装配式钢结构建筑研究及应用

装配式钢结构建筑研究及应用

尤凤先

山东莱钢建设有限公司山东青岛266555

摘要：建筑领域钢结构建筑是建设“资源节约型、环境友好型、循环经济、可持续发展社会”的有效载体，优良的钢结构建筑是“绿色建筑”的代表。本文进一步分析了装配式钢结构建筑研究及应用，以供同仁参考借鉴。

关键词：建筑；钢结构；装配式

一、装配式钢结构优势

促进建筑工业化、提高建筑品质：我国早在20世纪50年代国务院就出台了《关于加强和发展建筑工业的决定》，可以说最早开启了我国建筑工业化的道路。发展装配式钢结构建筑不仅消化过剩的钢铁，拓宽了建筑产业，在专业设备的生产制造、构件的预制加工、设备的运输及组装等方面也都得到了发展，装配式建筑是一项综合系统工程，包括产品的研发、设计、生产、施工、装修等一系列阶段工程，大力发展装配式有利于加快我国建筑工业化快速发展。装配式建筑的构件采用机械自动化、信息化管理的流水线生产，构件的质量得到保证，建筑的品质得以提升。

装配式钢结构建筑具有以下特点

（1）资源能源节约多

用钢材作框架，保温墙板作围护结构，可替代各类砖石建筑材料，大量减少水泥、砂、石、石灰等的用量，总体自重比钢筋混凝土结构轻30%～50%，能大幅减少建筑垃圾和环境污染，减轻对不可再生资源的破坏和消耗。在建筑施工节水、节电、节材、节地方面优势明显，所以把装配式建筑也称作“绿色建筑”。发展装配式建筑有利于建筑走节能减排的道路、有利于提高城市的环境质量、有利于推进建筑工业化，有利于发展生态文明的建设。

（2）设计生产标准化

钢结构建筑的主要结构构件多数在工厂设计生产；施工现场进行装配式安装，可大幅节省建筑材料占地和施工占地；施工不受季节影响，施工周期短，一般三四天就可以建造一层。

（3）产业综合效益高

建筑设计建造周期短、效率高、污染少，能够推动建筑产业化、信息化和智能化的良好结合，推动建筑业以及与之相关的产业提高资金使用效率、提高产业发展效益，进而推动经济社会实现健康持续发展。目前现浇建筑中建设成本中人工费占总造价的15%~20%，材料费占总造价45%~65%，主要因为是劳动力价格的连续变高，传统建造方式的粗放、工业化水平不高、建造效率的低下、建筑材料设备浪费大、损耗高等也使得投资建设成本不断高升。发展装配式建筑则可以将现场用工数量减少至70%以及大幅度降低建筑材料、模板、设备使用和浪费，装配式建筑的大建造效率也远高于现场作业，施工不受天气等因素的影响，因此，建设工期可有效缩短25%的工期，且工期更为可控。

（4）设计建造可循环

能够实现建筑设计、施工、建造、拆除及异地重建等的全过程管控，有效实现节能减排、品质保证，同时钢材可回收再利用的特点使建筑在建造和拆除时对环境污染小，节能指标达50%以上，是可循环使用的绿色建筑。

（5）安全质量性能强

施工方式可以大幅提高工程质量和安全技术标准，提高建筑本身的安全可靠性；可增大建筑空间使用面积，比钢筋混凝土结构增加有效面积8%左右；建筑本身的抗震性能比传统建筑好，可大大增强城市防灾减灾能力。

二、装配式钢结构建筑体系分析

2.1“模块化、工厂化”新型建筑体系

在装配式钢结构建筑体系构建以及具体实施过程中，模块化的建筑体系本身的代表性比较强，主要体现在模块化的一些箱型房或者是可活动型房。在这两种房子当中，主要是利用薄壁钢或者是一些轻钢结构，与此同时，在对结构进行围护时，维护材料的选择上也要具有防火性特征。这样不仅能够为日常使用提供方便快捷的措施条件，而且还能够促使对造价成本进行有效控制。工厂化钢结构建筑体系在构建时主要是将传统的一些建筑模式进行摒弃，与实际情况进行有效结合，对制造业质量管理体系进行科学合理利用。在建筑施工过程中，对每一个产品进行科学合理的分析和研究，从每一个产品在设计一直到每一道工序的施工，都需要采取严格有效措施对其进行审查。这样才能够从根本上保证每一个产品都能够达到标准要求，这样不仅有利于对质量进行有效提升，而且还能够促使建设效益最大化实现。

2.2“工业化住宅”建筑体系

在传统钢结构框架构建以及具体使用过程中，由于各种因素影响，导致其本身存在一些问题，在现阶段，为了将这些问题进行有效处理。一些企业或者是研究所针对这些问题提出了“工业化住宅”的建筑体系理念。比如在某公司研发的钢管束组合机构体系当中，这一体系在构建以及具体利用过程中，主要是利用模数化、标准化等钢管部件，通过并排连接的方式将这些钢管部件进行有效连接。这样能够在连接的作用下逐渐形成钢管束，将其作为主要的抗侧力和承重构件，能够对钢结构的应用起到良好的辅助性作用。

三、装配式钢结构建筑存在的难点及发展建议

3.1装配式钢结构建筑发展存在的难点

（1）设计方法不足专业人员短缺：在建筑结构种类的选取、材料的定型、设计技术的支持等方面装配式钢结构建筑与传统方式建造的建筑相比有着较大的差异。装配式建筑始终与模块化、标准化、工业化紧密相联系，只有实现建筑构件的标准化及模数化设计才能最大程度的实现构件的工厂预制量，目前我国装配式钢结构建筑对于专业人才需求较大，但从事装配式建筑的人员却较少，在一定程度上牵制了影响了其发展。

（2）装配式建筑产业体系不够完善：装配式建筑需要不同系统之间相互融合集成，尽管目前建筑信息模型技术（BIM）已经在国内得到一定规模的应用，建筑信息模型技术可以把装配式建筑的设计、构件的预制及施工组装集合在一起，能很好的地实现装配式建筑全过程的一体化集成，但对多系统的整合及建筑信息模型技术普及推广需要一定时间。

（3）装配式主体钢结构技术要求苛刻：装配式主体钢结构建筑在抗风压、抗变形位移、主体结构间的连接、楼板与竖向支撑柱的连接及支撑等方面行业要求极为严苛。对建筑自身结构在建筑的防火、材料的防腐、围护结构的隔声保温以及整体的舒适度等方面要求严苛。

3.2装配式钢结构建筑发展建议

（1）加强从业人员的技术培训：我国现阶段目前国内设计单位具有装配式钢结构建筑设计研发的比较少，大都以传统的手法来设计，对于装配式建筑标准化和模数化的设计方法普及推广不够。装配式建筑行业应该加强对相关从业人员在设计、施工等方面的培训，从而更快更好的促进稳步发展。

（2）加强BIM在装配式领域的应用：BIM由英文(BuildingInformationModeling)的首字母缩写而来，建筑信息模型是在数字技术的基础上集成了建筑工程项目各种相关的数字信息的工程数据模型。BIM技术可以为装配式建筑产业提供可靠的信息共享的平台，对于建筑的预制构件可以实现设计、生产、施工三者信息合一，从而借助更好的推广和发展装配式建筑。

（3）政府增强对装配式建筑的推进：建筑业的发展离不开国家和政府的大力支持和政策福利，装配式建筑行业的发展应该得到国家和地方政府的激励和扶持，对已经完成的案例进行宣传和技术推广，政府也应该加大科技研发投入，鼓励相关单位就装配式建筑及相关技术进行深入研究。

结束语：

在节能减排、发展绿色产业的国家战略下，装配式钢结构建筑会有更大发展。但必须注意的是在相对于传统建筑存在比较优势基础外，还应着力提高钢结构建筑质量和舒适性，从而为钢结构建筑打造一个“性能好、品质高且节能环保”的形象，且满足市场需求。

参考文献：

[1]吴萌萌.预制装配式钢结构建筑经济性研究[J].江西建材，2016（13）：100.

[2]崔璐.预制装配式钢结构建筑经济性研究[D].山东建筑大学，2015.

[3]鲁义涛，范源源.预制装配式钢结构建筑经济性研究[J].数字化用户，2017（15）.