綠色裝配式鋼結構建筑體系及實踐探討

張 揚

（黃岡職業技術學院建筑學院，黃岡 湖北 438002）

0 引言

在當前的經濟環境下，我國建筑行業倡導綠色節能發展，裝配式鋼結構建筑是在原本傳統鋼結構建筑體系的基礎上進行的延伸和發展。在實際應用中獲得了較好的成效，因而裝配式鋼結構在我國建筑領域得到了大力的推廣[1]。在政策支持下，新型的建筑體系被不斷地完善，同時結合我國目前綠色環保發展的理念，形成了環保型的建筑結構體系。綠色裝配式鋼結構屬于新型的環保式建筑體系。通過建筑元器件和結構構件的組合和銜接，構成了建筑功能體系。此模式的優勢在于建筑結構可以進行規模化的生產，節約了建筑的成本和建設時間，在建設中的安全系數更高。

當前正在積極地調整社會經濟結構，以市場經濟單元配置科學合理為目的，可以提高市場經濟的水平和合理調整經濟結構，鋼結構建筑的大量使用和推廣，可以有效地消耗鋼筋建材，解決鋼材產能過剩的現象。同時，還可以有助于進一步提高建筑的質量。在當前的建筑行業中，裝配式鋼結構建筑取得了廣泛的認可和應用。在設計上可以實現標準化，生產過程可以形成構件的規模化和工業化，在具體的施工過程中，可以利用構建的特性，快速地完成組裝和銜接的工作，進而形成完整的建筑結構體系框架，加快了建筑體系管理系統化和裝修一體化系統的建設，推動了建設新型城鎮化、智能化的發展進程。裝配式鋼結構的廣泛應用，還可以有效改善傳統建筑方式對環境造成的各類污染和能源的消耗[2]。基于裝配式鋼結構建筑的特點，在施工過程中可減少各類污染，降低施工的成本，提高施工的效率和建筑水平，確保施工過程的安全，進而實現高質量的建筑工程。由此可見，綠色裝配式鋼結構在我國的建筑領域具有比較好的發展和實踐應用前景。

1 綠色裝配式鋼結構建筑的特點

1.1 綠色裝配式鋼結構建筑的含義

綠色裝配式鋼結構建筑指的是基于綠色發展理念下，將鋼結構實現在設計上標準化、生產上工業化、施工裝配化、裝修上一體化、管理信息化以及應用智能化，同時還可以支持進行部件標準化[3]。裝配式鋼結構的發展符合綠色環保的要求，對節約能源、降低污染，推動產業結構調整及提高建筑效果具有重要的作用。

1.2 綠色裝配式鋼結構建筑的特點

（1）生產上的特點。在裝配式鋼結構建筑設計方面，裝配需要生產廠家以鋼材料的屬性為基礎，并結合先進的技術進行加工生產。確保加工生產出的鋼結構件符合工程的設計要求。在建筑工程開始之前將裝配式鋼結構建筑所需要的構件全部生產完畢，并安全地運輸到施工現場，進行合理的儲存和存放[4]。同時，在裝配式鋼結構建筑實踐中受到天氣環境因素影響比較小，其原因在于在具體的施工過程中，進行構件的組裝和銜接所用的時間比較短，以此加快了施工的進度，加快了建筑工業化和提高了建筑品質。在建筑工程的施工中，需要消耗大量的資源，在我當前市場經濟環境下，能源消耗過多成為了關注的重要問題之一，也是我國持續發展上的阻礙，基于此，發展綠色建筑可以積極推進我國經濟發展。裝配式鋼結構的應用，需要利用到數量較多的鋼筋材料，解決鋼材產量多的情況。同時裝配式鋼結構的各個構件會在不同的生產車間進行加工制造，則帶動了預構件加工業的發展，增加了產業鏈的發展。同時，裝配式鋼結構的構件可以實現流水線的生產，提高了工業化和產業化進程，以自動化設備達到構件的自動化生產，實現了信息化管理，提高了構件的生產水平，有利于提高裝配式鋼結構建筑的整體建筑質量和品質。

（2）節能環保的特點。裝配式鋼結構建筑符合生態環保的理念，減少了對材料配制的用量，如：在建筑框架固定中可以更好地融合圍護結構和保溫墻體，配置新型的磚石材料。對施工中所使用的各類材料，如：砂石、水泥、塊兒料等用量進行嚴格的控制，避免出現建筑材料浪費的現象。同時通過裝配式鋼結構施工還可以有效地減少建筑垃圾的形成[5]。避免投入過多的資金進行建筑垃圾處理，降低了對建筑物周邊環境的污染，符合我國綠色可持續發展的方向。

2 綠色裝配式鋼結構建筑體系的類型

和西方國家的裝配式鋼結構建筑發展相比較來說，我國的綠色裝配式鋼結構建設發展比較晚，但是其發展速度是比較快的。在相關政策的支持和推動下，加強了對新型裝配式鋼結構體系的大力研發和設計[6]。我國的鋼結構建筑從1.0 時代快速地轉向2.0 時代。在1.0 時代的時候，鋼結構建筑以混凝土結構改為鋼結構為主。以傳統的建設方式進行建筑的布局和維護體系的建設。而在當前2.0 時代，鋼結構建筑達到了建筑布局、結構維護以及機電設備一體化，形成了專用建筑體系，該體系更具有系統化特點[7]。目前，國內的鋼結構建筑體系主要分為以下幾個類型。

2.1 新型圍護體系

新型圍護體系是建立在傳統鋼結構模式上進行優化和改良的建筑體系。新型圍護體系的設計上，強調結構、建筑、內裝一體化的理念，使其形成環保、高效、綠色的新型建筑結構和體系。將建筑功能作為主要的核心，以框架作為單元進行主體的建設，建筑的柱網尺寸等盡量統一規格，合理設置戶型的設計和功能布局。以鋼結構作為基礎條件，在實現建筑功能的基礎上，對鋼結構進行優化布置，可以達到內裝布置需要的大空間和實際需求。同時需要對工程的造價進行嚴格的控制，將施工的難度降低，以此有效地推進建筑行業持續穩定發展。

2.2 模塊化、工廠化的新型建筑體系

綠色裝配式鋼結構建筑可以實現工廠化和模塊化。通過預制構件，可以快速地完成鋼結構的基本框架。在建筑施工現場實現無濕作業，將預構件全部實現工廠化的生產，比較典型的代表包括：拆裝式的活動房、模塊化的箱房。拆裝式的活動房，整體的骨架以輕鋼結構為主。圍護的材料選擇使用彩鋼夾芯板，開展標準模數的空間組合，在各個構件的連接上，使用的是螺栓，可以在短時間內完成組裝和拆卸，其特點表現在：操作簡單、節約時間、環保節能、建筑垃圾形成少等。模塊化的箱房，基本單位為箱體。將型鋼或者薄壁型鋼作為箱房的主體框架，利用不燃材料作為圍護的材料，箱房最大的特點在于外部和內部的裝修都可以在工廠進行加工，不需要在施工現場進行再次的裝修。相較于傳統的建筑體系，工廠化的建筑鋼結構體系可以很好地實現建筑結構、外墻、門窗以及內部裝修等基本上都可以在工廠進行操作完成。在工廠進行生產的過程中，可以實現較好的統一化和規模化，通過在質量管理體系的監督下，建筑所需要的預制構件，均需要進行嚴格的質量驗收之后，才可以進行出廠，這樣可以確保建筑工程在竣工驗收階段，實現零缺陷的目的。利用工業化技術，實現規模化和自動化，在生產、安裝等方面的效果，相較于人工操作提高了10 倍左右，并且在材料的利用率上高于人工操作，較好地避免了材料的浪費，將整體的建筑工程造價成本降低。在鋼結構每個生產環節進行嚴格質量檢測和控制，較好地保障所生產的各個構件符合國家質量標準，有利于提高建筑工程的安全和質量，同時也避免出現材料不合格的情況，而出現工程的停工、返工等現象，節約了建設的時間，使得建筑工程可以保質保量地順利竣工。

2.3 工業化住宅建筑體系

工業化住宅建筑是目前住宅建筑領域中發展的重要方向，傳統的住宅建筑主體主要是鋼筋混凝土，需要消耗大量的水泥，而水泥的應用會排放出大量的二氧化碳，形成資源浪費，排放的廢水也會對周邊的環境形成污染，混凝土屬于不可循環利用的材料，在住宅拆除的時候，會形成大量的建筑垃圾，污染環境并且難以處理，基于此，大力推廣工業化住宅建筑體系，符合環保綠色建筑理念。鋼結構住宅的鋼材可以循環利用，不會成為建筑垃圾，既不需要花費資金去處理，同時還符合住宅的節能環保要求。預構件進行標準化的模數設計，在工廠實現加工、制造。鋼結構住宅使用新型建筑材料，不僅達到環保綠色要求，同時也增加了抗震防火等功能。在住宅建筑設計上，安裝異地那個模數進行構件和部品的規范化，使其形成標準化、系列化的住宅產品。實現構件部品的工業化生產、組合，降低施工難度。目前，我國的鋼結構住宅發展還不是很順暢，其缺陷主要體現在鋼結構技術和外部環境等方面。

目前，鋼管束組合體系配置模型是使用比較頻繁的，該設計理念來自于“鋼管束組合”模式，該技術可以集合一體化模型，將所連接的鋼管模型排件，利用模擬測試的方式，獲得構件的承重參數以及剛性功能等。成板的配置則需要利用“H 型”的鋼筋桁架，可以處理好配件的承載力問題。同時需要加強對新型鋼板剪力墻的研發，相較于傳統的鋼板剪力墻，新型鋼板剪力墻的優勢在于自身重量低、地震作用比較小，可以進行靈活的布置，使用空間比較大等，在住宅結構中可以替代鋼支撐，體改建筑使用成效和安全。根據房屋的住宅布局、承重設計以及剪力效果測試等，將住宅建筑需要的鋼材料數量計算出來，確保提高住宅建筑的安全性。

3 綠色裝配式鋼結構的實踐應用

3.1 在住宅建筑中的實踐應用

基于綠色環保設計理念的背景下，提高住宅的節能，可以加工綠色裝配式鋼結構應用到住宅建筑中，以此改進梁體結構的穩定性，確保住宅建筑的安全和質量。在進行配置方面，需要選擇使用低碳合金鋼，在設計上優化結構裸露的設計，結合配置技術開展灌注操作，保障鋼束材料可以突出剪力墻的實踐功能。同時還可以在實際的應用中結合應用BIM 技術，對節點功能進行優化配置，增強材料的安全性。

3.2 在商業建筑中的實踐應用

結合商業建筑的特點和實際應用，利用一體化的設計理念，配置和組合鋼材料，對不同的閣段的安裝綠色設計要求整合。綠色裝配式鋼結構，在拆除上也比較簡單。目前，我國很多的大型商場均開始使用裝配式鋼結構，在實際的應用中需要加強對各個工序的審查，保障使用的構件符合商業建筑體系的標準和要求。

4 結束語

在當前的時代背景下，裝配式鋼結構的應用越來越廣泛，加強建立綠色裝配式鋼結構建筑體系，實施綠色建設理念，形成規劃化和標注化的體系，在實踐應用中也需要加強國家政策的支持，各部門協作共同建立綠色工業化裝配式鋼結構建筑產業化。