淺談鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用

摘? 要：在節(jié)能環(huán)保和綠色發(fā)展背景下，綠色建筑是推動(dòng)城市綠色發(fā)展的關(guān)鍵。當(dāng)前，我國城市發(fā)展進(jìn)程越來越快，城市建筑的數(shù)量和種類也不斷增加。鋼結(jié)構(gòu)在中國建筑發(fā)展中有著悠久的發(fā)展歷史，并且符合中國可持續(xù)發(fā)展要求，因此其在建筑業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。本文主要對(duì)鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的優(yōu)勢和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡要探析，以期推動(dòng)裝配式鋼結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展。

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

中圖分類號(hào)：TU391??? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）06-0000-00

“低碳式”裝配式建筑的發(fā)展極大促進(jìn)了我國綠色建筑的發(fā)展。裝配式建筑結(jié)構(gòu)有“標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、工廠生產(chǎn)、裝配施工、建筑、裝飾、信息管理、智能集成應(yīng)用”等六大特點(diǎn)，能達(dá)到環(huán)保和節(jié)能要求，裝配式建筑施工使用預(yù)制產(chǎn)品組件，可大大節(jié)省資源，減少浪費(fèi)。因此積極研究裝配式建筑技術(shù)和裝配式建筑發(fā)展中存在的問題，可以促進(jìn)中國綠色建筑業(yè)的發(fā)展，提高現(xiàn)代建筑和綠色建筑在中國的發(fā)展，開發(fā)一套裝配式建筑技術(shù)使其適合中國綠色建筑的發(fā)展。

1 鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 自重輕，運(yùn)用靈活

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑選用的材料基本是重量輕的綠色建筑材料。裝配式鋼結(jié)構(gòu)本身具備重量輕、強(qiáng)度高、施工速度快等特點(diǎn)。相對(duì)于裝配式混凝土建筑來說，由于承重結(jié)構(gòu)是鋼材，其重量輕且強(qiáng)度高能夠有效作為維護(hù)系統(tǒng)的新型建筑材料，滿足當(dāng)前建筑產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在建筑領(lǐng)域具有較大的發(fā)展空間，由于其磚混結(jié)構(gòu)的承重剪力墻結(jié)構(gòu)相對(duì)少，空間布局相對(duì)合理，建筑可用面積大，住戶可以按照自己的想法和習(xí)慣，把空間裝修進(jìn)行合理分割，在裝修過程中也可以將管線、管道埋在墻上，且這種布置方式不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，會(huì)給住戶帶來便捷。從降低建筑重量角度考慮，選擇熱軋鋼模型、截面受力均勻薄壁鋼管用于建筑承重墻。充分發(fā)揮建筑材料的特點(diǎn)，選用高強(qiáng)度、高塑性、高延性等材料，提高施工的安全性、穩(wěn)定性、抗振動(dòng)性、抗變形性，最大限度地從施工、安裝、材料運(yùn)輸?shù)确矫娼档褪┕こ杀尽?/p>

1.2 符合可持續(xù)發(fā)展理念

裝配式建筑結(jié)構(gòu)在材料選擇、施工，后續(xù)拆遷，修理等方面能體現(xiàn)節(jié)能減排的綠色概念，材料選擇、裝配式部分可直接在現(xiàn)場進(jìn)行安裝、減少施工噪聲、減少灰塵和避免產(chǎn)生建筑垃圾，因此對(duì)環(huán)境的破壞和污染較小，相比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，裝配式建筑材料的拼裝在拆除和改造中，相對(duì)簡單，而且產(chǎn)生的建筑垃圾可以進(jìn)行回收利用。并可有效的減少水泥、沙子等材料的消耗。實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)發(fā)展。

1.3 施工周期短

裝配式結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)師需要按照具體的設(shè)計(jì)需求，選擇合適的設(shè)計(jì)體系，開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作。設(shè)計(jì)過程中要始終秉持著簡單規(guī)則和對(duì)稱的原則，滿足具體的建設(shè)構(gòu)造。要采取合理的措施做好結(jié)構(gòu)材料的選擇工作，尤其是在模板設(shè)置過程中，要安裝好預(yù)制混凝土樓板或是鋼板的組合樓板，根據(jù)實(shí)際的結(jié)構(gòu)和功能需求選擇合適的材料。

裝配式鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)施工周期相對(duì)較短。鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)，再到施工安裝，整個(gè)工程周期相對(duì)較短?，F(xiàn)場安裝方式主要采用螺栓與自攻螺釘連接，很少發(fā)生焊接工作。整個(gè)作業(yè)工作操作過程不受季節(jié)影響。每個(gè)區(qū)域的每個(gè)組件只需要按照圖來連接，操作簡單快捷，大大減少工作量，從而加快施工進(jìn)度，提高施工精度和效率。由于裝配式鋼結(jié)構(gòu)本身在使用過程中具有防火和防腐等功效。實(shí)際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際選擇合適的防火防腐工藝，施工人員要嚴(yán)格按照施工方案和施工要求進(jìn)行施工，保證其功能和水平能夠更好的發(fā)揮出來。

1.4 綜合效益高

裝配式鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制部件具有標(biāo)準(zhǔn)化、科技化和產(chǎn)業(yè)化特征，在其發(fā)展過程中技術(shù)人才較為缺乏，會(huì)對(duì)與其發(fā)展產(chǎn)生較深遠(yuǎn)的影響。另外預(yù)制鋼結(jié)構(gòu)建筑的材料選擇和施工工藝的選擇，大大降低了建筑施工的成本和費(fèi)用，也降低了工作難度。鋼結(jié)構(gòu)建筑是一種工業(yè)全裝配式結(jié)構(gòu)，從屋面板到墻板，以及保溫層和承重結(jié)構(gòu)，形成了一個(gè)高度系列化和組裝的完整體系，因此可進(jìn)行批量生產(chǎn)從而降低了人工成本，降低了整個(gè)建筑的成本，提高使用性能及建筑性價(jià)比。

2 鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用2.1 鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑在多層公寓中的應(yīng)用

以天津某一公寓樓為例：該公寓樓一共有6層，總面積3700m，公寓建筑高度19.4m。結(jié)構(gòu)框架為鋼結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

其外墻結(jié)構(gòu)采用保溫裝飾一體板，并采用粘和掛相結(jié)合的方式進(jìn)行安裝;內(nèi)墻板則運(yùn)用蒸壓砂加氣混凝土板即ALC（蒸壓砂加氣混凝土板厚度為100mm/150mm，山墻和分戶墻用150mm厚）防火性能為A級(jí)，保溫功能和隔音功能都很好，內(nèi)部配置8mm粗的鋼筋，其抗沖擊性能良好。四種連接方式：直角鋼件法、U型卡法、溝頭螺栓法、管卡法。

問題分析，墻板在不同樓層存在不同程度的裂縫，在條板拼縫位置存在局部微裂縫，絕大部分為豎向裂縫，裂縫幾乎都集中室內(nèi)分隔墻和分戶墻位置，裂縫主要是2單元和3單元的2到5層，1層和6層的裂縫相對(duì)較少。

這是由于住戶在冬季使用暖氣取暖，室內(nèi)溫度較高而造成板材干縮產(chǎn)生裂縫，以及板墻內(nèi)嵌安裝的直角鋼件節(jié)點(diǎn)，不容易適應(yīng)鋼梁的變形而導(dǎo)致的裂縫。故在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑時(shí)，要選用在自然條件下長時(shí)間靜置過，干縮比較完全的板材。施工過程中，要注意把板墻安裝和板縫砂漿填補(bǔ)的兩個(gè)工序的時(shí)間拉長，保證板材自然干縮的時(shí)間足夠長。

為了符合綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，該公寓采用地源熱泵，有雨水回收裝置，新風(fēng)系統(tǒng)，以及太陽能光熱，LED光源，智能家居，整體衛(wèi)浴等綠色節(jié)能裝置。

2.2 鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑在抗震中的應(yīng)用

鋼結(jié)構(gòu)主體本身重量相對(duì)較輕。在相同強(qiáng)度的地震作用下，其受力比普通混凝土結(jié)構(gòu)受力小。這種鋼結(jié)構(gòu)的主體本身重量輕的特點(diǎn)，具有良好的防震功能。如圖2所示。

在抗震設(shè)防區(qū)內(nèi)，鋼結(jié)構(gòu)裝配式房屋可以在地震作用下保持結(jié)構(gòu)功能的完整性;在強(qiáng)度大的地震的作用下，這種建筑物不會(huì)發(fā)生倒塌。部分鋼結(jié)構(gòu)還能很好地利用蒙皮效應(yīng)，提高其抗變形、不易倒塌等特點(diǎn)。在地震發(fā)生時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)通過緊固件連接形成一個(gè)穩(wěn)定的盒子，將伴隨著上下或左右振動(dòng)，且不會(huì)導(dǎo)致地板下降或由于地面的震動(dòng)導(dǎo)致墻倒塌，有效地保護(hù)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制房屋良好的抗震性能也體現(xiàn)在房屋延性上，大大降低了地震對(duì)房屋結(jié)構(gòu)的影響和減少鉸接處受振動(dòng)和變形影響。因此，為了降低建筑承載力要求可使用具有延性的鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑。通過其自身的變形-來抵抗地震作用。

2.3裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑在保障房中的應(yīng)用

以武漢蔡甸區(qū)保障房為例，該保障房層數(shù)為兩層，高度7m，占地面積有272m，主體結(jié)構(gòu)總用鋼量48t。只用了32個(gè)小時(shí)便完成了整體框架的搭建。

該保障房墻體采用輕鋼龍骨灌漿墻體;樓板用的是鋼桁架樓板;屋架使用三角鋼桁架。鋼桁架樓模板采用鋼框架結(jié)構(gòu)形式。整個(gè)建筑分解為結(jié)構(gòu)模塊、墻板模塊、樓板模塊、屋面模塊，部品模塊等幾部分，其均可在工廠預(yù)加工完成，且以上模塊可直接在現(xiàn)場拼接安裝，施工現(xiàn)場濕作業(yè)及粉塵、垃圾、噪音等污染都可避免，且具有質(zhì)量可靠、施工高效、可循環(huán)利用等諸多優(yōu)勢。

3 結(jié)語

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑屬于綠色建筑范疇，其工業(yè)化程度高，需要的工人數(shù)目少，施工效率高，施工周期短，質(zhì)量易保證;且施工占地少，可干燥施工，避免濕施工，從而節(jié)約用水，降低施工產(chǎn)生的噪音及粉塵污染;此外鋼材料可回收后再利用，避免環(huán)境污染和減少建筑垃圾;鋼結(jié)構(gòu)的重量輕、強(qiáng)度高、可塑性好，是一種可持續(xù)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，同時(shí)其能不斷突破建筑物的高度和跨度，在增大建筑物利用空間的同時(shí)擁有良好的抗震、減震功能，對(duì)住戶的安全有著較大保障。

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收稿日期：2020-05-12

作者簡介：王寧（1986—），男，山東泰安人，工學(xué)博士，研究方向：建筑結(jié)構(gòu)。

Talking about the Application of Steel Structure in Prefabricated Building

WANG Ning

（Shenzhen Country Garden Real Estate Development Co.， Ltd.，? Shenzhen? Guangdong? 518000）

Abstract： In the context of energy conservation， environmental protection and green development， green buildings are the key to promoting urban green development. At present， my country's urban development process is getting faster and faster， and the number and types of urban buildings are also increasing. Steel structure has a long history of development in China's construction development， and meets the requirements of China's sustainable development， so it has a wide range of applications in the construction industry. This article mainly analyzes the advantages and application status of steel structures in prefabricated buildings， in order to promote the further development of prefabricated steel structures.

Keywords： steel structure; fabricated building; application analysis