楊秀雷

青島海威斯帝爾重鋼工程有限公司

綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系研究與應(yīng)用

楊秀雷

青島海威斯帝爾重鋼工程有限公司

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑領(lǐng)域的發(fā)展也取得了巨大的飛躍。在取得飛速發(fā)展的同時，如何化解鋼材產(chǎn)能過剩，推進和研發(fā)綠色、高效鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，是目前所需研究的課題。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑作為新興的綠色、環(huán)保、高效的建筑體系，目前在建筑行業(yè)上得到了越來越多的應(yīng)用與發(fā)展。我國在裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展上，正在從傳統(tǒng)的建筑施工形式上向著現(xiàn)代化工業(yè)化集成化的新型建筑體系轉(zhuǎn)變。此形勢下，預(yù)制混凝土的新型結(jié)構(gòu)、新型維護系統(tǒng)等建筑體系改變了傳統(tǒng)的建筑結(jié)構(gòu)形式，全裝配式鋼框架的模塊化建筑體系采用新型的功能單元以及基本元件的設(shè)計理念，貫穿在構(gòu)建裝配一體化的生產(chǎn)中，新型的鋼結(jié)構(gòu)體系，廣泛應(yīng)用在建筑領(lǐng)域中。

鋼結(jié)構(gòu)；裝配式

1 引言

在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革大背景下，去產(chǎn)能去庫存去杠桿正在成為建筑領(lǐng)域的熱點問題。既要發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑，又要化解鋼鐵產(chǎn)業(yè)過剩的問題，當前的建筑產(chǎn)業(yè)面對的是如何向綠色、高效進行轉(zhuǎn)型升級的課題。

2 綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)

2.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)的建筑指的是標準化的裝配、設(shè)計、裝修以及智能化管理等

對于標準化的鋼結(jié)構(gòu)建筑的部件來說，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的建筑，是當前新型城鎮(zhèn)化發(fā)展在建筑方式轉(zhuǎn)變的要求。這一建造方式的變革，有利于節(jié)約資源，減少施工污染，提升勞動生產(chǎn)效率，促進超過生產(chǎn)能的轉(zhuǎn)化[1]。

根據(jù)我國的裝配式建筑和鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)政策的出臺的情況，當前的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)正在迎來嶄新的發(fā)展機遇。例如關(guān)于化解鋼鐵行業(yè)過剩產(chǎn)能，實現(xiàn)脫困發(fā)展的有關(guān)政策，正在結(jié)合棚戶區(qū)的改造，實行鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣，利用安居工程的危房改造和抗震安居的工作安排，開展鋼結(jié)構(gòu)建筑的推廣和應(yīng)用，將鋼結(jié)構(gòu)的利用比例大大提高[2]。2016年在政府工作報告中，李克強總理就指出了，大力發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)和裝配式建筑，提高建筑工程標準和質(zhì)量。

2.2 裝配式結(jié)構(gòu)從材料上包含了預(yù)制裝配式混凝土結(jié)構(gòu)、裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系、混合結(jié)構(gòu)體系等

拼裝簡單，輕質(zhì)是其特點，符合當前我國關(guān)于發(fā)展理念中的綠色、創(chuàng)新的要求。目前國外發(fā)達國家在低層裝配式鋼結(jié)構(gòu)的選擇上多采用輕鋼結(jié)構(gòu)的材料，具有環(huán)保和抗震性好的優(yōu)點。例如意大利工業(yè)化建筑體系采用輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅，結(jié)構(gòu)上受力合理，抗震性能好。居住辦公舒適方便。再如瑞典采用輕鋼結(jié)構(gòu)建筑預(yù)制構(gòu)件達到95%以上。等等。發(fā)達國家在建筑體系中采用輕型鋼結(jié)構(gòu)進行住宅體系的架構(gòu)已經(jīng)形成了規(guī)模[3]。而我國在這方面起步較晚，國家給予了大力的政策推動，也投入了人力財力，進行新型裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系的研發(fā)。實現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)在建筑布局、圍護體系中的運用和發(fā)展。

首先，改變傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)形式，開發(fā)了新型的圍護體系，改進了建筑中傳統(tǒng)設(shè)計重結(jié)構(gòu)，輕建筑的錯誤概念，實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和圍護以及內(nèi)裝的協(xié)同設(shè)計，滿足了建筑功能的優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)布置，達到工業(yè)化內(nèi)裝中大空間布置的要求。同時也將造價和成本大幅度降低，還將室內(nèi)的梁柱等支撐加以隱藏。起到了防火保溫和隔聲的作用[4]。

2.3 采用模塊化工廠化的新型建筑體系，能夠保證活動房和模塊化箱型房的建設(shè)，采用新型的建筑體系

例如，拆裝式活動房以輕鋼結(jié)構(gòu)為骨架，彩鋼夾芯板為圍護材料，對構(gòu)件進行組裝和拆卸，主要構(gòu)件采用螺栓連接的方法，能夠?qū)⒅黧w框架采用型鋼或者薄壁型鋼構(gòu)成，所有的維護材料采用防火的材料進行裝修。

工廠化鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，可以將結(jié)構(gòu)、外墻、門窗，到內(nèi)部裝修的預(yù)制率都達到90%以上，采用工廠化鋼結(jié)構(gòu)制造的質(zhì)量管理體系，經(jīng)過工廠設(shè)計、實驗、檢測后出廠，安裝工序能夠確保竣工和驗收零缺陷，提高了人工效率，降低了材料的浪費，使得總成本比傳統(tǒng)建筑降低了40%左右[5]。

3 綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展

首先，進行裝配式結(jié)構(gòu)體系，采用樓板、樓梯、空調(diào)板的構(gòu)件，作為鋼結(jié)構(gòu)的補充，解決了鋼結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)效率低的問題，采用標準化的鋼管部件并排形成鋼束管，內(nèi)部澆筑混凝土，作為承重和抗側(cè)力的構(gòu)件，鋼梁采用H型鋼，樓板采用裝配式的鋼筋桁架進行承重。

以新型裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土樓板為例，起預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制薄板采用倒T為底板，在肋板上預(yù)留橢圓形孔，孔內(nèi)設(shè)置了非預(yù)應(yīng)力受力鋼筋，澆筑了疊合層混凝土形成了整體雙向受力樓板。

采用鋼預(yù)制踏步組合樓梯作為新型的樓梯，能夠節(jié)約用鋼量，改善建筑效果。例如某工程采用的陽臺的鋼架支撐的案例，就是采用混凝土的建筑方法，將鋼架支撐在梁上，不依賴樓板和鋼柱，采用螺栓固定的方法，減少了人工，做到了材料的支出的節(jié)約。

第三，圍護墻體和構(gòu)造采用交叉應(yīng)用的方法，在性能和工業(yè)化程度上更加具有耐久性，借鑒幕墻的做法，由粘結(jié)層和保溫裝飾成品板的方法，組成外墻保溫與裝飾的方法，區(qū)分北方和南方的建筑的適應(yīng)性，采用系統(tǒng)設(shè)計的保溫裝飾一體化的方法，采用全自動化生產(chǎn)和配裝，比傳統(tǒng)的節(jié)能保溫的施工做法更加具有保溫隔熱的功能[6]。

第四，采用鋼結(jié)構(gòu)建筑專用體系，對傳統(tǒng)的鋼板剪力墻進行改進，新型的鋼板剪力墻，自重輕，地震作用小，布置靈活，使用空間更大，結(jié)構(gòu)的剛度加大，且用鋼量減少，在建筑結(jié)構(gòu)中能夠代替鋼支撐，使結(jié)構(gòu)更加安全。

4結(jié)語

綠色裝配式鋼結(jié)構(gòu)，目前采用的包括PC+裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，將預(yù)制混凝土用在樓板和樓梯等構(gòu)件之中，可以作為鋼結(jié)構(gòu)的補充，解決了鋼結(jié)構(gòu)的問題，而且對環(huán)境起到保護作用，擁有可持續(xù)發(fā)展的特點，當前在世界各國建筑領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如今，現(xiàn)代PC構(gòu)件和預(yù)應(yīng)力技術(shù)結(jié)合，已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)?；凸I(yè)化生產(chǎn)，具有高強高性能的材料。

[1]張愛林.工業(yè)化裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新、標準規(guī)范編制及產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵問題[J].工業(yè)建筑,2014(8):1～6+38.

[2]李瑞鋒,孫杰,徐國軍等.鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化綠色集成建筑體系的研究與應(yīng)用[C].//第五屆夏熱冬冷地區(qū)綠色建筑聯(lián)盟大會論文集.2015:3～11.

[3]王娜.淺談預(yù)制裝配式在綠色變電站中的應(yīng)用[J].低碳世界,2014(21):101～102.

[4]梁棟,宋彪,沈重等.裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑研究及應(yīng)用[J].建設(shè)科技,2016(19):79～81.

[5]郜雅.裝配式鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)深化設(shè)計方法分析[J].建筑·建材·裝飾,2016(23):181～182.

[6]張愛林,張艷霞.工業(yè)化裝配式高層鋼結(jié)構(gòu)新體系關(guān)鍵問題研究和展望[J].北京建筑大學(xué)學(xué)報,2016,32(3):21～28.