淺談鋼結構在裝配式建筑中的應用

摘? 要：在節能環保和綠色發展背景下，綠色建筑是推動城市綠色發展的關鍵。當前，我國城市發展進程越來越快，城市建筑的數量和種類也不斷增加。鋼結構在中國建筑發展中有著悠久的發展歷史，并且符合中國可持續發展要求，因此其在建筑業中有著廣泛的應用。本文主要對鋼結構在裝配式建筑中的優勢和應用現狀進行簡要探析，以期推動裝配式鋼結構的進一步發展。

關鍵詞：鋼結構;裝配式建筑;應用探析

中圖分類號：TU391??? 文獻標識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2020）06-0000-00

“低碳式”裝配式建筑的發展極大促進了我國綠色建筑的發展。裝配式建筑結構有“標準化設計、工廠生產、裝配施工、建筑、裝飾、信息管理、智能集成應用”等六大特點，能達到環保和節能要求，裝配式建筑施工使用預制產品組件，可大大節省資源，減少浪費。因此積極研究裝配式建筑技術和裝配式建筑發展中存在的問題，可以促進中國綠色建筑業的發展，提高現代建筑和綠色建筑在中國的發展，開發一套裝配式建筑技術使其適合中國綠色建筑的發展。

1 鋼結構在裝配式建筑中的應用優勢

1.1 自重輕，運用靈活

裝配式鋼結構建筑選用的材料基本是重量輕的綠色建筑材料。裝配式鋼結構本身具備重量輕、強度高、施工速度快等特點。相對于裝配式混凝土建筑來說，由于承重結構是鋼材，其重量輕且強度高能夠有效作為維護系統的新型建筑材料，滿足當前建筑產業的發展需求。

裝配式鋼結構建筑在建筑領域具有較大的發展空間，由于其磚混結構的承重剪力墻結構相對少，空間布局相對合理，建筑可用面積大，住戶可以按照自己的想法和習慣，把空間裝修進行合理分割，在裝修過程中也可以將管線、管道埋在墻上，且這種布置方式不會影響結構的穩定性和安全性，會給住戶帶來便捷。從降低建筑重量角度考慮，選擇熱軋鋼模型、截面受力均勻薄壁鋼管用于建筑承重墻。充分發揮建筑材料的特點，選用高強度、高塑性、高延性等材料，提高施工的安全性、穩定性、抗振動性、抗變形性，最大限度地從施工、安裝、材料運輸等方面降低施工成本。

1.2 符合可持續發展理念

裝配式建筑結構在材料選擇、施工，后續拆遷，修理等方面能體現節能減排的綠色概念，材料選擇、裝配式部分可直接在現場進行安裝、減少施工噪聲、減少灰塵和避免產生建筑垃圾，因此對環境的破壞和污染較小，相比鋼筋混凝土結構，裝配式建筑材料的拼裝在拆除和改造中，相對簡單，而且產生的建筑垃圾可以進行回收利用。并可有效的減少水泥、沙子等材料的消耗。實現建筑的可持續發展。

1.3 施工周期短

裝配式結構建筑設計師需要按照具體的設計需求，選擇合適的設計體系，開展相應的設計工作。設計過程中要始終秉持著簡單規則和對稱的原則，滿足具體的建設構造。要采取合理的措施做好結構材料的選擇工作，尤其是在模板設置過程中，要安裝好預制混凝土樓板或是鋼板的組合樓板，根據實際的結構和功能需求選擇合適的材料。

裝配式鋼結構節點施工周期相對較短。鋼結構裝配式建筑，從設計到生產，再到施工安裝，整個工程周期相對較短。現場安裝方式主要采用螺栓與自攻螺釘連接，很少發生焊接工作。整個作業工作操作過程不受季節影響。每個區域的每個組件只需要按照圖來連接，操作簡單快捷，大大減少工作量，從而加快施工進度，提高施工精度和效率。由于裝配式鋼結構本身在使用過程中具有防火和防腐等功效。實際應用過程中，可以根據現場的實際選擇合適的防火防腐工藝，施工人員要嚴格按照施工方案和施工要求進行施工，保證其功能和水平能夠更好的發揮出來。

1.4 綜合效益高

裝配式鋼結構預制部件具有標準化、科技化和產業化特征，在其發展過程中技術人才較為缺乏，會對與其發展產生較深遠的影響。另外預制鋼結構建筑的材料選擇和施工工藝的選擇，大大降低了建筑施工的成本和費用，也降低了工作難度。鋼結構建筑是一種工業全裝配式結構，從屋面板到墻板，以及保溫層和承重結構，形成了一個高度系列化和組裝的完整體系，因此可進行批量生產從而降低了人工成本，降低了整個建筑的成本，提高使用性能及建筑性價比。

2 鋼結構在裝配式建筑中的應用2.1 鋼結構裝配式建筑在多層公寓中的應用

以天津某一公寓樓為例：該公寓樓一共有6層，總面積3700m，公寓建筑高度19.4m。結構框架為鋼結構，如圖1所示。

其外墻結構采用保溫裝飾一體板，并采用粘和掛相結合的方式進行安裝;內墻板則運用蒸壓砂加氣混凝土板即ALC（蒸壓砂加氣混凝土板厚度為100mm/150mm，山墻和分戶墻用150mm厚）防火性能為A級，保溫功能和隔音功能都很好，內部配置8mm粗的鋼筋，其抗沖擊性能良好。四種連接方式：直角鋼件法、U型卡法、溝頭螺栓法、管卡法。

問題分析，墻板在不同樓層存在不同程度的裂縫，在條板拼縫位置存在局部微裂縫，絕大部分為豎向裂縫，裂縫幾乎都集中室內分隔墻和分戶墻位置，裂縫主要是2單元和3單元的2到5層，1層和6層的裂縫相對較少。

這是由于住戶在冬季使用暖氣取暖，室內溫度較高而造成板材干縮產生裂縫，以及板墻內嵌安裝的直角鋼件節點，不容易適應鋼梁的變形而導致的裂縫。故在進行鋼結構裝配式建筑時，要選用在自然條件下長時間靜置過，干縮比較完全的板材。施工過程中，要注意把板墻安裝和板縫砂漿填補的兩個工序的時間拉長，保證板材自然干縮的時間足夠長。

為了符合綠色可持續發展戰略，該公寓采用地源熱泵，有雨水回收裝置，新風系統，以及太陽能光熱，LED光源，智能家居，整體衛浴等綠色節能裝置。

2.2 鋼結構裝配式建筑在抗震中的應用

鋼結構主體本身重量相對較輕。在相同強度的地震作用下，其受力比普通混凝土結構受力小。這種鋼結構的主體本身重量輕的特點，具有良好的防震功能。如圖2所示。

在抗震設防區內，鋼結構裝配式房屋可以在地震作用下保持結構功能的完整性;在強度大的地震的作用下，這種建筑物不會發生倒塌。部分鋼結構還能很好地利用蒙皮效應，提高其抗變形、不易倒塌等特點。在地震發生時，鋼結構通過緊固件連接形成一個穩定的盒子，將伴隨著上下或左右振動，且不會導致地板下降或由于地面的震動導致墻倒塌，有效地保護人民的生命和財產安全。同時，鋼結構預制房屋良好的抗震性能也體現在房屋延性上，大大降低了地震對房屋結構的影響和減少鉸接處受振動和變形影響。因此，為了降低建筑承載力要求可使用具有延性的鋼結構裝配式建筑。通過其自身的變形-來抵抗地震作用。

2.3裝配式鋼結構建筑在保障房中的應用

以武漢蔡甸區保障房為例，該保障房層數為兩層，高度7m，占地面積有272m，主體結構總用鋼量48t。只用了32個小時便完成了整體框架的搭建。

該保障房墻體采用輕鋼龍骨灌漿墻體;樓板用的是鋼桁架樓板;屋架使用三角鋼桁架。鋼桁架樓模板采用鋼框架結構形式。整個建筑分解為結構模塊、墻板模塊、樓板模塊、屋面模塊，部品模塊等幾部分，其均可在工廠預加工完成，且以上模塊可直接在現場拼接安裝，施工現場濕作業及粉塵、垃圾、噪音等污染都可避免，且具有質量可靠、施工高效、可循環利用等諸多優勢。

3 結語

裝配式鋼結構建筑屬于綠色建筑范疇，其工業化程度高，需要的工人數目少，施工效率高，施工周期短，質量易保證;且施工占地少，可干燥施工，避免濕施工，從而節約用水，降低施工產生的噪音及粉塵污染;此外鋼材料可回收后再利用，避免環境污染和減少建筑垃圾;鋼結構的重量輕、強度高、可塑性好，是一種可持續發展的產業，同時其能不斷突破建筑物的高度和跨度，在增大建筑物利用空間的同時擁有良好的抗震、減震功能，對住戶的安全有著較大保障。

參考文獻

[1] 王雪輝.鋼結構在裝配式建筑中的應用研究[J].居舍，2020（5）：36.

[2] 馬倩.鋼結構在裝配式建筑中的應用研究[J].綠色環保建材，2020（3）：198+201.

[3] 許文俊.鋼結構在裝配式建筑中的應用研究[J].大眾標準化，2020（6）：37+39.

收稿日期：2020-05-12

作者簡介：王寧（1986—），男，山東泰安人，工學博士，研究方向：建筑結構。

Talking about the Application of Steel Structure in Prefabricated Building

WANG Ning

（Shenzhen Country Garden Real Estate Development Co.， Ltd.，? Shenzhen? Guangdong? 518000）

Abstract： In the context of energy conservation， environmental protection and green development， green buildings are the key to promoting urban green development. At present， my country's urban development process is getting faster and faster， and the number and types of urban buildings are also increasing. Steel structure has a long history of development in China's construction development， and meets the requirements of China's sustainable development， so it has a wide range of applications in the construction industry. This article mainly analyzes the advantages and application status of steel structures in prefabricated buildings， in order to promote the further development of prefabricated steel structures.

Keywords： steel structure; fabricated building; application analysis