湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002

引言

根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局最新數(shù)據(jù)，2019 年全國鋼材產(chǎn)量達(dá)到12億噸，鋼材出口量為6429 萬噸，且每年鋼材產(chǎn)量增量在20%以上，因此我國的鋼材主要是內(nèi)需消耗，2018 年我國建筑業(yè)總產(chǎn)值達(dá)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(chǎn)量庫存，鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展能夠助力鋼鐵去產(chǎn)能。而鋼結(jié)構(gòu)又具有抗震性能好、施工速度快等特點(diǎn)，這更加速了裝配式鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展。因此將來，裝配式鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)技術(shù)對提升我國建筑施工水平有現(xiàn)實(shí)意義。

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢

1.1 主體構(gòu)件尺寸小

鋼結(jié)構(gòu)材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)的特點(diǎn)，裝配式鋼結(jié)構(gòu)相比傳統(tǒng)混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸小，墻體、柱等構(gòu)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(guān)資料表明鋼結(jié)構(gòu)建筑墻柱豎向構(gòu)件占用面積大約為10%，遠(yuǎn)小于混凝土建筑墻柱構(gòu)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(huì)產(chǎn)出大量的建筑廢棄物，若沒有對廢棄物進(jìn)行有效的處理，會(huì)對項(xiàng)目周圍的土體、水體、空氣等自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，這也是傳統(tǒng)建造方式的一個(gè)痛點(diǎn)。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(jié)構(gòu)施工技術(shù)，能夠有效降低污染物數(shù)量，從而滿足建設(shè)行業(yè)的節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的要求。

1.3 工業(yè)化生產(chǎn)

鋼結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、工業(yè)化生產(chǎn)，在流水線上生產(chǎn)效率更高更好，質(zhì)量有保證。同時(shí)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(zhì)量隱患，從而使得質(zhì)量得到有效控制。同時(shí)工廠化生產(chǎn)方式，將現(xiàn)場建筑工人轉(zhuǎn)變成裝配式鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)工人，工人崗前培訓(xùn)，執(zhí)證上崗，既改善了工作環(huán)境，又降低了的勞動(dòng)強(qiáng)度及安全隱患。

2 政府政策的支持

2.1 資金補(bǔ)貼

在建筑工業(yè)化發(fā)展道路上，各地政府相繼出臺(tái)了相關(guān)補(bǔ)貼政策。比如江蘇某地對獲得省級建筑產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化示范基地，給予每個(gè)示范基地50 萬元的政府資金補(bǔ)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(shè)納入政府規(guī)劃，優(yōu)先安排建設(shè)用地，同時(shí)對進(jìn)行技術(shù)革新的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)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(bǔ)貼的支持，進(jìn)一步促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)企業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)項(xiàng)目更好的發(fā)展。

2.2 容積率和建筑面積補(bǔ)貼

在容積率和建筑面積補(bǔ)貼方向，各地相繼出臺(tái)了相關(guān)政策。比如河北在《加快推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展方案》中，凡是采用鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)的商品住宅項(xiàng)目，在辦理規(guī)劃報(bào)批手續(xù)時(shí)，只要建筑面積不超過規(guī)劃總建筑面積的3%時(shí)，其外墻預(yù)制部分建筑面積可不計(jì)；同時(shí)在2020 年12 月31 日前，對新開工建設(shè)的城鎮(zhèn)鋼結(jié)構(gòu)商品住宅和農(nóng)村自行建設(shè)的鋼結(jié)構(gòu)住房項(xiàng)目，當(dāng)?shù)卣枰再Y金補(bǔ)貼，按100 元/平方米計(jì)算。發(fā)達(dá)地區(qū)上海市裝配整體式建筑政府補(bǔ)貼100 元/平方米，單個(gè)示范項(xiàng)目工地最高可以補(bǔ)貼1000 萬元，其他單個(gè)示范項(xiàng)目工地最高補(bǔ)貼600 萬元，并給予不超過3%的容積率獎(jiǎng)勵(lì)。

3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵建造技術(shù)［1-3］

3.1 結(jié)構(gòu)體系

歐美裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系經(jīng)過三十多的產(chǎn)品更新?lián)Q代發(fā)展，現(xiàn)在技術(shù)十分成熟，密肋型結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，很受市場歡迎。國內(nèi)近二十年來裝配式鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速，在政府部門的積極推動(dòng)下，越來越多的科研院所和建筑企業(yè)開始專注于鋼結(jié)構(gòu)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(shù)成功用于實(shí)際工程，代表性的有：薄板鋼骨住宅體系、節(jié)點(diǎn)斜撐加強(qiáng)型鋼框架結(jié)構(gòu)體系、新型分層的裝配式支撐鋼結(jié)構(gòu)體系等。這些體系的出現(xiàn)，提升了鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化和裝配化施工的特點(diǎn)，受到業(yè)內(nèi)同行的一致好評。

3.2 圍護(hù)體系

裝配式鋼結(jié)構(gòu)外掛墻板體系，主要起分隔室內(nèi)與室外空間的建筑外圍護(hù)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(biāo)。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(wǎng)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(gòu)造形式包括：裝飾面層、保溫層及基墻三個(gè)部分，具體構(gòu)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(shù)的出現(xiàn)，圍護(hù)體系系列產(chǎn)品更新速度較快。

3.3 樓板體系

國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)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(diǎn)，在實(shí)際工程中根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，施工企業(yè)施工技術(shù)水平擇優(yōu)選擇最適合的方案。

3.4 智能建造技術(shù)

隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的發(fā)展，建筑工程領(lǐng)域技術(shù)更新很快，BIM 技術(shù)在國家大力推廣下，已經(jīng)深入到裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑建造的各階段。BIM 技術(shù)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(dá)出實(shí)際工程多樣性、復(fù)雜性的需求。借助BIM 模型的三維可視化設(shè)計(jì)，可以提高設(shè)計(jì)師、工程師對建筑的整體性認(rèn)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(jì)算機(jī)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)虛擬建造整個(gè)施工過程，讓項(xiàng)目參與方更加直觀、準(zhǔn)確的把握項(xiàng)目施工進(jìn)度。

表1 樓板性能對比分析

4 結(jié)語

綜上所訴，裝配式鋼結(jié)構(gòu)基于具有主體構(gòu)件尺寸小、低碳環(huán)保、可工業(yè)化生產(chǎn)等自身優(yōu)點(diǎn)，借力國家鋼材產(chǎn)量過剩去庫存的機(jī)會(huì)，趁著各地政府給予的優(yōu)惠政策，包括資金補(bǔ)貼、容積率、建筑面積等的背景下。筆者對裝配式鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)展開了探究，針對結(jié)構(gòu)體系、圍護(hù)體系、樓板體系、智能建造技術(shù)等進(jìn)行了具體分析，通過各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)性參數(shù)的比較，指出了未來我國裝配式鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的方向發(fā)展。