綠色裝配式鋼結構建筑體系研究與應用

吳 軍

（江陰職業技術學院，江蘇 江陰 214400）

縱觀我國建筑行業整體發展歷程，裝配式建筑是各個不同發展階段特殊產物，具有時代性特點。與傳統建筑結構不同，裝配式建筑所采用的建筑形式主要以鋼結構為主，該結構具有顯著特點，如材料質地較輕、資源利用程度高以及現場施工裝配化等，并且能夠在某種程度上賦予生產過程循環化性質。在裝配式建筑中，引入鋼結構形式，不但能夠實現對相關資源的有效保護，且有助于減輕對環境的重度污染。

從20 世紀80 年代至今，我國建筑行業發生了深刻變化，建筑模式逐漸由傳統過渡為現代模式。且隨著低碳經濟和可持續發展理念的全面實施，建筑行業內裝配式綠色建筑成為主要發展方向。2017 年初，國家相關部門在《促進建筑業持續健康發展》的聲明中，對裝配式建筑的重要性進行了有效明確。作為天然式的裝配式結構，相較于傳統鋼筋混凝土結構，鋼結構優勢明顯，且由于裝配式鋼結構能夠快速與標準化、模塊化、信息化以及工廠化等發展要求相適應，同時能夠順應現代“創新、綠色、開方、協調、共享”的發展理念，是推動國家建筑綠色環保與可持續發展的動力源泉。

1 綠色裝配式鋼結構建筑的特點

從結構組成來看，綠色裝配式鋼結構建筑體系的主體為鋼結構材料，在科學技術水平全面提升的今天，建筑行業中鋼結構的組件形式也有所改變，與傳統建筑體系不同，綠色裝配式鋼結構有著極為顯著的特點和優勢，具體實踐中主要表現在以下方面：（1）在建筑工程中，綠色裝配式鋼結構能夠起到優化項目流程的作用，幫助施工人員分擔繁瑣工作，全面提升工程施工效率和施工質量；（2）綠色裝配式鋼結構在所選用材料穩定性普遍高于傳統材料，有效應用綠色裝配式鋼結構，不但有助于建筑工程整體質量的有效提升，且在一定程度上使得施工現場的安全性得到強化；（3）與傳統建筑結構相比，綠色裝配式鋼結構，極大地降低了結構自身重量，并且在施工成本方面消耗小，在建筑企業成本降低、質量改善、效益獲取方面發揮著積極的作用；（4）在綠色環保方面，綠色裝配式鋼結構也更勝一籌，不但可實現對鋼材科學化與合理化的應用，且直接影響資源利用效率。

2 基于生態理念背景下的綠色裝配式鋼結構建筑體系方案

2.1 新型裝配式鋼結構體系配置

新型裝配式鋼結構通過與傳統建筑設計體系優勢的有效融合，并在新型建筑體系配置中進行有效應用，引導建筑企業獲取更多的經濟效益。因此，需進一步加快傳統設計理念中相關優勢作用在新型綠色裝配式鋼結構體系配置中的有效融入，從而推動生態文明、生態效益理念在新型模型結構中的有效融合。一方面，相關工作人員應基于建筑施工實際情況，通過對新型內控制技術的有效引入，以整個設計理念為標準開展建筑工程具體實際活動。比如，對于體系配置根本要素的選定以建筑結構框架為基礎，將生態配置理念融入其中，并以柱體或梁體網絡配置為依據進行技術性的研究與分析，通過專業技術實現對結構抗側力效果進行有效測評。另一方面，在實際構建過程中需與房屋構型進行有效結合從而完成配置，通過對綜合式配置理念的有效應用，實現對結構的科學化協調與配置，通過與《裝配式鋼結構建筑標準》內容的深度整合，從而實現對體系配置精確度的有效提升。例如，在配置梁柱節點的過程中，可結合BIM 技術分析不同柱體側面配置模型，同時測試高強度螺旋栓的固件功能。

2.2 “工業化住宅”體系配置

“工業化住宅”體系在具體實踐過程中主要方向以鋼框架結構的有效應用，合理配置建筑主體模型。例如，可結合現代可視化需求，配置具體的鋼管組合，保證所制定實踐方案能夠通過相關技術配置，實現對柱體局部突出或者梁體功能突出等現象的有效解決。該設計理念主要源于組合，即鋼管束模式。鋼管束組合體系配置模型如圖1 所示。在這一過程中，該技術能夠通過與一體化模型的有效結合，從而對所連接的鋼管模型進行構件，并對構建具體的承重參數和剛性功能進行模擬測試。以該模式進行構建，并在鋼筋桁架過程中盡可能地選擇H型鋼筋桁架，完成對相關成板的有效配置，進而從根本上實現對體系中配件承受力方面的有效改善。與此同時，在體系具體配置過程中，以建筑空間內的實際剪力效果進行系統測試，通過與房屋布局和稱重設計等要求確定體系實際構建所需要的鋼材總量。除此之外，剪力墻功能水平的高低對建筑工程整體承重效果有著直接影響。因此，在實際承重過程中，需積極選用創新型剪力墻配置模式，從而避免對墻體產生過大的損壞。整體來講，工業化住宅體系在工程實際配置過程中的有效應用，通過與鋼材剛度功能的有效結合開展相關測試，不但有助于建筑支撐性功能的全面提升，實現對各類安全體系內容的有效整合，且在某種程度上有利于增強建筑工程整體安全性和穩定性。

圖1 鋼管束組合體系配置模型

2.3 “模塊化、工廠化”體系配置

在配置生產過程中，“模塊化、工廠化”形式的有效應用，是對現代綠色生態理念的有效踐行。相關建筑企業應對建筑體系具體配置情況進行有效明確，在實際操作控制過程中融入無濕作業理念，彰顯體系在管控方面的各項要求。因此，現場工作人員需對“模塊化、工廠化”體系理念的運用價值有更加全面、更加深刻的認識，理性分析體系所覆蓋的相關工藝技術，嚴格按照相關要求對活動模塊和拆裝模塊進行設計。首先，在對拆裝式建筑進行設計過程中，需對建筑基本結構所選用材料，如輕鋼材料等進行有效確立，并以此為前提條件進行維護材料的設計，確保主體空間配置與相關技術標準的高度一致性。其次，在進行拆裝過程中，需以螺栓結構模式進行具體的配置工作，以便捷式管理模式進行組合安裝，提高螺栓構件的可靠性和穩定性。最后，在建筑體系設計過程中，需以箱體基本房屋結構作為設計重點，并且有效確保模型安裝效果和拆除效果的有效凸顯。簡單來說，就是在體系機構過程中采用薄型鋼材料，并將易燃點較高的關鍵材料融入外部框架中，在“一體化”框架中對所有裝配技術進行有效整合，箱體外形圖具體如圖2 所示。

圖2 箱體模型結構

3 綠色裝配式鋼結構實踐應用

此次研究，為順應國家在現代裝配式建筑方面的發展要求，以某省某市高新區所開展的裝配式鋼結構項目為例進行全面分析。該項目是當地趨于首個全部采用裝配式結構的建筑形式，由當地一家集生產、研發、施工于一體的建筑公司所承建。當前階段，該公司主要精力在于打造和推動現代綠色裝配式建筑和鋼結構的全面發展，為現代化建筑發展做出突出貢獻。該項目包括高層建筑和地下車庫兩部分，總建筑面積大約為75494.06m2，項目主體結構所采用建筑形式為“鋼框架+鋼管束心”，樓板主要選用裝配式鋼筋桁架自承式樓板，現場鋪裝均以工程加工形式為主，澆筑作業可多層同時開展，從根本上實現立體化交叉式作業。

綠色裝配式鋼結構在建筑工程中的應用，具有建設工期優勢。該形式下工程項目整體施工作業可在3 ～5d內完成對一個樓層的建設，不僅施工作業速度快，而且整個施工作業符合負荷模塊化和標準化要求。這種現代化施工方式直接省去了振搗環節，不但形成了對施工成本的有效節省，且在極大程度上縮短了工程整體建設周期，有助于建筑企業整體經濟效益的有效提升。該建設形式在具體施工中的優勢主要表現在鋼筋桁架樓板的應用減少現場70%左右的鋼筋綁扎工作量，在施工作業期間，施工人員得到了徹底解放，機械式作業模式為施工質量提供了可靠保障，改善并提升了施工整體經濟效益和社會效益，成為我國當前階段衡量建筑綠色性、節能性、環保性的重要指標。除此之外，綠色裝配式鋼結構中鋼筋混凝土束組合結構體系的應用，提高了工程機構的防火性能和防腐性能。具體表現如下：（1）一般綠色裝配式建筑以輕質防火板作為工程項目的內部結構，在防火保溫板外層進行防火板的敷設，能夠從根本上實現防火的目的；（2）“防腐層+防火CCA 板外墻裝飾面+防火保溫隔熱層+外墻涂料”共同組成結構外部維護體系。防火系統在外部的結構中的有效建立，實現了某種程度上的防火目的；（3）項目的裝配式鋼結構建筑，在框架內外擁有雙層以上的保溫隔熱防火保護，并且將巖棉板安裝于保溫隔熱較為薄弱的外墻，避免出現“冷橋”現象，實現對能源的有效節約，形成對當地環境的有效保護，順應國家當前可持續發展趨勢，從真正意義上實現建筑節能。

4 結束語

綜上所述，綠色裝配式鋼結構技術應用與實踐，在進一步提高和改善建筑整體功能的同時，通過對相關配置條件的有效滿足，使得建筑外觀效果有所提升。與此同時，裝配式鋼結構設計需將各個建筑空間內不同節點的功能性納入設計考慮范圍之內，并圍繞此展開全面改進與優化，進而從根本上促使綠色裝配式鋼結構技術實踐效果的有效提升。