材、混凝土等消耗很大，施工中常常會產出大量的建筑廢棄物，若沒有對廢棄物進行有效的處理，會對項目周圍的土體、水體、空氣等自然環(huán)境產生嚴重的污染，這也是傳統(tǒng)建造方式的一個痛點。從節(jié)能環(huán)境的視角來看，這種高耗能高污染的現(xiàn)狀急需改善，基于此而采用裝配式鋼結構施工技術，能夠有效降低污染物數(shù)量，從而滿足建設行業(yè)的節(jié)能減排、保護環(huán)境的要求。

1.3 工業(yè)化生產

鋼結構易于實現(xiàn)標準化、模數(shù)化、工業(yè)化生產，在流水線上生產效率更高更好，質量有保證。同時釆用智能化、信息化的流水線，避免了施工現(xiàn)場人為因素造成的質量隱患，從而使得質量得到有效控制。同時工廠化生產方式，將現(xiàn)場建筑工人轉變成裝配式鋼結構的產業(yè)工人，工人崗前培訓，執(zhí)證上崗，既改善了工作環(huán)境，又降低了的勞動強度及安全隱患。

2 政府政策的支持

2.1 資金補貼

在建筑工業(yè)化發(fā)展道路上，各地政府相繼出臺了相關補貼政策。比如江蘇某地對獲得省級建筑產業(yè)現(xiàn)代化示范基地，給予每個示范基地50 萬元的政府資金補貼；河北統(tǒng)籌國土、規(guī)劃、住建等部門，將裝配式建筑園區(qū)和基地建設納入政府規(guī)劃，優(yōu)先安排建設用地，同時對進行技術革新的鋼結構生產制造企業(yè)，符合國家規(guī)定條件的，可以享受15%的企業(yè)稅收減免。這些政府補貼的支持，進一步促進了鋼結構生產企業(yè)和鋼結構建設項目更好的發(fā)展。

2.2 容積率和建筑面積補貼

在容積率和建筑面積補貼方向，各地相繼出臺了相關政策。比如河北在《加快推進鋼結構建筑發(fā)展方案》中，凡是采用鋼結構建設的商品住宅項目，在辦理規(guī)劃報批手續(xù)時，只要建筑面積不超過規(guī)劃總建筑面積的3%時，其外墻預制部分建筑面積可不計；同時在2020 年12 月31 日前，對新開工建設的城鎮(zhèn)鋼結構商品住宅和農村自行建設的鋼結構住房項目，當?shù)卣枰再Y金補貼，按100 元/平方米計算。發(fā)達地區(qū)上海市裝配整體式建筑政府補貼100 元/平方米，單個示范項目工地最高可以補貼1000 萬元，其他單個示范項目工地最高補貼600 萬元，并給予不超過3%的容積率獎勵。

3 裝配式鋼結構關鍵建造技術［1-3］

3.1 結構體系

歐美裝配式鋼結構體系經過三十多的產品更新?lián)Q代發(fā)展，現(xiàn)在技術十分成熟，密肋型結構體系具有自重輕、造價低等優(yōu)點，很受市場歡迎。國內近二十年來裝配式鋼結構發(fā)展迅速，在政府部門的積極推動下，越來越多的科研院所和建筑企業(yè)開始專注于鋼結構體系的研發(fā)，從傳統(tǒng)的鋼框架-支撐體系、鋼框架-剪力墻體系、鋼框架-核心筒體系到重大突破性技術成功用于實際工程，代表性的有：薄板鋼骨住宅體系、節(jié)點斜撐加強型鋼框架結構體系、新型分層的裝配式支撐鋼結構體系等。這些體系的出現(xiàn)，提升了鋼結構標準化和裝配化施工的特點，受到業(yè)內同行的一致好評。

3.2 圍護體系

裝配式鋼結構外掛墻板體系，主要起分隔室內與室外空間的建筑外圍護體系，功能上為保溫、隔熱、隔聲的作用，特別是在北方地區(qū)，建筑外墻的保溫性是建筑外墻的主要性能指標。目前新型墻體材料種類多更新速度快，代表性的材料主要有：蒸壓混凝土板材、混凝土空心砌塊、、水泥鋼網泡沫塑料夾芯板等。外墻保溫做法也比較多，常見的有外墻外保溫做法，其構造形式包括：裝飾面層、保溫層及基墻三個部分，具體構造做法有輕鋼龍骨干掛系統(tǒng)、薄抹灰外墻保溫系統(tǒng)、保溫裝飾一體板系統(tǒng)三種類型，隨著新材料新技術的出現(xiàn)，圍護體系系列產品更新速度較快。

3.3 樓板體系

國內鋼結構的樓板體系比較多，最具有代表的是以下三種，具體性能參數(shù)見表1。

通過上述性能參數(shù)的比較，三種類型的樓板體系各有特點，在實際工程中根據(jù)項目特點，施工企業(yè)施工技術水平擇優(yōu)選擇最適合的方案。

3.4 智能建造技術

隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網等信息技術的發(fā)展，建筑工程領域技術更新很快，BIM 技術在國家大力推廣下，已經深入到裝配式鋼結構建筑建造的各階段。BIM 技術最大功能之一是提供可視化界面，眾所周知傳統(tǒng)的二維視圖已不能充分的表達出實際工程多樣性、復雜性的需求。借助BIM 模型的三維可視化設計，可以提高設計師、工程師對建筑的整體性認識，使建筑功能分區(qū)更加清晰化，空間布置更加合理化。其次，BIM 可以借助計算機平臺，實現(xiàn)虛擬建造整個施工過程，讓項目參與方更加直觀、準確的把握項目施工進度。

表1 樓板性能對比分析

4 結語

綜上所訴，裝配式鋼結構基于具有主體構件尺寸小、低碳環(huán)保、可工業(yè)化生產等自身優(yōu)點，借力國家鋼材產量過剩去庫存的機會，趁著各地政府給予的優(yōu)惠政策，包括資金補貼、容積率、建筑面積等的背景下。筆者對裝配式鋼結構關鍵技術展開了探究，針對結構體系、圍護體系、樓板體系、智能建造技術等進行了具體分析，通過各方案技術經濟性參數(shù)的比較，指出了未來我國裝配式鋼結構施工技術的方向發(fā)展。