绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用

绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用

李欣欢

中建二局第一建筑工程有限公司，湖南长沙 410000

摘要：且随着低碳经济和可持续发展理念的全面实施，建筑行业内装配式绿色建筑成为主要发展方向。装配式钢结构具有绿色、环保、高效施工等特点，应综合工程建设施工情况进行合理应用。本文总结了装配式钢结构建筑的基本特征，对现有装配式钢结构体系进行了研究。

关键词：绿色装；配式钢结构；建筑结构体系；施工应用

前言：在节能减排理念的贯彻落实过程中，发展绿色建筑产业，为建筑装配式钢结构的施工应用提供了广泛的发展空间。因此，进一步强化从业人员对绿色装配式建筑体系内容的深入了解，优化建筑结构整体运营效益，成为当前建筑领域内亟待完善内容。

1．绿色装配式钢结构建筑的特点

（1）在建筑工程中，绿色装配式钢结构能够起到优化项目流程的作用，帮助施工人员分担繁琐工作，全面提升工程施工效率和施工质量；（2）绿色装配式钢结构在所选用材料稳定性普遍高于传统材料，有效应用绿色装配式钢结构，不但有助于建筑工程整体质量的有效提升，且在一定程度上使得施工现场的安全性得到强化；（3）与传统建筑结构相比，绿色装配式钢结构，极大地降低了结构自身重量，并且在施工成本方面消耗小，在建筑企业成本降低、质量改善、效益获取方面发挥着积极的作用；（4）在绿色环保方面，绿色装配式钢结构也更胜一筹，不但可实现对钢材科学化与合理化的应用，且直接影响资源利用效率。

2.绿色装配式钢结构建筑体系研究

装配式钢结构建筑具有自重轻的优势，在建筑行业中可充分提升钢材的利用效率，降低水泥及砂石料应用量，节能减排，绿色环保，装配式钢结构建筑的应用可不断推动我国建筑行业发展。因此，在建筑项目建设中积极响应国家绿色建筑等相关政策，大力推广装配式钢结构建筑，合理应用现代化建筑体系。

2.1装配式钢结构建筑

钢管混凝土柱+H型钢梁框架结构是典型的装配式钢结构建筑体系。该建筑体系是以钢管混凝土柱+钢梁为框架，以轻型建筑内外墙为主要围护结构，应用装配化楼板，与其他配套部件共同构成钢结构建筑体系。装配式钢结构建筑具有承载能力强的特征，延性良好，有较强的抗震性能，在高层住宅中应用广泛。

2.2模块化建筑体系

模块化的建筑由具有活动性以及模块化的厢房构成，在建设中主要利用轻钢结构或者薄壁钢结构进行建造。这两种钢结构具有成本低廉、方便应用的优点。

2.3工业化住宅建筑体系

工业化住宅建筑体系是由标准化和模数化的钢管组合，内部通过钢筋混凝土形成钢管束，楼板是装配式钢桁架预应力混凝土叠合楼板，具有施工快捷、质量可靠的优势，可降低钢材用量。箱型钢板剪力墙结构体系是一种多腔钢板剪力墙组合结构建筑体系，属于多腔体钢板剪力墙。楼板由钢筋桁架楼承板或预制混凝土叠合板制成，内墙多为轻质复合条板，外墙体系由保温装饰一体化外墙组件构成。3.绿色装配式钢结构建筑体系研究应用

3.1装配式钢结构中柱的连接节点

低层装配式钢结构主要是轻钢型龙骨结构，是利用热浸锌薄壁钢板制作而成，并采用普通螺栓进行连接。为了实现结构的等强连接，需要在普通钢结构柱之间采用焊接方式进行连接，主要是因为焊接连接方式的实际强度是行业内部公认的，具有较高的安全性。但是，在美国和日本的地震灾害中，这种焊接连接方式都遭受了严重的损坏，这也充分地暴露出焊接连接方式存在的不足。实际上，焊接连接方式具有较高焊接的残余应力和热影响区，在地震条件的作用下会出现脆性断裂问题，导致房屋建筑结构存在较大的安全风险隐患，尤其是在低温环境下进行焊接连接，其连接位置的脆性更大。再加上利用焊接方式进行钢结构构件的连接，其整体的焊接施工速度较慢，且焊工的技术水平、施工条件等因素都会影响连接焊接的施工质量，无法做好施工质量的管理控制。所以，在工程焊接施工验收过程中，需要依靠第三方检测单位进行验收。

3.2装配式钢结构中梁柱的连接节点

按照钢结构构件的连接刚度性，可以将梁柱之间的连接方式分为刚性连接方式、半刚性连接方式、铰接方式。而按照连接措施可以将梁柱之间的连接方式分为全焊接连接方式、栓焊混合连接方式、全螺栓连接方式。其中，多高层钢结构的梁柱连接方式可以采用刚性连接方式，利用梁翼缘与腹板进行全部焊接，或者翼缘焊接和腹板螺栓连接，以及翼缘与腹板都采用螺栓连接方式。全焊连接方式能够实现钢结构的等强刚性连接，但由于工地焊接施工的工作量较大，且受到诸多因素的影响，无法对施工质量进行控制，这就会导致焊接施工存在诸多的质量问题。再加上焊接残余的应力较大，实际焊接施工难度较大，且施工质量的检测费用较高，所以在钢结构的梁柱连接过程中，是不宜采用现场焊接方式的。栓焊混合连接方式的应用，不仅因其施工较为方便，还因其能够保证焊接强度达到全焊连接方式的焊接强度。在美国和日本地震发生之后，尽管钢结构具有较高的强度以及良好的塑性和韧性，仍旧会在强震的影响作用下使得部分钢结构梁柱节点出现脆性破坏，其破坏位置主要是在梁下翼缘和柱的焊接缝位置。这也充分地暴露出钢结构采用焊接连接方式所存在的不足之处。因此，为了提高装配式钢结构构件之间的安装速度，保证其连接安装的施工质量，需要针对梁柱节点采用螺栓连接方式。虽然，这种螺栓连接方式的节点要比焊接节点存在的螺栓数目更多，且实际的节点较大，但其综合经济成本会略低于现场焊接费用。梁柱全螺栓连接方式能够实现刚性连接和半刚性连接，其中刚性连接方式的计算分析较为简单，实际应用较为普遍，但其连接应用过程中的螺栓数目较多。而半刚性连接方式的实际耗能能力更好，且螺栓的使用数量较小，具有较大的经济性，但其实际的计算分析过程较为复杂。这两种连接方式都可以应用到地震多发情况下装配式多高层钢结构建筑的施工中。

3.3“模块化、工厂化”体系配置

在配置生产过程中，“模块化、工厂化”形式的有效应用，是对现代绿色生态理念的有效践行。相关建筑企业应对建筑体系具体配置情况进行有效明确，在实际操作控制过程中融入无湿作业理念，彰显体系在管控方面的各项要求。因此，现场工作人员需对“模块化、工厂化”体系理念的运用价值有更加全面、更加深刻的认识，理性分析体系所覆盖的相关工艺技术，严格按照相关要求对活动模块和拆装模块进行设计。首先，在对拆装式建筑进行设计过程中，需对建筑基本结构所选用材料，如轻钢材料等进行有效确立，并以此为前提条件进行维护材料的设计，确保主体空间配置与相关技术标准的高度一致性。其次，在进行拆装过程中，需以螺栓结构模式进行具体的配置工作，以便捷式管理模式进行组合安装，提高螺栓构件的可靠性和稳定性。最后，在建筑体系设计过程中，需以箱体基本房屋结构作为设计重点，并且有效确保模型安装效果和拆除效果的有效凸显。简单来说，就是在体系机构过程中采用薄型钢材料，并将易燃点较高的关键材料融入外部框架中，在“一体化”框架中对所有装配技术进行有效整合。

4.结束语：

综上所述，绿色装配式钢结构技术应用与实践，在进一步提高和改善建筑整体功能的同时，通过对相关配置条件的有效满足，使得建筑外观效果有所提升。有利于提高建筑钢结构的稳定性和质量，增加房屋建筑工程的使用效果，帮助建筑企业在社会建设发展过程中树立起良好的社会企业形象。

参考文献：

［1］潘德要.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用［J］.住宅与房地产，2019（36）：94.

［2］王志远，张显哲.绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用［J］.城市建设理论研究（电子版），2018（29）：126.

［3］李进军.绿色装配式钢结构建筑体系及实践分析［J］.节能，2019，38（8）：25-26.

［4］刘虎城.浅谈绿色装配式钢结构建筑体系的应用［J］.门窗，2019（10）：12-13.