绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用

杨秀雷

青岛海威斯帝尔重钢工程有限公司

绿色装配式钢结构建筑体系研究与应用

杨秀雷

青岛海威斯帝尔重钢工程有限公司

随着我国经济的飞速发展，钢结构建筑领域的发展也取得了巨大的飞跃。在取得飞速发展的同时，如何化解钢材产能过剩，推进和研发绿色、高效钢结构建筑体系，是目前所需研究的课题。装配式钢结构建筑作为新兴的绿色、环保、高效的建筑体系，目前在建筑行业上得到了越来越多的应用与发展。我国在装配式钢结构建筑的发展上，正在从传统的建筑施工形式上向着现代化工业化集成化的新型建筑体系转变。此形势下，预制混凝土的新型结构、新型维护系统等建筑体系改变了传统的建筑结构形式，全装配式钢框架的模块化建筑体系采用新型的功能单元以及基本元件的设计理念，贯穿在构建装配一体化的生产中，新型的钢结构体系，广泛应用在建筑领域中。

钢结构；装配式

1 引言

在供给侧结构性改革大背景下，去产能去库存去杠杆正在成为建筑领域的热点问题。既要发展钢结构建筑，又要化解钢铁产业过剩的问题，当前的建筑产业面对的是如何向绿色、高效进行转型升级的课题。

2 绿色装配式钢结构产业

2.1 装配式钢结构的建筑指的是标准化的装配、设计、装修以及智能化管理等

对于标准化的钢结构建筑的部件来说，装配式钢结构的建筑，是当前新型城镇化发展在建筑方式转变的要求。这一建造方式的变革，有利于节约资源，减少施工污染，提升劳动生产效率，促进超过生产能的转化[1]。

根据我国的装配式建筑和钢结构产业政策的出台的情况，当前的钢结构产业正在迎来崭新的发展机遇。例如关于化解钢铁行业过剩产能，实现脱困发展的有关政策，正在结合棚户区的改造，实行钢结构建筑的推广，利用安居工程的危房改造和抗震安居的工作安排，开展钢结构建筑的推广和应用，将钢结构的利用比例大大提高[2]。2016年在政府工作报告中，李克强总理就指出了，大力发展钢结构和装配式建筑，提高建筑工程标准和质量。

2.2 装配式结构从材料上包含了预制装配式混凝土结构、装配式钢结构体系、混合结构体系等

拼装简单，轻质是其特点，符合当前我国关于发展理念中的绿色、创新的要求。目前国外发达国家在低层装配式钢结构的选择上多采用轻钢结构的材料，具有环保和抗震性好的优点。例如意大利工业化建筑体系采用轻型钢结构住宅，结构上受力合理，抗震性能好。居住办公舒适方便。再如瑞典采用轻钢结构建筑预制构件达到95%以上。等等。发达国家在建筑体系中采用轻型钢结构进行住宅体系的架构已经形成了规模[3]。而我国在这方面起步较晚，国家给予了大力的政策推动，也投入了人力财力，进行新型装配式钢结构体系的研发。实现了钢结构在建筑布局、围护体系中的运用和发展。

首先，改变传统的钢结构形式，开发了新型的围护体系，改进了建筑中传统设计重结构，轻建筑的错误概念，实现了结构和围护以及内装的协同设计，满足了建筑功能的优化钢结构布置，达到工业化内装中大空间布置的要求。同时也将造价和成本大幅度降低，还将室内的梁柱等支撑加以隐藏。起到了防火保温和隔声的作用[4]。

2.3 采用模块化工厂化的新型建筑体系，能够保证活动房和模块化箱型房的建设，采用新型的建筑体系

例如，拆装式活动房以轻钢结构为骨架，彩钢夹芯板为围护材料，对构件进行组装和拆卸，主要构件采用螺栓连接的方法，能够将主体框架采用型钢或者薄壁型钢构成，所有的维护材料采用防火的材料进行装修。

工厂化钢结构建筑体系，可以将结构、外墙、门窗，到内部装修的预制率都达到90%以上，采用工厂化钢结构制造的质量管理体系，经过工厂设计、实验、检测后出厂，安装工序能够确保竣工和验收零缺陷，提高了人工效率，降低了材料的浪费，使得总成本比传统建筑降低了40%左右[5]。

3 绿色装配式钢结构发展

首先，进行装配式结构体系，采用楼板、楼梯、空调板的构件，作为钢结构的补充，解决了钢结构的生产效率低的问题，采用标准化的钢管部件并排形成钢束管，内部浇筑混凝土，作为承重和抗侧力的构件，钢梁采用H型钢，楼板采用装配式的钢筋桁架进行承重。

以新型装配式预应力混凝土楼板为例，起预应力混凝土预制薄板采用倒T为底板，在肋板上预留椭圆形孔，孔内设置了非预应力受力钢筋，浇筑了叠合层混凝土形成了整体双向受力楼板。

采用钢预制踏步组合楼梯作为新型的楼梯，能够节约用钢量，改善建筑效果。例如某工程采用的阳台的钢架支撑的案例，就是采用混凝土的建筑方法，将钢架支撑在梁上，不依赖楼板和钢柱，采用螺栓固定的方法，减少了人工，做到了材料的支出的节约。

第三，围护墙体和构造采用交叉应用的方法，在性能和工业化程度上更加具有耐久性，借鉴幕墙的做法，由粘结层和保温装饰成品板的方法，组成外墙保温与装饰的方法，区分北方和南方的建筑的适应性，采用系统设计的保温装饰一体化的方法，采用全自动化生产和配装，比传统的节能保温的施工做法更加具有保温隔热的功能[6]。

第四，采用钢结构建筑专用体系，对传统的钢板剪力墙进行改进，新型的钢板剪力墙，自重轻，地震作用小，布置灵活，使用空间更大，结构的刚度加大，且用钢量减少，在建筑结构中能够代替钢支撑，使结构更加安全。

4结语

绿色装配式钢结构，目前采用的包括PC+装配式钢结构体系，将预制混凝土用在楼板和楼梯等构件之中，可以作为钢结构的补充，解决了钢结构的问题，而且对环境起到保护作用，拥有可持续发展的特点，当前在世界各国建筑领域得到广泛应用，如今，现代PC构件和预应力技术结合，已经实现了规模化和工业化生产，具有高强高性能的材料。

[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(8):1～6+38.

[2]李瑞锋,孙杰,徐国军等.钢结构工业化绿色集成建筑体系的研究与应用[C].//第五届夏热冬冷地区绿色建筑联盟大会论文集.2015:3～11.

[3]王娜.浅谈预制装配式在绿色变电站中的应用[J].低碳世界,2014(21):101～102.

[4]梁栋,宋彪,沈重等.装配式钢结构建筑研究及应用[J].建设科技,2016(19):79～81.

[5]郜雅.装配式钢结构的结构深化设计方法分析[J].建筑·建材·装饰,2016(23):181～182.

[6]张爱林,张艳霞.工业化装配式高层钢结构新体系关键问题研究和展望[J].北京建筑大学学报,2016,32(3):21～28.