绿色装配式钢结构建筑体系探讨

绿色装配式钢结构建筑体系探讨

贺君

山东淄建集团有限公司山东淄博255000

摘要：发展钢结构建筑，可化解钢铁产业过剩产能，推进建筑绿色化、工业化、信息化。新形势下，预制混凝土构件解决了钢结构的传统难题，不同墙体交叉应用发展了新型围护系统，信息化技术促进了建筑业跨越式发展。全装配钢框架和盒子型模块化装配体系是新型低、多层模块化建筑体系，具有构件装配化、围护一体化、生产工厂化等特点。新型MCFTS高层钢结构体系适用于住宅建筑和公共建筑，研究结果表明，该体系具有优良的抗震性能和可修复性能。

关键词：钢结构；工业化；模块化；钢管混凝土

1绿色装配式钢结构

在供给侧结构性改革大背景下，去产能、去库存、去杠杆成为了社会热词。通过大力推广、发展钢结构建筑，既可化解钢铁产业过剩产能，也可推进建筑绿色化、工业化、信息化，实现传统产业转型升级。

装配式钢结构建筑是指：标准化设计、工业化生产、装配化施工、一体化装修、信息化管理、智能化应用，支持标准化部品部件的钢结构建筑。

国外的钢结构建筑产业化主要集中在低层装配式钢结构，我国装配式钢结构建筑起步较晚，但在国家政策的大力推动下，钢构企业和科研院所投入大量精力研发新型装配式钢结构体系。

3绿色装配式钢结构的发展

3.1装配式钢结构体系+PC构件

PC用于楼板、楼梯、空调板等构件可作为钢结构的有益的补充，解决钢结构难以解决的问题。其具有生产效率高、产品质量好、对环境影响小、有利于可持续发展等优点，目前在世界各国广泛应用。现代PC构件与预应力技术相结合，采用高强高性能材料，并能够实现模块化、工业化生产。

3.2围护墙体、构造做法的交叉应用

围护墙体近儿年快速发展，在性能、工业化程度、耐久性、建筑功能上有很大提高，但每种墙体都有白身的优点和缺点，一种墙体很难解决全部问题。将各种墙体材料混合应用，同时构造做法互相借鉴融合是围护系统发展的新趋势。

保温装饰一体板借鉴幕墙做法，由粘结层、保温装饰成品板、锚固件、密封材料等组成，适用于新建筑的外墙保温与装饰，旧建筑的节能和装饰改造;也适用于各类公共、住宅建筑的外墙外保温;北方寒冷地区和南方炎热地区建筑都具有较好的适应性。保温装饰一体化板采用系统设计，全白动化生产，全装配式安装，同时比传统节能保温的施工做法有着更优的保温隔热功能。

3.3装配式钢结构与BIM技术的深度结合

随着建筑业全球化、城市化进程的发展以及可持续发展的要求，应用BIM技术对建筑全寿命周期进行全方位管理，是实现建筑业信息化跨越式发展的必然趋势。

钢结构建筑的建设特点决定了它在建筑信息化中具有较其它结构更明显的优势。主要表现在以下几个阶段:1)施工图设计阶段及深化图设计阶段，钢结构建筑的所有零件和建筑部品均可按工厂制造的需要将其物理信息数字化表达，直接为制造厂所用。2)工厂制造阶段，融入了BIM控制技术后，可将BIM信息直接输入智能机器人和数控机床，实现钢结构构件的数字化制造，使钢结构建筑工业化产生质的提升，从高度白动化的生产逐步发展为可白律操作的智能生产系统;3)运输阶段，通过信息化技术，可根据现场安装进程，对构件进场批次及堆放次序等运输方案做合理安排，大幅度提高运输管理效率;4)现场安装阶段，可应用信息化技术，将现场安装中的误差及时反馈给钢结构制造厂，以调整后续构件的加工，满足整体结构的安装精度，实现精细化管理。

4绿色装配式钢结构新体系

目前，国内钢结构住宅发展十分缓慢，主要是由于我国的多高层钢结构住宅还存在很多问题，具体体现在:钢结构住宅的户型设计、结构形式、梁柱选取以及配套围护体系的选择等方面，随着政府一系列提倡钢结构建筑政策的出台，城市建设的发展及人们对住宅品质要求的不断提高，都表明了钢结构建筑良好的发展前景。

4.1低、多层模块化建筑体系

绿色装配式钢结构研发中心融合国内外低、多层钢结构先进技术，采用“建筑元器件”的设计概念，研发了两种适用于低、多层的模块化建筑体系:全装配钢框架建筑体系和盒了型模块化装配建筑体系。全装配钢框架建筑体系以建筑构件为基本元件，具有构件装配化、围护一体化、户型模数化、生产工厂化等特点。

4.2MCFTS高层钢结构建筑体系

MCFTS(Multi-coreConcreteFilledSteelTubeSystem)高层钢结构建筑体系分为高层住宅建筑和公共建筑两大体系。其中，MCFTS住宅建筑体系为多腔钢管混凝土一支撑结构体系或组合多腔钢管混凝土异形柱一支撑结构体系，MCFTS公共建筑体系为多腔钢板墙核心筒一钢管倪凝土框架结构体系，MCFTS多腔钢板墙核心筒一钢管混凝土框架体系采用截面高宽比为6的多腔钢板墙和高跨比为1的耗能钢连梁形成组合核心筒，外围采用传统钢管混凝土框架。

MCFTS体系针对多腔钢管混凝土柱研发了双侧板梁柱连接节点，该节点使用双侧板连接梁端与钢柱，梁端与钢柱完全分离。双侧板迫使塑性铰由节点区域外移，并增加了节点核心区的刚度，消除了传统梁柱节点转动能力对柱节点区的依赖。梁柱之问的物理隔离，消除了梁翼缘与柱翼缘处焊缝脆性破坏的可能性。

4.3MCFTS体系抗震性能研究

西安建筑科技大学绿色装配式钢结构研发中心针对MCFTS系统开展了较为系统的抗震性能研究:通过理论与数值分析相结合的方式，获得了多腔钢管柱、双侧板连接节点的内力分布模式和破坏机理，形成了构件和节点的设计理论;通过高轴压比低周反复足尺试验研究了构件和节点的滞回性能，并验证了设计理论的可靠性。且研究结果表明，该体系具有优良的抗震性能和可修复性能。

5结论

全装配钢框架建筑体系以建筑构件为基本元件，工业化程度高，构件尺度小，适用于交通不便利和现场缺乏施工设备的地区。MCFTS高层钢结构建筑体系是住宅和公共建筑专用体系，结合先进的协同设计理念，可形成有效的抗侧力体系，并达到较高的使用舒适度。

参考文献:

［1]张爱林.工业化装配式高层钢结构体系创新、标准规范编制及产业化关键问题［J].工业建筑，2014,44(8):1-6.