裝配式建筑中鋼結構技術的適用性分析

王偉權

中國中鐵隧道局集團四處有限公司 廣西 南寧 530000

正文：

1 結構體系

1.1 分離式結構體系

在鋼結構體系中，豎向承重結構以及抗側力分離結構是非常重要的兩個結構，為了實現裝配質量的有效提高，并達到高效裝配目標，需要在局部結構中建立起抗側立結構，其他結構部分則不需要進行抗側立結構的建立，只需要具備良好的承重能力就可以，所以，裝配結構的處理非常方便。現如今，隨著我國建筑行業的快速發展，裝配式鋼結構的應用也越來越廣泛，國內對新型框架體系的研究也逐漸深入。單一抗側力體系作為一種重要的支撐框架，它的應用也是非常重要的，可以將其作為支撐結構體系。日本就對該結構支撐體系進行了廣泛的推廣與應用，并進行了深入的研究，形成了一套新型技術體系，該體系的名稱為“分層裝配式鋼結構體系”，在建筑工程建設中應用該體系，不僅可以有效保障建筑整體的穩固性，還可以提高施工效率。

1.2 結構體系的其他問題

我國現有的《建筑抗震設計規范》中提出了“強柱弱梁”要求，因此，為了滿足這一要求，很多鋼結構體系在實際構建的時候，都無法有效實現H型截面柱框架（橫向框架+縱向支撐框架），實際上，很多工業建筑在開展建設的時候，都會廣泛應用橫向框架+縱向支撐框架這一結構形式，而為什么該結構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用呢？美國在開展建筑工程建設的時候，就廣泛應用了鋼結構，其中包括特殊抗彎框架。此外，遠大可建公司就采用了鋼結構建筑，引起了社會的廣泛討論，該結構體系主要由以下幾個部分組成：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領域所接受呢，是不是該支撐框架體系真的不能應用？是不是有可以解決適用條件的方法？。從上述問題來看，裝配式鋼結構建筑結構體系的應用還有待進一步的研究與探討，相關規范標準也有著很多需要改進與完善的地方。

2 構件設計及防火防腐

2.1 構件設計

建筑工業化的主要作用就是減少傳統建筑中所存在的一些勞動力問題。很多裝配式建筑在建設之前，雖然在鋼結構廠中進行了構件的加工，實現了工廠預制，但是工廠在進行鋼結構預制的時候，卻普遍存在著預制效率低的問題。同時，由于我國有控制鋼量使用的措施，且很多工程在進行鋼材計量的時候，往往都是采用重量計量方法，而不是采用構件截面計算，因此，焊接截面的應用非常普遍，導致構建加工量大大增加，使鋼結構的加工效率大幅下降。鋼結構加工廠在進行鋼結構構件加工的時候，如果能夠實現模數化以及標準化，那么就能夠有效提高工廠的預制效率，使工程整體效率得到進一步提高。

2.2 構件的防火防腐

（1）防火涂料，裝配式構件在預制過程中，通常都會采取防火防腐材料來進行防護，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效果，所以，建筑業主很難接受。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）鋼結構免涂裝以及一體化防火設計。這對于鋼結構防火以及防腐能力提升來說也是非常重要的，是提高鋼結構建筑防火以及防腐性能的重要途徑。很多高層鋼結構構件在生產過程中，往往都不需要進行防腐涂裝，只需要在組裝施工使，將涂料直接噴涂到鋼結構構件上即可，這樣不僅可以提高作業效率，還可以保障建筑的防火以及防腐性能。

（3）鋼結構的腐蝕速度是非常慢的，據相關研究與實踐證明得知，低碳鋼在腐蝕環境中，每年的腐蝕厚度僅為1.3μm。所以，考慮到鋼結構在腐蝕環境下的腐蝕速度有限，鋼結構腐蝕并不會給鋼結構的正常使用帶來太大的影響，美國以及日本等發達國家在幾十年前經建設完成的鋼結構建筑已經使用到現在就說明了這一問題。

（4）耐候鋼、耐火鋼。在國內，雙功能耐火耐候鋼在十多年前就已經開發出來，且在很多工程中都已經得到了應用，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用。所以，在未來的鋼結構建筑技術開發中，應加強對該領域的探索。

3 連接節點

3.1 單邊螺栓連接技術

單邊螺栓技術可以應用在鋼結構鋼結構封閉截面的梁柱連接中，通過對單邊螺栓技術的應用，可以使鋼結構裝配的堅固程度得到更加有效的保證，能夠有效提高鋼結構建筑的整體質量。現如今，同濟大學就對該技術的應用進行了大量的研究，寶鋼公司也開展了相應的試驗。日本開發出了梁柱連接節點技術，該技術可以有效解決節點的剛度問題，使節點剛度得到有效提高，切安裝也非常方便。因此，該技術得到了非常廣泛的應用。

3.2 節點的集成與成品化

為了開發出更加高效的鋼結構裝配技術，需要充分應用構件與節點分離的開發思路，將節點集成為一個成品，比如國內開發出的蝶形節點，該節點的安裝效率就非常高。日本日立公司開發出了柱腳節點，該節點也具有著非常高的安裝效率，在建筑行業得到了廣泛推廣與應用。美國ConXtech鋼框架體系的ConXL節點、Kaiser節點、SidePlate節點、Simpson節點等，有些已產品化，均是美國AISC358-16規范[8]所認可和推薦的新型裝配式節點。這些快速裝配節點技術，可以支撐實現裝配式建筑中鋼結構的最終目標：鋼構件在鋼廠經過最基本的簡單加工（如切割、打孔等），作為標準化構件直接運輸至現場，并采用高效的連接節點來進行連接裝配，然后再采用切實可行的免涂裝技術來對鋼結構表面進行防腐防火處理，提高鋼結構本身的防腐防火性能，進一步保證鋼結構技術應用效果。不過，要想實現這一目標，仍然需要大量的研究與實踐，并對相關規范要求進行完善與改進。

4 結束語

本文主要對裝配式鋼結構建筑的鋼結構技術現狀進行分析。由于鋼結構技術是裝配式鋼結構建筑中的一個重要技術，所以，在對技術進行應用的時候，必須要充分考慮建筑的發展目標與發現需求，并開展對結構體系、構件以及節點等方面的分析與研究，不斷提高技術應用水平，從而保證鋼結構技術能夠合理應用于裝配式建筑中，進一步促進裝配式建筑行業的健康發展。