装配式建筑中钢结构技术的适用性分析吴海珠

装配式建筑中钢结构技术的适用性分析吴海珠

吴海珠

中机建（上海）钢结构股份有限公司上海200082

摘要：本文主要对装配式钢结构建筑的钢结构技术现状进行分析。由于钢结构技术是装配式钢结构建筑中的一个重要技术，所以，在对技术进行应用的时候，必须要充分考虑建筑的发展目标与发现需求，并开展对结构体系、构件以及节点等方面的分析与研究，不断提高技术应用水平，从而保证钢结构技术能够合理应用于装配式建筑中，进一步促进装配式建筑行业的健康发展。

关键词：装配式钢结构建筑；结构体系；连接节点；防火防腐

1钢结构建筑施工技术分析

1.1钢结构建筑在建筑行业存在的优势

在建筑行业中，钢结构建筑能够得到广泛地应用和其自身的优势以及良好的建筑特点有很大关系。在建筑施工过程中应用钢结构主要的优点体现在以下几个方面。

首先，钢结构建筑在施工中所用的周期比较短，钢结构建筑在生产过程中采用的是流水线技术，在生产过程中因为是流水线生产因此通常规模都比较大，在施工过程中在现场就能非常轻松地完成安装工作，在施工工期方面比较短，同时，在施工成本方面也能降低。其次，钢结构在建筑时各方面的性能也比较好。在建筑施工中使用钢结构，其和混凝土结构相比具有很多的优点，钢结构在柔韧度方面非常好，在承载能力方面也比混凝土好很多，在使用方面也具有很好的抗震功能。钢结构的承载能力比混凝土结构的承载能力高1.5倍，在同一强度作业条件下，钢结构最大程度的截面更小，能够实现对空间的有效使用。最后，钢结构在使用以后还能够进行回收，具有一定的价值。钢结构建筑主要是使用大量的钢材料建造而成，而且，钢材是可回收物品，对钢结构进行回收利用，能够减少建筑垃圾的出现。

1.2钢结构建筑在建筑行业存在的劣势

钢结构在建筑施工中进行应用，其虽然具有一定的优势，但是仍然存在着很多的不足之处，导致施工中也出现了很多的问题。在建筑施工中钢结构的主要劣势体现在以下方面。首先，钢结构建筑的结构原材料是钢材，其在导热性能方面比较好，比其他材料的导热系数都要高很多。钢结构建筑在出现超出钢本身最大熔点值的情况，将使得钢结构出现刚度和强度下降的情况，这样将对建筑质量产生很大的影响。因此，钢结构建筑方案在设计过程中要对相配套的防火设计进行重视。其次，钢结构建筑在耐腐蚀性方面比较差，钢结构本身材料在含铁量方面相对较高，铁的抗腐蚀性能比较差，因此，钢材料在使用中会出现和空气和水分出现氧化的情况，进而出现生锈的情况，导致更加严重的后果出现。在钢结构建筑施工过程中，要对可能出现的问题进行充分考虑，避免其在使用过程中出现更多的问题，对建筑工程的质量进行影响。

2构件设计及防火防腐

2.1构件设计建筑工业化的主要作用就是减少传统建筑中所存在的一些劳动力问题。很多装配式建筑在建设之前，虽然在钢结构厂中进行了构件的加工，实现了工厂预制，但是工厂在进行钢结构预制的时候，却普遍存在着预制效率低的问题。同时，由于我国有控制钢量使用的措施，且很多工程在进行钢材计量的时候，往往都是采用重量计量方法，而不是采用构件截面计算，因此，焊接截面的应用非常普遍，导致构建加工量大大增加，使钢结构的加工效率大幅下降。钢结构加工厂在进行钢结构构件加工的时候，如果能够实现模数化以及标准化，那么就能够有效提高工厂的预制效率，使工程整体效率得到进一步提高。

2.2构件的防火防腐（1）防火涂料，装配式构件在预制过程中，通常都会采取防火防腐材料来进行防护，不过，所采用的防火防腐材料却没有较长的寿命，通常在十年之后就失去了防护效果，所以，建筑业主很难接受。因此，除了防火涂料之外，还采用了防火材料覆盖以及装饰一体化的处理方式，有效提高装配式建筑的防火以及防腐性能。（2）钢结构免涂装以及一体化防火设计。这对于钢结构防火以及防腐能力提升来说也是非常重要的，是提高钢结构建筑防火以及防腐性能的重要途径。很多高层钢结构构件在生产过程中，往往都不需要进行防腐涂装，只需要在组装施工使，将涂料直接喷涂到钢结构构件上即可，这样不仅可以提高作业效率，还可以保障建筑的防火以及防腐性能。（3）钢结构的腐蚀速度是非常慢的，据相关研究与实践证明得知，低碳钢在腐蚀环境中，每年的腐蚀厚度仅为1.3μm。所以，考虑到钢结构在腐蚀环境下的腐蚀速度有限，钢结构腐蚀并不会给钢结构的正常使用带来太大的影响，美国以及日本等发达国家在几十年前经建设完成的钢结构建筑已经使用到现在就说明了这一问题。（4）耐候钢、耐火钢。在国内，双功能耐火耐候钢在十多年前就已经开发出来，且在很多工程中都已经得到了应用，但是由于我国对钢材防腐以及防火要求非常高，所以，双功能耐候耐火钢并没有得到非常广泛的应用。所以，在未来的钢结构建筑技术开发中，应加强对该领域的探索。

3连接节点

3.1单边螺栓连接技术单边螺栓技术可以应用在钢结构钢结构封闭截面的梁柱连接中，通过对单边螺栓技术的应用，可以使钢结构装配的坚固程度得到更加有效的保证，能够有效提高钢结构建筑的整体质量。现如今，同济大学就对该技术的应用进行了大量的研究，宝钢公司也开展了相应的试验。日本开发出了梁柱连接节点技术，该技术可以有效解决节点的刚度问题，使节点刚度得到有效提高，切安装也非常方便。因此，该技术得到了非常广泛的应用。

3.2节点的集成与成品化为了开发出更加高效的钢结构装配技术，需要充分应用构件与节点分离的开发思路，将节点集成为一个成品，比如国内开发出的蝶形节点，该节点的安装效率就非常高。日本日立公司开发出了柱脚节点，该节点也具有着非常高的安装效率，在建筑行业得到了广泛推广与应用。美国ConXtech钢框架体系的ConXL节点、Kaiser节点、SidePlate节点、Simpson节点等，有些已产品化，均是美国AISC358-16规范[8]所认可和推荐的新型装配式节点。这些快速装配节点技术，可以支撑实现装配式建筑中钢结构的最终目标：钢构件在钢厂经过最基本的简单加工（如切割、打孔等），作为标准化构件直接运输至现场，并采用高效的连接节点来进行连接装配，然后再采用切实可行的免涂装技术来对钢结构表面进行防腐防火处理，提高钢结构本身的防腐防火性能，进一步保证钢结构技术应用效果。不过，要想实现这一目标，仍然需要大量的研究与实践，并对相关规范要求进行完善与改进。

4结束语

综上所述，为了更好地发展装配式钢结构建筑，对钢结构技术的适用性进行分析和研究。围绕结构体系、构件设计和防火防腐、连接节点三方面的技术展开探讨，指出装配式钢结构建筑存在的问题以及技术发展方向，为其钢结构技术的发展提供一些思路和参考。

参考文献：

[1]王立学.BIM技术在钢结构装配式建筑中的应用[J].建筑技术，2018，49（S1）：144-146.

[2]刘晓文.装配式钢结构保温技术在严寒地区体育馆建筑中的应用研究[D].长春工程学院，2018.