淺析鋼結(jié)構(gòu)在裝配式建筑中的應(yīng)用

文/朱明 湖州時(shí)代建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江湖州 313000

發(fā)展綠色環(huán)保和穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)，積極地將新型技術(shù)引進(jìn)到裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑體系中，使得裝配式鋼結(jié)構(gòu)得到廣泛的應(yīng)用，可以在一定程度上推動(dòng)我國(guó)的建筑行業(yè)的發(fā)展。

1、裝配式建筑概念及優(yōu)勢(shì)分析

1.1 布置靈活，較高集成化

鋼結(jié)構(gòu)建筑和傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)建筑相比較具有很大的優(yōu)勢(shì)，具有內(nèi)部空間尺寸較大、空間布置靈活等優(yōu)點(diǎn)。用戶(hù)可以根據(jù)自己的喜好對(duì)建筑進(jìn)行二次分隔和裝修布置，對(duì)建筑的結(jié)構(gòu)安全不會(huì)有太大的影響。為保證室內(nèi)設(shè)計(jì)的美觀合理，設(shè)計(jì)的水電管線(xiàn)可以很好的融入墻壁和樓板中，保證室內(nèi)空間的完整性。

1.2 自重較輕，抗震效果好

裝配式鋼結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件是薄壁方管和H 型熱軋鋼，具有質(zhì)量較輕、受力合理等特點(diǎn)。建筑的墻體和樓面采用的建筑材料都是質(zhì)量較輕的，從根本上減輕了建筑自身的自重。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑充分發(fā)揮出建筑材料本身強(qiáng)度高、塑性強(qiáng)、延性好的特點(diǎn)，具有良好的抗震效果，最大程度上提升了建筑的安全性、穩(wěn)定性、可靠性，在施工過(guò)程中建筑的基礎(chǔ)造價(jià)、運(yùn)輸、安裝費(fèi)用都因?yàn)檫x用質(zhì)量較輕的材料有效地得到降低。

1.3 建設(shè)周期短，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化及產(chǎn)業(yè)化

裝配式鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)件一般都是前期進(jìn)行設(shè)計(jì)由工廠(chǎng)進(jìn)行預(yù)制，后期進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)直接運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝，各個(gè)工序之間有效的配合、相互協(xié)調(diào)，施工現(xiàn)場(chǎng)的施工效率進(jìn)一步提高，充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)控機(jī)床技術(shù)相結(jié)合，對(duì)施工的精準(zhǔn)度和施工效率有效的進(jìn)行控制。

1.4 綜合效益較高

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的承載能力比較強(qiáng)、結(jié)構(gòu)件的截面比較小、重量較輕，節(jié)約了現(xiàn)場(chǎng)施工的一部分材料，建筑的基礎(chǔ)處理工作難度和費(fèi)用也有所下降。裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的住宅結(jié)構(gòu)件一般都是委托工廠(chǎng)進(jìn)行流水加工生產(chǎn)，人工費(fèi)用和模板費(fèi)用在一定程度上有所減少，住宅的建造成本有所下降，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

2、裝配式鋼結(jié)構(gòu)在建筑中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)加PC 構(gòu)件

PC 構(gòu)件又稱(chēng)預(yù)制混凝土構(gòu)件，普遍應(yīng)用在樓梯、樓板、空調(diào)板等構(gòu)件中，其優(yōu)點(diǎn)顯著：產(chǎn)品質(zhì)量高、制作速率快、不破壞環(huán)境，有助于長(zhǎng)久性發(fā)展等，深受?chē)?guó)內(nèi)外建筑業(yè)一致好評(píng)。現(xiàn)階段，PC 構(gòu)件和和預(yù)應(yīng)力技術(shù)相融合，利用高強(qiáng)度材料，能充分展開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化制造。

鋼構(gòu)件與PC 融合的代表構(gòu)件，就是鋼筋桁架疊合樓板。自主支撐疊合樓板接縫處理形式簡(jiǎn)易，在工廠(chǎng)澆筑混凝土制作預(yù)制薄板，把其放置到相應(yīng)位置后，在接縫位置徑直插入橫向鋼筋，然后澆筑混凝土打造雙向疊合板，此疊合板便能自主支撐，無(wú)須再添加其他模板，滿(mǎn)足現(xiàn)代建筑業(yè)發(fā)展需求。

2.2 構(gòu)造做法和維護(hù)墻體穿插利用

墻體是建筑物中的關(guān)鍵構(gòu)成部分，在框架構(gòu)造的施工進(jìn)程中，圍護(hù)墻體是收尾工作。就目前而言，圍護(hù)墻體得到飛速發(fā)展，無(wú)論是在功效上、工業(yè)化性能，還是建筑性能上均有較大改觀，把不同墻體材料搭配應(yīng)用，且與施工方式互相協(xié)調(diào)是圍護(hù)體系前進(jìn)的新方向。

以保溫裝飾一體板為例，其就效仿了幕墻的制作方式，主要包括：錨固件、密封材料、黏結(jié)層、成品板等部分。通常應(yīng)用在全新建筑的外墻裝飾和保溫中，可應(yīng)用在不同住宅和公共建筑的外墻中。不但如此，其還能適應(yīng)氣候變化，無(wú)論是北方嚴(yán)寒地帶還是南方酷暑區(qū)域，均體現(xiàn)出超高的適應(yīng)能力。比之前采用普通施工方式的保溫隔熱效果還要好。

2.3 裝配式鋼結(jié)構(gòu)和BIM技術(shù)的有效融合

伴隨建筑行業(yè)國(guó)際化、城市化建設(shè)不斷推進(jìn)，還有持續(xù)性發(fā)展的需求，要想讓建筑領(lǐng)域信息化達(dá)成質(zhì)的飛躍，就必須要積極利用BIM技術(shù)針對(duì)建筑生命周期展開(kāi)全面的監(jiān)管。

鋼構(gòu)造建筑的建造特征讓其在建筑信息化中具備對(duì)比其余結(jié)構(gòu)更顯著的優(yōu)點(diǎn)，通常體現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：首先，施工圖設(shè)計(jì)階段和優(yōu)化階段，鋼構(gòu)造建筑的全部構(gòu)件都能依據(jù)工廠(chǎng)生產(chǎn)的要求把物理數(shù)據(jù)數(shù)字化呈現(xiàn)，直接提供給生產(chǎn)廠(chǎng)家所使用。建筑數(shù)據(jù)信息模型的創(chuàng)建，不但能發(fā)揮檢測(cè)的作用，還能發(fā)揮虛擬創(chuàng)建的功能，為改善現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)配備方案提供了可靠參照。其次，廠(chǎng)家生產(chǎn)階段，引進(jìn)了BIM技術(shù)之后，能把BIM數(shù)據(jù)信息徑直錄入到數(shù)控機(jī)床以及智能機(jī)器人中，以此完成鋼構(gòu)件的數(shù)字化生產(chǎn)，讓鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)業(yè)化發(fā)展得到真正的提高，漸漸轉(zhuǎn)向自動(dòng)化操控的智能制造體系。然后，運(yùn)輸階段，對(duì)構(gòu)件入場(chǎng)批次和堆放順序等做科學(xué)規(guī)劃，大大提升運(yùn)輸監(jiān)管水平。最后，現(xiàn)場(chǎng)安裝階段，可利用信息化手段，把現(xiàn)場(chǎng)安裝工程中的差錯(cuò)第一時(shí)間反饋給鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠(chǎng)家，用來(lái)調(diào)整后期構(gòu)件的尺寸，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化監(jiān)管的目的。

2.4 案例分析

某項(xiàng)目主要包括高層建筑和地下車(chē)庫(kù)，總建筑面積達(dá)到7.5 萬(wàn)平方米。

項(xiàng)目的主樓是采用“鋼管束核心筒+鋼框架結(jié)構(gòu)體系”的結(jié)構(gòu)形式，主樓鋼管方柱內(nèi)及鋼管束空腔內(nèi)澆筑自密實(shí)混凝土，結(jié)構(gòu)整體延性好，在地震作用下能吸收較多的地震能量，抗震性能卓越；主體結(jié)構(gòu)施工工期快，部件產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、生產(chǎn)工廠(chǎng)化；現(xiàn)場(chǎng)施工裝配化，鋼柱及鋼管束墻整節(jié)吊裝，吊裝高度可達(dá)每節(jié)3 層，樓板采用裝配式鋼筋桁架自承式樓板，工廠(chǎng)加工現(xiàn)場(chǎng)鋪裝，樓板底部抵消了常規(guī)的鋼管腳手架支撐體系，可同時(shí)多層澆筑混凝土，實(shí)現(xiàn)立體交叉作業(yè)，主體施工平均3-5 天即可完成一層，大大縮短了施工周期，加快了施工進(jìn)度。鋼筋桁架樓板的應(yīng)用減少現(xiàn)場(chǎng)70%左右的鋼筋綁扎工作量，在整個(gè)施工作業(yè)過(guò)程中，保證了施工質(zhì)量，提高了施工效率，符合綠色建筑的施工理念。

建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)是采用的輕質(zhì)防火板來(lái)進(jìn)行處理，防火板敷設(shè)在防火保溫板的外層，能夠起到較好的防火作用。結(jié)構(gòu)外部維護(hù)體系由“防腐層+防火保溫隔熱層+防火CCA 板外墻裝飾面+外墻涂料”組成。由于防腐層處于內(nèi)側(cè)，因此能夠有效杜絕鋼結(jié)構(gòu)和空氣接觸，降低了氧化的幾率，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)不受腐蝕，起到較好的防腐蝕作用。在保溫隔熱薄弱的外墻處安裝巖棉板，其能夠在一定程度上降低“冷橋”的形成，能夠達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的目的，實(shí)現(xiàn)真正的節(jié)能綠色建筑。

結(jié)語(yǔ)：

有效促進(jìn)建筑行業(yè)住宅施工技術(shù)轉(zhuǎn)型發(fā)展的同時(shí)，穩(wěn)定現(xiàn)階段裝配式鋼結(jié)構(gòu)在住宅建筑施工中的重要地位，結(jié)合建筑設(shè)計(jì)施工的主體思想，兼顧施工圖紙規(guī)范使用裝配式鋼結(jié)構(gòu)體系，建立健全裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)參數(shù)，不斷開(kāi)拓同行業(yè)市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)者的創(chuàng)業(yè)思想、理念，從而加快我國(guó)建筑施工產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，高效促進(jìn)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。