綠色裝配式鋼結構建筑體系研究與應用

楊秀雷

青島海威斯帝爾重鋼工程有限公司

綠色裝配式鋼結構建筑體系研究與應用

楊秀雷

青島海威斯帝爾重鋼工程有限公司

隨著我國經濟的飛速發展，鋼結構建筑領域的發展也取得了巨大的飛躍。在取得飛速發展的同時，如何化解鋼材產能過剩，推進和研發綠色、高效鋼結構建筑體系，是目前所需研究的課題。裝配式鋼結構建筑作為新興的綠色、環保、高效的建筑體系，目前在建筑行業上得到了越來越多的應用與發展。我國在裝配式鋼結構建筑的發展上，正在從傳統的建筑施工形式上向著現代化工業化集成化的新型建筑體系轉變。此形勢下，預制混凝土的新型結構、新型維護系統等建筑體系改變了傳統的建筑結構形式，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計理念，貫穿在構建裝配一體化的生產中，新型的鋼結構體系，廣泛應用在建筑領域中。

鋼結構；裝配式

1 引言

在供給側結構性改革大背景下，去產能去庫存去杠桿正在成為建筑領域的熱點問題。既要發展鋼結構建筑，又要化解鋼鐵產業過剩的問題，當前的建筑產業面對的是如何向綠色、高效進行轉型升級的課題。

2 綠色裝配式鋼結構產業

2.1 裝配式鋼結構的建筑指的是標準化的裝配、設計、裝修以及智能化管理等

對于標準化的鋼結構建筑的部件來說，裝配式鋼結構的建筑，是當前新型城鎮化發展在建筑方式轉變的要求。這一建造方式的變革，有利于節約資源，減少施工污染，提升勞動生產效率，促進超過生產能的轉化[1]。

根據我國的裝配式建筑和鋼結構產業政策的出臺的情況，當前的鋼結構產業正在迎來嶄新的發展機遇。例如關于化解鋼鐵行業過剩產能，實現脫困發展的有關政策，正在結合棚戶區的改造，實行鋼結構建筑的推廣，利用安居工程的危房改造和抗震安居的工作安排，開展鋼結構建筑的推廣和應用，將鋼結構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，大力發展鋼結構和裝配式建筑，提高建筑工程標準和質量。

2.2 裝配式結構從材料上包含了預制裝配式混凝土結構、裝配式鋼結構體系、混合結構體系等

拼裝簡單，輕質是其特點，符合當前我國關于發展理念中的綠色、創新的要求。目前國外發達國家在低層裝配式鋼結構的選擇上多采用輕鋼結構的材料，具有環保和抗震性好的優點。例如意大利工業化建筑體系采用輕型鋼結構住宅，結構上受力合理，抗震性能好。居住辦公舒適方便。再如瑞典采用輕鋼結構建筑預制構件達到95%以上。等等。發達國家在建筑體系中采用輕型鋼結構進行住宅體系的架構已經形成了規模[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構體系的研發。實現了鋼結構在建筑布局、圍護體系中的運用和發展。

首先，改變傳統的鋼結構形式，開發了新型的圍護體系，改進了建筑中傳統設計重結構，輕建筑的錯誤概念，實現了結構和圍護以及內裝的協同設計，滿足了建筑功能的優化鋼結構布置，達到工業化內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，采用新型的建筑體系

例如，拆裝式活動房以輕鋼結構為骨架，彩鋼夾芯板為圍護材料，對構件進行組裝和拆卸，主要構件采用螺栓連接的方法，能夠將主體框架采用型鋼或者薄壁型鋼構成，所有的維護材料采用防火的材料進行裝修。

工廠化鋼結構建筑體系，可以將結構、外墻、門窗，到內部裝修的預制率都達到90%以上，采用工廠化鋼結構制造的質量管理體系，經過工廠設計、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，使得總成本比傳統建筑降低了40%左右[5]。

3 綠色裝配式鋼結構發展

首先，進行裝配式結構體系，采用樓板、樓梯、空調板的構件，作為鋼結構的補充，解決了鋼結構的生產效率低的問題，采用標準化的鋼管部件并排形成鋼束管，內部澆筑混凝土，作為承重和抗側力的構件，鋼梁采用H型鋼，樓板采用裝配式的鋼筋桁架進行承重。

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

采用鋼預制踏步組合樓梯作為新型的樓梯，能夠節約用鋼量，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約。

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

第四，采用鋼結構建筑專用體系，對傳統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，結構的剛度加大，且用鋼量減少，在建筑結構中能夠代替鋼支撐，使結構更加安全。

4結語

綠色裝配式鋼結構，目前采用的包括PC+裝配式鋼結構體系，將預制混凝土用在樓板和樓梯等構件之中，可以作為鋼結構的補充，解決了鋼結構的問題，而且對環境起到保護作用，擁有可持續發展的特點，當前在世界各國建筑領域得到廣泛應用，如今，現代PC構件和預應力技術結合，已經實現了規模化和工業化生產，具有高強高性能的材料。

[1]張愛林.工業化裝配式高層鋼結構體系創新、標準規范編制及產業化關鍵問題[J].工業建筑,2014(8):1～6+38.

[2]李瑞鋒,孫杰,徐國軍等.鋼結構工業化綠色集成建筑體系的研究與應用[C].//第五屆夏熱冬冷地區綠色建筑聯盟大會論文集.2015:3～11.

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

[4]梁棟,宋彪,沈重等.裝配式鋼結構建筑研究及應用[J].建設科技,2016(19):79～81.

[5]郜雅.裝配式鋼結構的結構深化設計方法分析[J].建筑·建材·裝飾,2016(23):181～182.

[6]張愛林,張艷霞.工業化裝配式高層鋼結構新體系關鍵問題研究和展望[J].北京建筑大學學報,2016,32(3):21～28.