裝配式建筑中鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)的適用性分析

王偉權(quán)

中國中鐵隧道局集團(tuán)四處有限公司 廣西 南寧 530000

正文：

1 結(jié)構(gòu)體系

1.1 分離式結(jié)構(gòu)體系

在鋼結(jié)構(gòu)體系中，豎向承重結(jié)構(gòu)以及抗側(cè)力分離結(jié)構(gòu)是非常重要的兩個(gè)結(jié)構(gòu)，為了實(shí)現(xiàn)裝配質(zhì)量的有效提高，并達(dá)到高效裝配目標(biāo)，需要在局部結(jié)構(gòu)中建立起抗側(cè)立結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)部分則不需要進(jìn)行抗側(cè)立結(jié)構(gòu)的建立，只需要具備良好的承重能力就可以，所以，裝配結(jié)構(gòu)的處理非常方便。現(xiàn)如今，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，裝配式鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也越來越廣泛，國內(nèi)對新型框架體系的研究也逐漸深入。單一抗側(cè)力體系作為一種重要的支撐框架，它的應(yīng)用也是非常重要的，可以將其作為支撐結(jié)構(gòu)體系。日本就對該結(jié)構(gòu)支撐體系進(jìn)行了廣泛的推廣與應(yīng)用，并進(jìn)行了深入的研究，形成了一套新型技術(shù)體系，該體系的名稱為“分層裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系”，在建筑工程建設(shè)中應(yīng)用該體系，不僅可以有效保障建筑整體的穩(wěn)固性，還可以提高施工效率。

1.2 結(jié)構(gòu)體系的其他問題

我國現(xiàn)有的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中提出了“強(qiáng)柱弱梁”要求，因此，為了滿足這一要求，很多鋼結(jié)構(gòu)體系在實(shí)際構(gòu)建的時(shí)候，都無法有效實(shí)現(xiàn)H型截面柱框架（橫向框架+縱向支撐框架），實(shí)際上，很多工業(yè)建筑在開展建設(shè)的時(shí)候，都會(huì)廣泛應(yīng)用橫向框架+縱向支撐框架這一結(jié)構(gòu)形式，而為什么該結(jié)構(gòu)形式為什么不能在民營建筑中使用呢？為什么H型截面柱框架也不能應(yīng)用呢？美國在開展建筑工程建設(shè)的時(shí)候，就廣泛應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)，其中包括特殊抗彎框架。此外，遠(yuǎn)大可建公司就采用了鋼結(jié)構(gòu)建筑，引起了社會(huì)的廣泛討論，該結(jié)構(gòu)體系主要由以下幾個(gè)部分組成：鋼柱、斜撐以及集成式組合樓板，這屬于是一種支撐框架體系，但是為什么這么多年以來，該支撐框架體系都不能被工程建設(shè)領(lǐng)域所接受呢，是不是該支撐框架體系真的不能應(yīng)用？是不是有可以解決適用條件的方法？。從上述問題來看，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用還有待進(jìn)一步的研究與探討，相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也有著很多需要改進(jìn)與完善的地方。

2 構(gòu)件設(shè)計(jì)及防火防腐

2.1 構(gòu)件設(shè)計(jì)

建筑工業(yè)化的主要作用就是減少傳統(tǒng)建筑中所存在的一些勞動(dòng)力問題。很多裝配式建筑在建設(shè)之前，雖然在鋼結(jié)構(gòu)廠中進(jìn)行了構(gòu)件的加工，實(shí)現(xiàn)了工廠預(yù)制，但是工廠在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)預(yù)制的時(shí)候，卻普遍存在著預(yù)制效率低的問題。同時(shí)，由于我國有控制鋼量使用的措施，且很多工程在進(jìn)行鋼材計(jì)量的時(shí)候，往往都是采用重量計(jì)量方法，而不是采用構(gòu)件截面計(jì)算，因此，焊接截面的應(yīng)用非常普遍，導(dǎo)致構(gòu)建加工量大大增加，使鋼結(jié)構(gòu)的加工效率大幅下降。鋼結(jié)構(gòu)加工廠在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件加工的時(shí)候，如果能夠?qū)崿F(xiàn)模數(shù)化以及標(biāo)準(zhǔn)化，那么就能夠有效提高工廠的預(yù)制效率，使工程整體效率得到進(jìn)一步提高。

2.2 構(gòu)件的防火防腐

（1）防火涂料，裝配式構(gòu)件在預(yù)制過程中，通常都會(huì)采取防火防腐材料來進(jìn)行防護(hù)，不過，所采用的防火防腐材料卻沒有較長的壽命，通常在十年之后就失去了防護(hù)效果，所以，建筑業(yè)主很難接受。因此，除了防火涂料之外，還采用了防火材料覆蓋以及裝飾一體化的處理方式，有效提高裝配式建筑的防火以及防腐性能。

（2）鋼結(jié)構(gòu)免涂裝以及一體化防火設(shè)計(jì)。這對于鋼結(jié)構(gòu)防火以及防腐能力提升來說也是非常重要的，是提高鋼結(jié)構(gòu)建筑防火以及防腐性能的重要途徑。很多高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在生產(chǎn)過程中，往往都不需要進(jìn)行防腐涂裝，只需要在組裝施工使，將涂料直接噴涂到鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上即可，這樣不僅可以提高作業(yè)效率，還可以保障建筑的防火以及防腐性能。

（3）鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕速度是非常慢的，據(jù)相關(guān)研究與實(shí)踐證明得知，低碳鋼在腐蝕環(huán)境中，每年的腐蝕厚度僅為1.3μm。所以，考慮到鋼結(jié)構(gòu)在腐蝕環(huán)境下的腐蝕速度有限，鋼結(jié)構(gòu)腐蝕并不會(huì)給鋼結(jié)構(gòu)的正常使用帶來太大的影響，美國以及日本等發(fā)達(dá)國家在幾十年前經(jīng)建設(shè)完成的鋼結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)使用到現(xiàn)在就說明了這一問題。

（4）耐候鋼、耐火鋼。在國內(nèi)，雙功能耐火耐候鋼在十多年前就已經(jīng)開發(fā)出來，且在很多工程中都已經(jīng)得到了應(yīng)用，但是由于我國對鋼材防腐以及防火要求非常高，所以，雙功能耐候耐火鋼并沒有得到非常廣泛的應(yīng)用。所以，在未來的鋼結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)開發(fā)中，應(yīng)加強(qiáng)對該領(lǐng)域的探索。

3 連接節(jié)點(diǎn)

3.1 單邊螺栓連接技術(shù)

單邊螺栓技術(shù)可以應(yīng)用在鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)封閉截面的梁柱連接中，通過對單邊螺栓技術(shù)的應(yīng)用，可以使鋼結(jié)構(gòu)裝配的堅(jiān)固程度得到更加有效的保證，能夠有效提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體質(zhì)量。現(xiàn)如今，同濟(jì)大學(xué)就對該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，寶鋼公司也開展了相應(yīng)的試驗(yàn)。日本開發(fā)出了梁柱連接節(jié)點(diǎn)技術(shù)，該技術(shù)可以有效解決節(jié)點(diǎn)的剛度問題，使節(jié)點(diǎn)剛度得到有效提高，切安裝也非常方便。因此，該技術(shù)得到了非常廣泛的應(yīng)用。

3.2 節(jié)點(diǎn)的集成與成品化

為了開發(fā)出更加高效的鋼結(jié)構(gòu)裝配技術(shù)，需要充分應(yīng)用構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)分離的開發(fā)思路，將節(jié)點(diǎn)集成為一個(gè)成品，比如國內(nèi)開發(fā)出的蝶形節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)的安裝效率就非常高。日本日立公司開發(fā)出了柱腳節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)也具有著非常高的安裝效率，在建筑行業(yè)得到了廣泛推廣與應(yīng)用。美國ConXtech鋼框架體系的ConXL節(jié)點(diǎn)、Kaiser節(jié)點(diǎn)、SidePlate節(jié)點(diǎn)、Simpson節(jié)點(diǎn)等，有些已產(chǎn)品化，均是美國AISC358-16規(guī)范[8]所認(rèn)可和推薦的新型裝配式節(jié)點(diǎn)。這些快速裝配節(jié)點(diǎn)技術(shù)，可以支撐實(shí)現(xiàn)裝配式建筑中鋼結(jié)構(gòu)的最終目標(biāo)：鋼構(gòu)件在鋼廠經(jīng)過最基本的簡單加工（如切割、打孔等），作為標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)件直接運(yùn)輸至現(xiàn)場，并采用高效的連接節(jié)點(diǎn)來進(jìn)行連接裝配，然后再采用切實(shí)可行的免涂裝技術(shù)來對鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行防腐防火處理，提高鋼結(jié)構(gòu)本身的防腐防火性能，進(jìn)一步保證鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)應(yīng)用效果。不過，要想實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，仍然需要大量的研究與實(shí)踐，并對相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行完善與改進(jìn)。

4 結(jié)束語

本文主要對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析。由于鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑中的一個(gè)重要技術(shù)，所以，在對技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，必須要充分考慮建筑的發(fā)展目標(biāo)與發(fā)現(xiàn)需求，并開展對結(jié)構(gòu)體系、構(gòu)件以及節(jié)點(diǎn)等方面的分析與研究，不斷提高技術(shù)應(yīng)用水平，從而保證鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)能夠合理應(yīng)用于裝配式建筑中，進(jìn)一步促進(jìn)裝配式建筑行業(yè)的健康發(fā)展。